plc 电气控制基础知识 实验指导书（电气）学习资料

实验一基本指令的编程练习(一)与或非逻辑功能实验在基本指令的编程练习实验区完成本实验实验目的熟悉PLC实验装置及实验箱，S7-200系列编程控制器的外部接线方法了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。二、基本指令编程练习的实验面板图：图1基本指令编程练习的控制面板上图中下面三排接线孔，通过防转叠插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。Ix为输入点，Qx为输出点。上图中中间两排I0.0～I.1.5为输入按键，模拟开关量的输入。上一排Q0.0～Q1.1是LED指示灯，接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。三、编制梯形图并写出程序通过程序判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后输入程序并运行，加以验证。实验参考程序，步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.1输入0LDII0.11ANI0.3输入1ANII0.32=Q0.1与门输出2=Q0.3或非门输出0LDI0.10LDII0.11OI0.31OII0.32=Q0.2或门输出2=Q0.4与非门输出 图2梯形图参考图四、实验步骤梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。通过专用PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内,并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯.Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。（二）定时器/计数器功能实验在基本指令的编程练习实验区完成本实验。一、实验目的掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法,用编程软件对可编程控制器的运行进行监控。二、编制梯形图并写出实验程序定时器、计数器及其扩展的参考程序定时器的认识实验定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。其控制作用同一般延时继电器。实验参考程序：步序指令器件号说明0LDI0.1输入1=T37延时5秒2K503LDT374=Q0.0延时时间到，输出5END程序结束图3梯形图参考图2．定时器扩展实验由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。实验参考程序：步序指令器件号说明0LDI0.1输入1=T37延时5秒2K503LDT374=T38延时3秒5K306LDT387=Q0.0延时时间到，输出8END程序结束图4梯形图参考图3．计数器认识实验计数器及其扩展的梯形图，西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。实验参考程序：步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.1输入730计数30次1LDI0.0复位8LDI2.0加计数器计数2CTUC09LDI2.1减计数器计数3+20开始计数2010LDI2.2计数器复位4LDNI0.2输入11CTUDC485LDI0.1计数器复位+3计数器输出6CTDC1图5梯形图参考图计数器的扩展实验计数器的扩展与定时器扩展的方法类似（程序略）。实验二三相异步电动机的星/三角换接启动控制在三相异步电动机的星/三角换接启动控制实验区完成本实验注意：（本实验只能在实验台上完成），由于电机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。用PLC来控制电机则可避免这一问题。一、实验目的掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。二、实验要求合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。三、三相异步电动机星/三角换接启动控制的实验面板图：图1图1三相异步电动机的星/三角换接启动控制面板上图下框中的SS、ST、FR分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3；COM端与主机的1L端相连；本实验区的+24V端与主机的L+端相连。KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。实验装置已将三个CJ0-10接触器的触点引出至面板上。学生可按图示的粗线，用专用实验连接导线连接。380V电压已引至三相开关SQ的U、V、W端。A、B、C、X、Y、Z与三相异步电动机（400W）的相应六个接线柱相连。将三相闸刀开关拨向“开”位置，三相380V电即引至U/、V/、W/三端。注意：接通电源之前，将三相异步电动机的星/三角换接启动实验模块的开关置于“关”位置（开关往下扳）。因为一旦接通三相电，只要开关置于“开”位置（开关往上扳），这一实验模块中的U、V、W端就已得电。所以，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。四、编制梯形图并写出程序实验参考程序：步序指令步序指令0LDI0.010LDT471OM10.011ANT372ANI0.1停止12ANQ0.23ANI0.2过载保护13=Q0.3KM3吸合4=M10.014LDT375=Q0.1KM1吸合15TONT38,+56LDM10.016LDT387TONT37,+60延时6S17ANQ0.38LDM10.018=Q0.2KM2吸合9TONT47,+10延时1S五、动作过程分析启动：按启动按钮SS，I0.0的动合触点闭合，M10.0线圈得电，M10.0的动合触点闭合，Q0.1线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Q0.3线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；同时定时器线圈T37得电，当启动时间累计达6秒时，T37的动断触点断开，Q0.3失电，接触器KM3断电，触头释放，与此同时T37的动合触点闭合，T38得电，经0.5秒后，T38动合触点闭合，Q0.2线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。定时器T1的作用使KM3断开0.5秒后KM2才得电，避免电源短路。停车：按停止按钮ST，I0.1的动断触点断开，M10.0、T37失电；M10.0、T37的动合触点断开，Q0.1、Q0.3失电。KM1、KM3断电，电动机作自由停车运行。过载保护：当电动机过载时，I0.2的动断触点断开，Q0.1、Q0.3失电，电动机也停车。按一下按钮FR，可模拟过载，观察运行结果。六、实验设备1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置一台2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台3、PC/PPI编程电缆一根4、锁紧导线若干七、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。编制语句表或梯形图。实验三液体混合装置控制的模拟在液体混合装置的模拟控制实验区完成本实验实验目的熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。二、液体混合装置控制的模拟实验面板图：液体混合装置控制面板上图下框中的V1、V2、V3、M分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3；起、停按钮SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.1；液面传感器SL1、SL2、SL3分别接主机的输入点I0.2、I0.3、I0.4。上图中，液面传感器利用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅动电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。三、控制要求由实验面板图可知：本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机，控制要求如下：初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作:按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。四、编制梯形图并写出程序五、程序设计及工作过程分析启动操作：按下启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M10.0产生启动脉冲，M10.0的动合触点闭合，使Q0.0保持接通，液体A电磁阀YV1打开，液体A流入容器。当液面上升到SL3时，虽然I0.4动合触点接通，但没有引起输出动作。当液面上升到SL2位置时，SL2接通，I0.3的动合触点接通，M10.3产生脉冲，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，复位指令RQ0.0使Q0.0线圈断开，YV1电磁阀关闭，液体A停止流入；与此同时，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，保持操作指令SQ0.1使Q0.1线圈接通，液体B电磁阀YV2打开，液体B流入。当液面上升到SL1时，SL1接通，M10.2产生脉冲，M10.2动合触点闭合，使Q0.1线圈断开，YV2关闭，液体B停止注入，M10.2动合触点闭合，Q0.3线圈接通，搅匀电机工作，开始搅动。搅动电机工作时，Q0.3的动合触点闭合，启动定时器T37，过了6秒，T37动合触点闭合，Q0.3线圈断开，电机停止搅动。当搅匀电机由接通变为断开时，使M11.2产生一个扫描周期的脉冲，M11.2的动合触点闭合，Q0.2线圈接通，混合液电磁阀YV3打开，开始放混合液。液面下降到SL3，液面传感器SL3由接通变为断开，使M11.0动合触点接通一个扫描周期，M20.1线圈接通，T1开始工作，2秒后混合液流完，T1动合触点闭合，Q0.2线圈断开，电磁阀YV3关闭。同时T1的动合触点闭合，Q0.0线圈接通，YV1打开，液体A流入，开始下一循环。停止操作：按下停止按钮SB2，I0.1的动合触点接通，M10.1产生停止脉冲，使M20.0线圈复位断开，M20.0动合触点断开，在当前的混合操作处理完毕后，使Q0.0不能再接通，即停止操作。六、实验设备1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置或THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台3、PC/PPI编程电缆一根4、锁紧导线若干七、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。八、报告要求整理出运行和监视程序时出现的现象。实验四十字路口交通灯控制的模拟在十字路口交通灯模拟控制实验区完成本实验实验目的熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。二、控制要求信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始三、十字路口交通灯控制的实验面板图：十字路口交通灯控制面板实验面板图中，下框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.2、Q0.1、Q0.0，东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.5、Q0.4、Q0.3，模拟南北向行驶车的灯接主机的输出点Q0.6，模拟东西向行驶车的灯接主机的输出点Q0.7；下框中的SD接主机的输入端I0.0。上框中的东西南北三组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。四、编制梯形图并写出实验程序五、当启动开关SD合上时，I0.0触点接通，Q0.2得电，南北红灯亮；同时Q0.2的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T49的动合触点闭合，Q0.7线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T43的动合触点接通，与该触点串联的T59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T44的动断触点断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时T44的动合触点闭合、T47的动断触点断开，Q0.4线圈得电，东西黄灯亮，Q0.7线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T42的动断触点断开，Q0.4线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T37的动断触点断开，Q0.2线圈失电，南北红灯灭，T37的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，东西红灯亮，Q0.5的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T50的动合触点闭合，Q0.6线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T38动合触点闭合，与该触点串联的T59的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T39动断触点断开，Q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时T39的动合触点闭合、T48的动断触点断开，Q0.1线圈得电，南北黄灯亮，Q0.