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1、电气控制技术实 验 湖南工学院电气与信息工程学院 董海兵 = 实验教材： PLC实验指导书 作者： 湖南工学院电气与信息工程系 罗雪莲、陈华容 = PLC实验操作室软、硬件介绍 = 实验课程安排 = 实验要求与课程考核 = 实验操作室地址：3号楼3207室 = 一、可编程序控制器(PLC)概述 1、什么是PLC？ 可编程序控制器（Programmable Logic Controller） 简称为PLC。是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动 控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 动控制装置。 国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月和 1985年1 月对可编程序控
2、制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一 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。 它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字 式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可 编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成 一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。 2、PLC的特点 可靠性高、强抗干扰能力； 丰富的I/O接口模块； 采用模块式结构，灵活性好； 编程简单易学； 系统安装简单，维修方便； 具有数据通讯功能； 输入输出电源使用市电。 3、PLCPLC的应用领域的应用领域 nPLC在工业自动
3、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。经验表明， 80 以上的工 业控制可以使用PLC来完成。 n在日本，凡8个以上中间继电器组成的控 制系统都已采用PLC来取代。 二、我系PLC实验操作室软、硬 件介绍 1、硬件 PLC主机: 采用日本三菱电机公司的FX系列 PLC，其中FX2N-32MR型PLC 20台，FX1N-24MR型 PLC 9台，FX0N-24MR型PLC 16台。 编程器： 46台计算机、 9个手持式FX-20P-E编程器 PLC实验箱： EL-PLC-型可编程控制器实验箱22台； EL-PLC-型可
4、编程控制器实验箱 23台。 交流接触器、电机、面包板、发光二极管、电 阻等若干。 2、软件 采用三菱FX系列PLC的中文编程软件 ，三菱SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件。 我系PLC实验操作室PLC输出可接直流 负载也可接交流负载；学生可利用PLC实验箱 进行PLC编程后的实物验证，也可将PLC主机 与实物外接，如与交流接触器、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。实验室全天开放，学生除在实 验课时间来做实验，也可利用课余时间来实 验室。 PLC实验系统的使用步骤 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
5、； 3、输入梯形图； 4、点击“工具”菜单中的“转换”命令，将梯形图转换为指令 表； 5、点击“PLC”菜单中的“传送/写出”命令，将程序下载到 PLC主机。（注意下载时要先打开实验箱电源，将PLC开关处 于STOP位置） 6、根据I/O分配表，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“开始监控”命令,监控并调试程序。（在修改程序时， 先停止监控） n实验一 基本指令实验（验证性） n实验二 混料罐实验（综合性） n实验三 红绿灯控制实验（设计性） n实验四 传输实验（设计性） n实验五 LED数码显示实验（综合性） n实验六 功能指令实验 （
6、设计性） n实验七 广告艺术灯控制器设计（综合性） n实验八 电动机自动往复运动实验（设计性 ） 电气控制技术实验课程安排 实验要求与课程考核 （一）、实验要求 n1.实验前做好预习，按照实验要求,编写好程序,画好梯形图 。 n2.实验时到实验室利用PLC等实物进行硬件测试，调试程序 ，记录实验结果，检查设计的功能。 n3.实验中发现异常情况，如冒烟、烧焦异味等立即撤断电源 ，报告老师 n4. 实验完成后整理好实验台，打扫好实验场地。 n5. 每次实验后第二天交实验报告，实验报告要求同实验一 样，每人独自完成，不得相互照抄，发现雷同的，重做。 n6.若实验课因事没有参加的，要求在第18周前补做
7、好。 n7.实验课中内容没完成的，课后自行到实验室完成，实验室 全天开放。 （二）、实验课程考核 n1. 平时每次实验情况50% n2. 实验考勤、实验场地整理10% n3. 实验报告成绩40% 湖南工学院电气与信息工程系 实验一 基本指令实 验 （本实验为验证性实验） 一、实验目的 1、熟悉PLC实验系统硬件及编程软件 的使用方法； 2、掌握基本指令指令的编程及使用。 3 、掌握定时器、计数器的使用方法 。 二、实验原理 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。本次实验进行常用的基本指 令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、PL
8、S 、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
9、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： 0 LD X0 1 OUT Y0 2 LDI X0 3 AND X1 4 OUT M0 5 ANI X2 6 OUT Y1 7 LDI X1 8 OR X2 9 ORI X3 10 OUT Y2 11 END 图1.1 LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END的用法 2SET、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
10、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1.2 SET、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： 0 LD X0 1 OUT T0 K123 2 LD T0 3 OUT Y0
11、 4 END 操作：当输入X0接通，驱动定时器线圈T0，开始定时，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的常开触点立即断开。定时器既 可按上述的程序直接指定设定值，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： 0 LD X0 1 RST C0 2 LD X1 3 OUT C0 K5 5 LD C0 6 OUT Y0 7 END 操作：在输入X0断开的条件下，输入X1由“断开到闭 合”每变化一次，计数器C0就从0开始加“1”计数一次，当加到 设定值（5）时，
12、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 述的程序直接指定，也用数据寄存器来间接指定。 三、实验内容 （一）与、或、非基本指令实验 1编程要求 nPLC输出Y0为输入X0的非； nPLC输出Y1为X1和X2的与； nPLC输出Y2为X3和X4的或； 2实验步骤 按编程要求写出I/O分配表、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，观察PLC输出结果，并分别填入对 应的操作结果表中。 x0ONOFF Y0 x1ONONOFFOFF x2ONOFFONOFF Y1 x3ONONOFFOFF x4ONOFFONOFF
13、Y2 n（二）微分、位操作实验 n1编程要求 nY0为X0微分结果；Y1为X1微分结果； nX0微分结果，置位Y2；X1微分结果， 复位Y2。 n2实验步骤 n按编程要求写出I/O分配表、程序梯 形图、程序清单。 n检查程序，使其正确。 n运行该程序，观察PLC输出结果。 (三) 定时器、计数器实验 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、实验仪器与设备 1、EL-PLC
14、-型可编程控制器实验系 统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系 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，要根据你自己操作的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，注意 要先将梯形图转换为指令表。（点击“工具”菜单中的“ 转换”命令） 3、将程序下载到PLC主机时，注意要先打开实验 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”命令） 4、PLC输入输出接线，根据I/O分配表连接外器件 。 5、运行PLC（将PLC开关处于RUN位置）,
15、点击“监 控/测试”菜单中的“开始监控”命令,监控并调试程序。 （在修改程序时，先停止监控） 提示：I/O分配表 n如实验内容1中的I/O分配表 PLC输入 点 所接输入 器件 x0开关ko1 X1开关ko2 X2开关ko3 X3开关ko4 x4开关ko5 PLC输出 点 所接输出 器件 Y0灯LD5 Y1灯LD6 Y2灯LD7 五、实验报告格式及要 求 （一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内 容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要 求。 （三）、实验仪器与设备 参考程序 参考程序 湖南工学院电气与信息工程系 实验二 混料罐实 验 （本实验为综合性实验） 一、实验目的 1、熟悉PLC编程原理及方法； 2、掌握液位控制技巧。 二设计要求 用PLC构成自动控制混料系统,具体要求: 运行PLC程序，先开进料泵1； 到中液位报警，进料泵1关，进料泵2开； 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； 降到底液位报
