電氣控制與PLC實驗指導(dǎo)書2015

1、 Southwest university of science and technology電氣控制與PLC實驗指導(dǎo)書張春峰 編寫信息工程學(xué)院 自動化教研室2015年03月修訂目 錄第一章 緒論1 TVT-90E可編程序控制器訓(xùn)練裝置1 可編程控制器編程環(huán)境2 可編程控制器實驗臺操作注意事項3第二章 實驗內(nèi)容4 實驗1 FPWIN GR的編程環(huán)境應(yīng)用4 實驗2 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)和Y/啟動實驗6 實驗3 自動送料裝車控制實驗8 實驗4 多種液體自動混合控制實驗10 實驗5 交通燈系統(tǒng)設(shè)計實驗12 實驗6A 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計實驗14 實驗6B 智力競賽搶答控制系統(tǒng)設(shè)計實驗16第一章 緒論 TVT-9

2、0E可編程序控制器訓(xùn)練裝置一、概述“TVT-90E可編程序控制器訓(xùn)練裝置”是針對各高校開設(shè)的PLC應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)實驗需要而設(shè)計的實驗裝置，該實驗裝置提供了多個實驗，模擬現(xiàn)場狀況，增加實驗難度和靈活性，更加貼近實際，使實驗內(nèi)容更加豐富，緊密切合教學(xué)要求。二、實驗裝置 在FP系列產(chǎn)品中，F(xiàn)P0屬于小型PLC產(chǎn)品。該產(chǎn)品系列有C10、C14、C16、C32型等多種規(guī)格。擴(kuò)展單元有E8、E16、E32等規(guī)格。以C字母開頭代表主控單元(或稱主機(jī))，以E字母開頭代表擴(kuò)展單元(或稱擴(kuò)展機(jī))，后面跟的數(shù)字代表I/O點(diǎn)數(shù)。例如C16表示輸入和輸出點(diǎn)數(shù)之和為16。本實驗裝置中主機(jī)采用的是FP0-C16CT，8

3、入/8出(晶體管輸出，帶RS232C），對應(yīng)的地址范圍：X0-X7，Y0-Y7；擴(kuò)展單元采用的是FP0-E16RS，8入/8出(繼電器輸出），對應(yīng)的地址范圍：X20-X27，Y20-Y27。三、標(biāo)準(zhǔn)配置 1、電腦(用戶自備) 1臺 2、USB電纜 1根 3、FPWIN GR編程軟件 1套 4、實驗連接導(dǎo)線 若干四、注意事項實驗時，斷開實驗裝置中電源模塊的開關(guān)，按實驗要求接好外部連線。檢查無誤后，接通電源開關(guān)，下載PLC程序后進(jìn)行調(diào)試。 可編程控制器編程環(huán)境一、可編程控制器編程實驗步驟1、確定被控系統(tǒng)必須完成的動作及完成的順序；2、分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是將信號送到PLC，哪些是外

4、圍設(shè)備是接收來自PLC的信號，并將PLC的輸入、輸出口與之對應(yīng)進(jìn)行分配；3、設(shè)計PLC程序畫出梯形圖，保存程序；4、根據(jù)I/O地址分配，進(jìn)行硬件連線；5、程序轉(zhuǎn)換及下載傳送；6、對程序進(jìn)行調(diào)試(監(jiān)控)；7、停止監(jiān)控、修改、轉(zhuǎn)換并保存已完成的程序。二、編程規(guī)則1、外部輸入繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點(diǎn)的使用次數(shù)。2、梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。3、同一編號的線圈在一個程序中使用兩次或多次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)避免線圈重復(fù)使用。松下PLC編程軟件在編譯下載時會將雙線圈輸出作為錯誤，用戶程序不能執(zhí)行。

5、4、同輸出繼電器的概念一樣，定時器、計數(shù)器也包括線圈和觸點(diǎn)兩個部分，采用相同編號，但是線圈是用來設(shè)置，觸點(diǎn)則是用于引用。因此，在同一個程序中，相同編號的定時器或計數(shù)器只能使用一次，即設(shè)置一次，而該定時器或計數(shù)器的觸點(diǎn)可以通過常開或常閉觸點(diǎn)的形式被多次引用。5、梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路就不能直接編譯。6、在梯形圖中串聯(lián)接點(diǎn)使用的次數(shù)是沒有限制，可無限次地使用。7、兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。 可編程控制器實驗臺操作注意事項實驗操作人員必須嚴(yán)格遵守以下規(guī)定，違反操作規(guī)定造成儀器損失和安全事故的，將追究當(dāng)事人責(zé)任。1、嚴(yán)禁拔出USB編

6、程電纜(連接主機(jī)和計算機(jī)的RS232 端口)通訊插頭；2、連線時，必須保證PLC斷電，即穩(wěn)壓電源關(guān)閉，指示燈不亮； 電源連接電源+24V接PLC+極，電源0接負(fù)極； COM口連接無論輸入輸出部分，所有用到的COM口接電源正極； 實驗板電源連接電源+24V接實驗板+24V端口，電源0接實驗板0端口； 輸入輸出連接根據(jù)輸入/輸出接線列表(I/O分配表)，將插線兩端分別將主機(jī)的輸入輸出端口與實驗板的輸入輸出端對應(yīng)連接。3、輸入和調(diào)試程序時，停止(STOP)和運(yùn)行(RUN) PLC，必須使用編程軟件中的“運(yùn)行/停止”功能，不要用手撥PLC上的開關(guān)，PLC上的開關(guān)應(yīng)始終處于RUN狀態(tài)；4、實驗室計算機(jī)上

7、均安裝有還原精靈軟件，實驗結(jié)束后將程序或文件拷貝帶走。在編程過程中應(yīng)隨時將程序保存到U盤等存儲設(shè)備中，以防誤操作或斷電； 5、實驗操作過程中，發(fā)現(xiàn)實驗裝置故障應(yīng)及時報告負(fù)責(zé)老師；6、實驗結(jié)束拔線時，必須先關(guān)閉PLC主機(jī)模塊電源后操作！拔出的接線，放入實驗臺抽屜中，關(guān)閉計算機(jī)，并將實驗臺操作面板上的開關(guān)(有燈指示的)按鈕關(guān)閉。第二章 實驗內(nèi)容實驗1 FPWIN GR的編程環(huán)境應(yīng)用一、實驗?zāi)康?、熟悉松下FP0 PLC編程軟件；2、編制簡單的梯形圖程序，熟悉基本指令的使用；3、初步掌握編程軟件的使用方法和調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP0-C16）；2、

8、電動機(jī)正反轉(zhuǎn)實驗板1塊、天塔之光實驗板1塊和若干連接導(dǎo)線。三、實驗內(nèi)容1、熟悉FPWIN GR編程軟件的菜單、工具條、指令輸入和程序調(diào)試；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中根據(jù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制要求，輸入梯形圖，進(jìn)行硬件連接，并觀察實驗現(xiàn)象。（1）按下啟動按鈕SB1，電動機(jī)M1運(yùn)行，按下停止按鈕SB2，M1停止運(yùn)行。（2）按下啟動按鈕SB1，電動機(jī)M1運(yùn)行，3s后電動機(jī)M2運(yùn)行，按下停止按鈕SB2，電動機(jī)M1和 M2立即停止運(yùn)行。3、在FPWIN GR的編程環(huán)境中根據(jù)天塔之光的控制要求，編寫梯形圖?？刂埔螅喊聪聠影粹o，L1亮1s后滅，接著L2、L3、L4、L5亮，1s后滅，再接著L6、L7、L8

9、、L9亮1s后滅，L1又亮，如此循環(huán)下去，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行。注意：1、首先根據(jù)控制要求，確認(rèn)I/O地址。注意L2、L3、L4、L5雖狀態(tài)一樣，但每個都需要對應(yīng)一個輸出地址，L6、L7、L8、L9亦如此。2、天塔之光實驗板上沒有啟動和停止按鈕，請使用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)實驗板上的輸入按鈕，注意給該實驗面板的24V電源通電。編寫梯形圖，并根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線（使用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)和天塔之光實驗板），檢查無誤后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。四、實驗步驟1、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、根據(jù)I/O地

10、址分配進(jìn)行實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實驗2 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)和Y/啟動實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉松下FP0 PLC編程軟件；2、編制簡單的梯形圖程序，熟悉基本指令的使用；3、初步掌握編程軟件的使用方法和調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP0-C16）；2、電動機(jī)正反轉(zhuǎn)和Y/ 啟動實驗板1塊和若干連接導(dǎo)線。三、實驗內(nèi)容控制要求：按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1，電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，且KM1，KMY接通。2s后KMY斷開，KM接通，即完成正轉(zhuǎn)啟動。按下停止按鈕SB2，電動機(jī)停止運(yùn)行。按下反

11、轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，且KM2，KMY接通。2s后KMY斷開，KM 接通，即完成反轉(zhuǎn)啟動。按下停止按鈕SB2，電動機(jī)停止運(yùn)行。注意：電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行時，按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕，電動機(jī)仍要正轉(zhuǎn)運(yùn)行，不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行；同理，電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行時，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕，電動機(jī)亦要保持反轉(zhuǎn)運(yùn)行，不能正轉(zhuǎn)運(yùn)行。編寫梯形圖，根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線，檢查無誤后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。四、實驗步驟1、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動

12、并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實驗3 自動送料裝車控制實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉松下FP0系列 PLC的邏輯指令及定時器的使用；2、根據(jù)控制要求設(shè)計自動送料裝車系統(tǒng)控制的梯形圖程序；3、進(jìn)一步掌握編程軟件的使用方法、梯形圖的設(shè)計方法和調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP0-C16）；2、自動送料裝車系統(tǒng)實驗板1塊和若干連接導(dǎo)線。三、實驗內(nèi)容控制要求：初始狀態(tài)時，紅燈滅L1=OFF，綠燈亮L2=ON，表示允許汽車開進(jìn)裝料，料斗K2，電動機(jī)M1，M2，M3皆為OFF。（1）當(dāng)汽車到來時S2=ON，紅燈L1亮，綠燈L2滅，傳送帶驅(qū)動電

13、動機(jī)M3運(yùn)行；2秒后，電動機(jī)M2運(yùn)行；再經(jīng)過2秒鐘M1運(yùn)行，依次順序起動送料系統(tǒng)。（2）電動機(jī)M3運(yùn)行后，進(jìn)料閥門K1打開料斗進(jìn)料，料斗裝滿時，檢測開關(guān)S1= ON，進(jìn)料閥門K1關(guān)閉（設(shè)1料斗物料足夠裝滿1車）；料斗出料閥門K2在M1運(yùn)行及料滿（S1= ON）后，打開放料，物料通過傳送帶的傳送，裝入汽車。（3）當(dāng)汽車裝滿料后S2=OFF，料斗K2關(guān)閉，電機(jī)M1運(yùn)行2s后停止，M1停止2s后M2停止，M2停止2s后M3停止，此時紅燈滅L1=OFF，綠燈L2=ON，汽車可以開走。編寫梯形圖，并根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線，檢查無誤后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。四、實驗步驟1

14、、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實驗4 多種液體自動混合控制實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉松下FP0系列PLC的邏輯指令及定時器的使用；2、根據(jù)控制要求設(shè)計多種液體自動混合控制的梯形圖程序；3、進(jìn)一步掌握編程軟件的使用方法、梯形圖的設(shè)計方法和調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP0-C16）；2、多種液體自動混合控制實驗板1塊和若干連接導(dǎo)線。三、實驗內(nèi)

15、容控制要求：初始狀態(tài)時，容器是空的，電磁閥Y1，Y2，Y3，Y4和攪拌機(jī)均為OFF，液面?zhèn)鞲衅鱈1，L2，L3均為OFF。此時按下啟動按鈕（采用點(diǎn)動按鈕），開始下列操作：（1）電磁閥Y1閉合(Y1=ON)，開始注入液體A，至液面高度為L3(L3=ON)時，停止注入液體A(Y1=OFF)，同時開啟液體B電磁閥Y2(Y2=ON)注入液體B，當(dāng)液面高度為L2(L2=ON)時，停止注入液體B(Y2=OFF)，同時開啟液體C電磁閥Y3(Y3=ON)注入液體C，當(dāng)液面高度為L1(L1=ON)時，停止注入液體C(Y3=OFF)。（2）停止液體C注入時，開啟攪拌機(jī)M(M=ON)，攪拌混合時間為10s。（3）停

16、止攪拌后加熱器H開始加熱(H=ON)。當(dāng)混合液溫度達(dá)到某一指定值時，溫度傳感器T動作(T=ON)，加熱器H停止加熱(H=OFF)。（4）開始放出混合液體(Y4=ON)，至液體高度降為L3后(依次檢測液位是否降到L1、L2、L3，如果液位低于L1、L2、L3時，對應(yīng)液位傳感器L1、L2、L3依次OFF)，再經(jīng)5s停止放出(Y4=OFF)。溫度傳感器T = OFF。注意：此時系統(tǒng)已恢復(fù)為初始狀態(tài)，等待下一次啟動信號的到來。若按下啟動按鈕，系統(tǒng)重復(fù)過程（1）（4）。（5）操作過程中任意時刻按下停止按鈕(采用點(diǎn)動按鈕)，停止當(dāng)前操作，回到初始狀態(tài)。編寫梯形圖，并根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線，檢查無誤

17、后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。四、實驗步驟1、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實驗5 交通燈系統(tǒng)設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉松下FP0 PLC的邏輯指令，掌握復(fù)雜邏輯的編程方法及定時器的靈活運(yùn)用；2、根據(jù)交通燈系統(tǒng)控制要求設(shè)計梯形圖程序；3、進(jìn)一步掌握編程軟件的使用方法、梯形圖的設(shè)計方法和調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP

18、0-C16）；2、交通燈系統(tǒng)實驗板1塊和若干連接導(dǎo)線。三、實驗內(nèi)容控制要求：正常工作時，信號燈受自動開關(guān)（按鈕SB1）控制。當(dāng)自動開關(guān)閉合時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先東西綠燈亮，南北紅燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅；東西綠燈亮4s后閃2s滅，黃燈亮2s滅，紅燈亮8s，綠燈亮循環(huán)；對應(yīng)東西綠黃燈亮?xí)r南北紅燈亮8s，接著綠燈亮4s后閃2s滅；黃燈亮2s后，紅燈又亮循環(huán)。編寫梯形圖，并根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線，檢查無誤后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。思考：（1）正常工作時，信號燈受自動開關(guān)（按鈕SB1）控制，按上述控制要求循環(huán)工作；（2）手動控制（按鈕SB2）時，

19、南北、東西黃燈一直閃爍；（3）特殊情況下（如有救護(hù)車等應(yīng)急車輛時），無論交通燈原來狀態(tài)如何，閉合開關(guān)（按鈕SB3），南北綠燈亮，東西紅燈亮。開關(guān)斷開 5s后，解除通車狀態(tài)，恢復(fù)正常工作，即東西綠燈亮，南北紅燈亮。四、實驗步驟1、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實驗6A 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?、工程實例的模擬，熟練地掌握PLC的編程和程序調(diào)試方法；2、進(jìn)一步熟悉PLC的I/O

20、連接；3、熟悉四層樓電梯采用轎廂外按鈕控制的編程方法。二、實驗設(shè)備1、TVT-90E可編程控制器訓(xùn)練裝置（主機(jī)型號為FP0-C16）；2、電梯控制系統(tǒng)實驗板1塊和連接導(dǎo)線一套。三、實驗內(nèi)容控制要求：電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1S4，用以選擇需?？康臉菍?。L1、L2、L3、L4分別為14層的指示，亮表示電梯上升，亮表示電梯下降。（1）開始時，電梯處于1層。（2）當(dāng)有外呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行（若轎廂停于1層，4層呼梯，則轎廂經(jīng)停2、3層，可用時間繼電器實現(xiàn)，轎廂經(jīng)過1樓層需

21、3秒；到達(dá)某樓層時，對應(yīng)該樓層的指示燈亮）。（3）當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行。（4）在電梯轎廂運(yùn)行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在1樓，將要運(yùn)行到3樓，在此過程中可以響應(yīng)2層向上外呼梯信號，但不響應(yīng)2層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達(dá)3層，如果4層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應(yīng)3層向下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運(yùn)行至4樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)3層向下外呼梯信號。（5）電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如，電梯轎廂在1樓，而同時有2層向下外呼梯，3層向下外呼梯，4層向下外呼梯，則電梯轎廂光去4樓響應(yīng)4層向下外呼梯信號。（6）當(dāng)轎廂停于1層以上時，若10秒沒有請求信號時，轎廂自動下降至1層停止。編寫梯形圖，并根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行硬件連線，檢查無誤后將程序?qū)懭隤LC，調(diào)試運(yùn)行該程序直至滿足控制要求。四、實驗步驟1、根據(jù)實驗內(nèi)容，制定輸入/輸出接線列表（I/O分配表）；2、在FPWIN GR的編程環(huán)境中編寫梯形圖； 3、實驗面板接線；4、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中；5、啟動并運(yùn)行程序，觀察實驗現(xiàn)象，調(diào)試修改程序；6、完成實驗報告。實