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1、电气控制与PLC技术,PLC技术,第一章 基础知识 PLC程序的编制 实验台布置及原理图 第二章 实验内容 1、基本指令的编程练习 2、十字路口交通灯的模拟控制 3、步进电机控制实验 4、PLC控制的变频调速实验 5、PLC控制的三相异步电机降压起动 第三章 附录,第一章 基础知识 第一节 PLC程序的编制 编程元件 PLC是采用软件编程来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。 PLC内部存储器的作用和继电器控制系统中使用的继电器十分相似，也有“
2、线圈”与“触点”，但它们不是真的继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时：表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合、动断触点断开。所以内部的这些继电器称为“软”继电器。 S7-200(CPU224)部分编程元件的编号范围与功能说明如下：,编程语言 PLC最常用的编程语言是梯形图、指令语句表，两者经常联合使用。 1、梯形图 梯形图是一种从继电接触控制电路演变而来的图形语言，它是借助于类似继电器的动合、动断触点，线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。 梯形图中常用 等图形符号，它们分别表示PLC编程元件的动断
3、和动合接点；用（ ）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类分别用图形符号、标注的字母或数字加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图或语句表中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。,梯形图的设计应注意到以下三点： （1）、梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联联接，最后是线圈，与能流的方向一致。 （2）、梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源，这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。 （3）、输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由PL
4、C内部其它继电器的触点来驱动，因此梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现输入寄存器的线圈；输出寄存器则输出执行结果给外部设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，输出接口有信号输出，但它不是输出设备，而是要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现，输出寄存器的触点也可供内部编程使用。,2、指令语句表 指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令语句组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语、器件编号三部分组成。 梯形图设计规则 1、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈
5、的几种可能控制路径来画。 2、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。 3、在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。 4、不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。,编程的几个步骤（梯形图） 1、根据要求确定系统所需的动作、次序 2、设定系统的输入、输出数目：由系统的输入、输出分立元件数目取得。 3、将输入、输出器件编号：定时器、计数器、内置寄存器等都有唯一的对应编号，不能混用。 4、画出梯形图
6、：根据控制系统的动作要求，画出梯形图。 5、在编程方式下编写程序 6、测试控制程序并修改 7、保存完整的控制程序,第二节 实验台布置及原理图 试验箱与PLC的接线请参照后面的（附图）,实验台面板布置图（一）,实验台电源控制原理图（二）,实验台电源控制原理图（二）,第二章 实验内容 实验一 基本指令的编程练习 实验在S7-200模拟实验箱上完成(请参照后面的附图) 一、实验目的 1、熟悉PLC实验装置，S7-200系列编程控制器的外部接线方法 2、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。 3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。 4、掌握定时器、计数器的使用方法，学会定时器和计数器的扩展
7、。 二、实验面板图见（附页） 三、实验项目 1、与或非逻辑功能实验 2、定时器/计数器功能实验 四、梯形图参考程序 1、与或非逻辑功能实验 2、定时器的认识实验 3、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。 4、计数器实验：计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。,实验二 十字路口交通灯的模拟控制 实验在S7-200模拟实验箱上完成(请参照后面的附图) 一、实验目的 1、熟练使用各基本指令，掌握PLC的编程方法和程序调试方法， 2、根据控制要求，使学生理解并掌握用PL
8、C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，。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25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 四、实验要求 1、写出编程方法、编程思路 3、调试后达到基本要求（调试时间、动作顺序可以不同） 2、
9、写出完整的程序,实验三 步进电机控制实验 实验在模拟实验箱上的挂件（步进电机模块）上面完成。 一、实验目的 1、熟悉步进电机的基本原理、控制要求及控制方法 2、锻炼学生用PLC解决一个实际问题（调速）的能力 二、控制要求 1、实现步进电机的单步控制 2、实现步进电机的单方向转连续运行 3、实现步进电机的正、反转连续控制 四、步进电机工作原理 步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 1、工作原理详述 该步进电机为四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
10、开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。 当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。,2、步进电机工作时序波形图 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四
11、拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如 五、实验要求 1、写出编程方法、编程思路 2、调试后达到基本要求（调试时间、动作顺序可以不同） 3、写出单四拍工作方式的程序（正、反转）,实验七 PLC控制的变频调速实验 在变频器实验挂件上完成本实验 一、实验目的 1、掌握变频器工作原理、控制方式、参数设置等基本知识 2、掌握用PLC控制变频器的多种方法 二、实验内容（根据实际情况选做） 1、PLC控制变频器做多段速度运行 2、变频器与PLC之间构成电压闭环调速控制
12、系统 3、变频器与PLC之间构成恒压供水控制系统 4、变频器根据反馈脉冲控制电机做闭环定位控制 三、控制电路（根据要求自己设计）略 四、控制原理、说明资料 1、变频器说明书见电子文档（FRENIC-mini说明书） 2、实验台资料见前面的说明 五、实验要求 1、自行设计控制电路 2、简述控制原理、控制过程 3、写出实验报告、画出完整的控制图,实验八 PLC控制的三相异步电机降压起动 在MF32继电接触控制实验挂箱中完成本实验。 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。
13、用PLC来控制电机则可避免这一问题。 实验目的 1.掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。 2.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。 控制要求 触动启动按钮SB2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；触动停止按钮SB3后电机停止转动。 基于PLC的三相异步电动机星/三角换接启动控制实验接线 四、动作过程分析 启动：按启动按钮SB2，X000的动合触点闭合，M100线圈得电，M100的动合触点闭合，Y001线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Y003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T0得电，当启动时间累计达6秒时，T0的动断触点断开，Y003失电，接触器KM3断电，触头释放，与此同时T0的动合触点闭合，T1得电，经0.5秒后，T1动合触点,气动单元接线图,原理图,
