电气控制技术实验课件

电气限制技术试验湖南工学院电气与信息工程系董海兵======================================试验教材：PLC试验指导书作者：湖南工学院电气与信息工程系罗雪莲、陈华容======================================PLC试验操作室软、硬件介绍=============================================试验课程支配======================================试验要求与课程考核=============================================试验操作室地址：3号楼3207室=============================================一、可编程序限制器(PLC)概述1、什么是PLC？可编程序限制器（ProgrammableLogicController）简称为PLC。是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动限制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动限制装置。国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月对可编程序限制器作了如下的定义：“可编程序限制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它接受可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作的叮嘱，并通过数字式模拟式的输入和输出，限制各种类型的机械或生产过程。可编程序限制器及其有关设备，都应按易于与工业限制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。2、PLC的特点①牢靠性高、强抗干扰实力；②丰富的I/O接口模块；③接受模块式结构，灵敏性好；④编程简洁易学；⑤系统安装简洁，修理便利；⑥具有数据通讯功能；⑦输入输出电源运用市电。3、PLC的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。阅历表明，80％以上的工业限制可以运用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的限制系统都已接受PLC来取代。二、我系PLC试验操作室软、硬件介绍1、硬件①PLC主机:接受日本三菱电机公司的FX系列PLC，其中FX2N-32MR型PLC20台，FX1N-24MR型PLC9台，FX0N-24MR型PLC16台。②编程器：46台计算机、9个手持式FX-20P-E编程器③PLC试验箱：EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验箱22台；EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验箱23台。④沟通接触器、电机、面包板、发光二极管、电阻等若干。2、软件接受三菱FX系列PLC的中文编程软件，三菱SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件。我系PLC试验操作室PLC输出可接直流负载也可接沟通负载；学生可利用PLC试验箱进行PLC编程后的实物验证，也可将PLC主机与实物外接，如与沟通接触器、面包板、发光二极管、电阻等器件连接进行PLC编程后的实物验证。试验室全天开放，学生除在试验课时间来做试验，也可利用课余时间来试验室。PLC试验系统的运用步骤1、打开FXGP-WIN/C软件；2、新建文件，出现PLC类型选择框，选择PLC类型；3、输入梯形图；4、点击“工具”菜单中的“转换”叮嘱，将梯形图转换为指令表；5、点击“PLC”菜单中的“传送/写出”叮嘱，将程序下载到PLC主机。（留意下载时要先打开试验箱电源，将PLC开关处于STOP位置）6、依据I/O支配表，连接外接器件；7、运行PLC（将PLC开关处于RUN位置）,点击“监控/测试”菜单中的“起先监控”叮嘱,监控并调试程序。（在修改程序时，先停止监控）试验一基本指令试验（验证性）试验二混料罐试验（综合性）试验三红绿灯限制试验（设计性）试验四传输试验（设计性）试验五LED数码显示试验（综合性）试验六功能指令试验（设计性）试验七广告艺术灯限制器设计（综合性）试验八电动机自动往复运动试验（设计性）电气限制技术试验课程支配试验要求与课程考核（一）、试验要求1.试验前做好预习，依据试验要求,编写好程序,画好梯形图。2.试验时到试验室利用PLC等实物进行硬件测试，调试程序，记录试验结果，检查设计的功能。3.试验中发觉异样状况，如冒烟、烧焦异味等立刻撤断电源，报告老师．4.试验完成后整理好试验台，打扫好试验场地。5.每次试验后其次天交试验报告，试验报告要求同试验一样，每人独自完成，不得相互照抄，发觉雷同的，重做。6.若试验课因事没有参与的，要求在第18周前补做好。7.试验课中内容没完成的，课后自行到试验室完成，试验室全天开放。（二）、试验课程考核1.平常每次试验状况50%2.试验考勤、试验场地整理10%3.试验报告成果40%返回试验一基本指令试验

（本试验为验证性试验）一、试验目的1、熟悉PLC试验系统硬件及编程软件的运用方法；2、驾驭基本指令指令的编程及运用。3、驾驭定时器、计数器的运用方法。二、试验原理任何厂家生产的PLC，均有基本的逻辑指令。三菱FX系列PLC有基本指令20条。本次试验进行常用的基本指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、PLS、PLF、OUT和END等指令的编程操作训练。1、LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令

LD：取指令。将动合触点与母线连接。LDI：取反指令。将动断触点与母线连接。AND：与指令。将动合触点与前面的电路串联连接。ANI：与反指令。将动断触点与前面的电路串联连接。OR：或指令。将动合触点与前面的电路并联连接。ORI：或反指令。将动断触点与前面的电路并联连接。OUT：输出指令。线圈驱动。END：结束指令。表示程序结束。LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI指令的编程元件为X、Y、M、S、T、C；OUT指令的编程元件为Y、M、S、T、C；END指令无编程元件。LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令的编程方法如图1.1为例说明。图1.1语句表：0LDX01OUTY02LDIX03ANDX14OUTM05ANIX26OUTY17LDIX18ORX29ORIX310OUTY211END图1.1LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END的用法2．SET、RST、PLS、PLF指令SET为PLC的置位或称置数指令，RST为PLC的复位或称清零指令。SET/RST指令用于线圈（Y、S、M）的自保持功能，相当于RS触发器，其中S为置数端，使线圈接通，R为复位端，使线圈复位。PLS为上升沿微分输出指令，PLF为下降沿微分输出指令。这两条指令在输入信号的上升沿或下降沿产生一个扫描周期的脉冲。SET指令的编程元件为Y、M、S；RST指令的编程元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。PLC、PLF指令的编程元件为Y、M。SET、RST、PLS、PLF指令的用法如图1.2所示a）梯形图b）时序图图1.2SET、RST、PLS、PLF的用法图1.3定时器的用法3．定时器定时器的编程方法如图1.3所示。图1.3语句表：0LDX01OUTT0K1232LDT03OUTY04END操作：当输入X0接通，驱动定时器线圈T0，起先定时，当达到设定值（12.3s）时，T0常开触点闭合，驱动输出Y0，当X0断开，定时器T0复位，T0的常开触点立刻断开。定时器既可按上述的程序干脆指定设定值，也可用数据寄存器间接指定设定值。图1.4计数器的编程方法4．计数器计数器的编程方法如图1.4所示。图1.4语句表：0LDX01RSTC02LDX13OUTC0K55LDC06OUTY07END操作：在输入X0断开的条件下，输入X1由“断开到闭合”每变更一次，计数器C0就从0起先加“1”计数一次，当加到设定值（5）时，C0常开触点接通，驱动输出Y0；当X0接通，计数器C0复位，其触点也复位。计数器的设定值既可按上述的程序干脆指定，也用数据寄存器来间接指定。三、试验内容（一）与、或、非基本指令试验1．编程要求PLC输出Y0为输入X0的非；PLC输出Y1为X1和X2的与；PLC输出Y2为X3和X4的或；2．试验步骤按编程要求写出I/O支配表、程序梯形图。将程序写入到PLC主机，进行实物测试.运行该程序，视察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。（二）微分、位操作试验1．编程要求Y0为X0微分结果；Y1为X1微分结果；X0微分结果，置位Y2；X1微分结果，复位Y2。2．试验步骤①按编程要求写出I/O支配表、程序梯形图、程序清单。②检查程序，使其正确。③运行该程序，视察PLC输出结果。

(三)定时器、计数器试验1、编程使PLC输出Y0输出脉冲宽度为3秒、周期为6秒的方波，按下开关1启动PLC对上述方波脉冲计数，计满10次时，PLC输出Y1接通；按下按钮2将PLC输出Y1清零。2、将程序写入到PLC主机，进行实物测试；并监控定时器、计数器的现行值和设定值。四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器提示：1、打开FXGP-WIN/C软件，新建文件，出现PLC类型选择框，要依据你自己操作的PLC类型，选择相应PLC类型；2、输入完梯形图将程序下载到PLC主机时，留意要先将梯形图转换为指令表。（点击“工具”菜单中的“转换”叮嘱）3、将程序下载到PLC主机时，留意要先打开试验箱电源，将PLC开关处于STOP位置。（下载点击“PLC”菜单中的“传送/写出”叮嘱）4、PLC输入输出接线，依据I/O支配表连接外器件。5、运行PLC（将PLC开关处于RUN位置）,点击“监控/测试”菜单中的“起先监控”叮嘱,监控并调试程序。（在修改程序时，先停止监控）提示：I/O支配表照试验内容1中的I/O支配表参考程序五、试验报告格式及要求（一）、试验目的（二）、试验内容及步骤要求每写一项试验内容，紧跟其后写出下列内容：⑴．写出I/O支配表；⑵．画出所设计的程序梯形图；⑶．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。（三）、试验仪器与设备返回参考程序试验二混料罐试验（本试验为综合性试验）一、试验目的1、熟悉PLC编程原理及方法；2、驾驭液位限制技巧。二．设计要求用PLC构成自动限制混料系统,具体要求:①运行PLC程序，先开进料泵1；②到中液位报警，进料泵1关，进料泵2开；③到高液位报警，进料泵2关，混料泵开，3秒后，关混料泵，出料泵开；④降原委液位报警,出料泵关，进料泵1开.自动循环运行。①运行PLC程序，先开进料泵1；（接HL1）（接HL2）接HLS1接HLS2接HLS3进料泵1进料泵2高液位报警中液位报警低液位报警混料罐混料泵出料泵接HL3接HL4Y0Y1Y2Y3X1X2X3三．设计提示工艺要求,及PLC试验系统硬件接线如下:②中液位报警，进料泵1关，进料泵2开；③高液位报警，进料泵2关，混料泵开，3秒后，关混料泵，出料泵开；④底液位报警出料泵关，进料泵1开。重复上述步骤。启动X0四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器参考程序试验三红绿灯限制试验

（本试验为设计性试验）五、试验报告格式及要求（一）、试验目的（二）、试验内容及步骤要求每写一项试验内容，紧跟其后写出下列内容：⑴．写出I/O支配表；⑵．画出所设计的程序梯形图；⑶．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。（三）、试验仪器与设备返回一、试验目的1、驾驭用PLC限制交通信号灯系统的方法；2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。二、设计要求用PLC构成交通信号灯限制系统，按下启动按钮，交通灯系统按下图要求运行；按下停止按钮，交通灯则停止运行。1秒3秒红红红绿红黄↑1秒↓1秒黄红绿红红红3秒1秒内容2将交通灯限制系统增加黄灯闪烁内容，具体要求如下：东西方向：红灯8S绿灯5S黄灯3S（每秒闪烁一次）南北方向绿灯5S黄灯3S（每秒闪烁一次）红灯8S三、设计提示：

可将交通灯系统分东西方向、南北方向两组来考虑。东西方向：红灯6S绿灯3S黄灯1S南北方向红灯1S绿灯3S黄灯1S红灯5SPLC试验系统接线提示交通显示装置模型布置如下：交通灯插孔TL1～TL3为一组，TL4～TL6为一组，其中交通灯插孔TL1：红灯（东西，Y000）交通灯插孔TL2：绿灯（东西，Y001）交通灯插孔TL3：黄灯（东西，Y002）交通灯插孔TL4：红灯（南北，Y003）交通灯插孔TL5：绿灯（南北，Y004）交通灯插孔TL6：黄灯（南北，Y005）交通信号灯限制系统输入/输出编址表信号灯限制系统接线图四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器五、试验报告要求1．依据限制要求设计程序，写出I/O支配表、绘制程序梯形图；2．绘制主电路图、PLC限制电路图、PLCI/O接线图。3．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。返回时序图和参考程序EX2-1时序图和参考程序（增加黄灯闪烁）EX2-3试验四传输试验

（本试验为设计性试验）一、试验目的1、驾驭用PLC限制传动限制系统的方法；2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。训练解决工程实际限制问题的实力。3、驾驭传输限制技巧。二．设计要求用PLC构成传动限制系统，具体要求如下：（1）按启动按钮后，给出YS1信号，打开出料仓；（2）检测各工位，在工位1时，停2秒，传送带1启动（启动传送带的输出端子在仿真区SD2端）；（3）工位2时，停2秒，传送带2启动；（4）工位3时，停2秒，传送带3启动；（5）当运输料车YS4亮2次以后，关闭YS1；（6）当运输料车YS3亮时，表示料车装满，运输带会自动停止，此时应启动声光报警。3秒后自动停止报警。当另一部料车来时，重复（1）～（6）。系统工艺要求及PLC试验

系统硬件接线如下:

1．传输装置模型说明信号YSS1代表工位1信号YSS2代表工位2信号YSS3代表工位3信号YS3代表运输料车装满信号YS4代表传送带有料装入运输料车

SD2代表传送带启动信号YSI代表开出料仓LED为灯光报警发光管FMQ为报警蜂鸣器SD2传输试验区仿真区YS1YSS1YSS2YSS3YS3YS4LEDFMQ三、设计提示PLC器件支配四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器五、试验报告格式及要求（一）、试验目的（二）、试验内容及步骤要求每写一项试验内容，紧跟其后写出下列内容：⑴．写出I/O支配表；⑵．画出所设计的程序梯形图；⑶．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。（三）、试验仪器与设备返回参考程序试验五LED数码显示试验（本试验为综合性试验）一、试验目的1、驾驭用PLC限制LED数码显示系统的方法；2、驾驭PLC外部接线的方法。二．设计要求用PLC限制LED数码显示系统，具体要求：1、在面包板上搭建LED数码显示电路，对PLC编程，用10个按键分别传送0~9十个数字，每按动这十个键中的一个，则PLC限制LED数码显示电路显示对应的数码。2、依据限制要求设计程序，写出I/O支配表、绘制程序梯形图3、绘制PLCI/O接线图。三．设计提示1、LED数码管有两种显示接线方式，一种是共阴，另一种为共阳，当发光二极管正向偏置时，发光管（LED）灯就亮。2、用PLC限制LED显示有两种方法，一种是输出4位BCD码给LED显示（如用BCD码指令显示）；另一种方法是由PLC编制程序进行译码，来限制显示a~g段。四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器5、面包板、数码管、电阻（2K、1/4w）。五、试验报告格式及要求（一）、试验目的（二）、试验内容及步骤要求每写一项试验内容，紧跟其后写出下列内容：⑴．写出I/O支配表；⑵．画出所设计的程序梯形图；⑶．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。（三）、试验仪器与设备返回参考程序试验六功能指令试验（本试验为设计性试验）一、试验目的1、熟悉跳转、分支指令的应用2、驾驭比较、传送指令的运用。3、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。二、试验原理1．CJ和CJ（P）为条件跳转指令，用于跳过依次程序中的某一部分，这样可以削减扫描时间，并使“双线圈操作”成为可能。当跳转条件为ON时，程序从当前步跳到CJ指令中标号的下一步。假如条件为OFF，则跳转不执行，程序按原依次向下执行。跳转时，被跳过的那部分指令不执行。2、比较指令的功能是比较两个数的大小，其指令格式如图6.1所示。其操作是将两数S1、S2进行比较，比较的结果存入以D为首地址的3个连续目标位元件中。比较结果如下：S2<S1，则D=1；S2=S1，则D+1=1；S2>S1，则D+2=1。在图中，当X0=ON时，则将计数器C5（S2）的内容与K10（S1）的内容进行比较。当C5<K10，M0=1，Y0=1C5=K10，M1=1，Y1=1C5>K10，M2=1，Y2=1三．试验内容1、利用跳转、分支指令使PLC实现对两组彩灯轮番闪烁的限制。其编程要求：利用分支指令编程，使K1“接通”时，LED灯PB01…LED灯PB03轮番闪烁；使K1“断开”时，LED灯PB04…LED灯PB06轮番闪烁。2、利用比较、传送指令使PLC实现数据的传送与数据大小的比较。其编程要求：①给S2赋值10H。由按键PB1~PB3给S1赋不同值，S1、S2比较结果通过输出显示LED灯显示。②按PB1给S1赋值00H，按PB2给S1赋值10H，按PB3给S1赋值20H。当S1〈S2，则LED灯PBO1亮；S1≤S2，则LED灯PBO2亮；S1=S2，则LED灯PBO3亮；S1≥S2，则LED灯PBO4亮；S1〉S2，则LED灯PBO5亮；S1≠S2，则LED灯PBO6亮。四、试验仪器与设备1、EL-PLC-Ⅰ型可编程限制器试验系统2、EL-PLC-Ⅱ型可编程限制器试验系统3、计算机4、FX-20P-E编程器五、试验报告格式及要求（一）、试验目的（二）、试验内容及步骤要求每写一项试验内容，紧跟其后写出下列内容：⑴．写出I/O支配表；⑵．画出所设计的程序梯形图；⑶．记录试验操作结果，分析是否符合设计要求。（三）、试验仪器与设备返回参考程序_分支参考程序_比较试验七广告艺术灯限制器设计（本试验为探讨创新型试验）一、试验目的1、驾驭接受不同的编程思路实现用PLC限制广告艺术灯系统的方法；2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。二．设计要求用PLC限制广告艺术灯电路系统，编程要求：某广告屏有6根灯管（用黄色LED发光管代替），16只流水灯，每4只灯为一组。在面包板上搭建LED发光管广告艺术灯电路，对PLC编程，限制彩色LED发光管轮番闪烁，其具体要求如下：1）该广告屏中间6个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第6根亮，时间间隔为1秒，全亮后，显示10秒，再反过来从6→5→…→1依次熄灭。全灭后，停2秒，再从第6根灯管起先亮起，依次点亮6→5→…→1，时间间隔为1秒，全亮后，显示20秒，再从1→2→…→6依次熄灭。全熄灭后，停2秒，再从头起先运行，周而复始。2）广告屏四周的流水灯16只，4个一组，共分4组，每组灯间隔1秒向前移动一次，且即从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，移动一段时间后（如30秒），再反过来移动，即从Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ，如此循环往复。3）系统有单步/连续限制，有起动和停止按钮。4）系统发光管的供电电源为24V。三．设计提示设计方案提示——依据霓虹灯时序限制程序的任务和要求，可先设计霓虹灯中间6根灯管的限制程序。由题意可知，用6个