《機電控制技術(shù)》實驗報告

1、機電控制技術(shù)實驗報告詹如平機制124班5901112154一、實驗特點本實驗指導(dǎo)分為驗證性基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗，涉及到程序設(shè)計與調(diào)試實驗。基礎(chǔ)實驗包括PLC面板結(jié)構(gòu)認(rèn)識、編程器的使用練習(xí)、常用指令的使用練習(xí)。綜合性實驗包括十字路口交通信號燈自動控制設(shè)計、多級傳送控制系統(tǒng)設(shè)計和PLC自動控制的程序設(shè)計與調(diào)試。鑒于實驗設(shè)備不能到位，因此，主要開設(shè)驗證性基礎(chǔ)實驗，通過實驗進一步加深對PLC各種指令功能的理解。程序設(shè)計與調(diào)試實驗包括編寫程序、PLC的電源及I/O接線、上機調(diào)試程序等技能和技巧的訓(xùn)練，為今后從事PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。二、實驗設(shè)備OMRON C28P和CQM1H可編程控制器、

2、PRO15編程器、輸入開關(guān)實驗板。三、實驗內(nèi)容1PLC認(rèn)識實驗2常用指令練習(xí)3三相異步電動機的PLC控制4交通信號燈的PLC控制設(shè)計四、實驗注意事項1事先預(yù)習(xí)相關(guān)實驗內(nèi)容，編制好實驗程序。2在實驗教師指導(dǎo)下按規(guī)程進行相關(guān)操作。3注意觀察實驗過程和結(jié)果，并寫出實驗報告。 實驗一、 PLC認(rèn)識實驗一、實驗?zāi)康?熟悉PLC主機的結(jié)構(gòu)，熟悉編程器的功能及使用方法。二、預(yù)習(xí)要求 (1)復(fù)習(xí)相關(guān)參考書中OMRON PLC的面板結(jié)構(gòu)。(2)仔細(xì)閱讀課文中編程器的組成和主要操作；預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容及要求。三、實驗內(nèi)容和步驟 (1)熟悉主機和編程器的結(jié)構(gòu)了解主機面板各組成部分的功能及各端子、端口與外部電路的連接方法。

3、了解編程器與主機的連接方法及面板各組成部分的功能。答：OMRON C28Pa、結(jié)構(gòu)：整體式；b、CPU模塊號：C28P-CDR-AE；電源電壓：100240 VAC；輸入電壓：24VDC；輸出器件：繼電器；c、內(nèi)存區(qū)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)區(qū)字位說明內(nèi)部輔助繼電器（IR）輸入0004CH00000415CPU模塊只有一個輸入通道，即00CH輸出0509CH05000915CPU模塊只有一個輸出通道，即05CH，05000511工作區(qū)1018CH10001807無對應(yīng)號的接線端子，只作中間繼電器專用內(nèi)部輔助繼電器（SR）1819CH18081907監(jiān)視PLC的操作暫存繼電器（TR）TR0TR7分支電路使用保持

4、繼電器（HR）HR 00HR 09HR0000HR0009有掉電保護TIM/CNT0047共用數(shù)據(jù)存儲區(qū)DMDM00DM63不是所有的指令都能使用該區(qū)d、專用內(nèi)部輔助繼電器： 1808：備份電池電壓低時為“ON”； 1809：掃描周期大于100ms時為“ON”； 1810：高速計數(shù)器指令的硬件復(fù)位；1811、1812、1814：?！癘FF”；1813：?！癘N”； 1815：當(dāng)PLC開始運行時，“ON”一個掃描周期； 1900：產(chǎn)生0.1S時鐘脈沖；1901：產(chǎn)生0.2S時鐘脈沖；1902：產(chǎn)生1S時鐘脈沖；1903：BCD碼指令中操作數(shù)大于9999時為“ON”；1904：進位標(biāo)志；19051

5、907：執(zhí)行CMP指令時，大于、等于、小于標(biāo)志。 (2)PLC上電 在斷電情況下，把編程器的方式開關(guān)撥在PROGRAM位，然后將編程器連接電纜插頭插入主機左側(cè)的外設(shè)端口中。 接通主機交流220V電源，此時屏幕顯示口令PROGRAM PASSWORD!清除屏幕顯示的口令。 (3)清除內(nèi)存儲器(只在編程狀態(tài)下)清除內(nèi)存儲器，包括全部清除和局部清除兩種情況的操作。答：(1)全部清除。清除存儲器中用戶程序、各繼電器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器的全部數(shù)據(jù)，其操作過程及每步操作時屏幕顯示的內(nèi)容如圖1。圖1 操作過程及其顯示內(nèi)容(2)局部清除。保留指定地址以前的程序或保留指定的數(shù)據(jù)區(qū)，則進行部分清除。例如，保留地址

6、00123以前的用戶程序及HR區(qū)的內(nèi)容，其操作過程及顯示內(nèi)容如圖2所示。圖2 操作過程及其顯示內(nèi)容保留CNT區(qū)、DM等區(qū)的操作與上述相同。若設(shè)定的地址超出用戶程序的范圍，則清除操作無效。 (4)輸入程序(只在編程方式下) 建立程序的首地址。可以從首地址0000開始，也可按有關(guān)方法確定任意首地址。 輸入下面的練習(xí)程序。注意：每輸入一條語句都要按一次WRITE鍵。 在PROGRAM（編程）方式下，輸入程序。答：圖3 梯形圖及語句表 圖4 操作過程 (5)程序讀出(三種方式下均可) 用或鍵逐條讀出輸入的指令，發(fā)現(xiàn)錯誤的語句，可在編程方式下于原處重新輸入語句。答：在RUN、MONITOR、PROGRA

7、M三種方式下，均可用或鍵逐條讀出輸入的程序指令。發(fā)現(xiàn)錯誤語句，可在編程方式下于原處重新輸入語句。例如檢查上面的程序語句，其操作過程及顯示內(nèi)容如圖5所示。 圖5 讀程序操 (6)插入和刪除指令(僅在編程方式下) 答：(1)使用INS鍵，可把一條指令插入已輸入的程序中。例如，欲將AND 00102指令插入下圖6箭頭所指的位置，其操作為：先找到AND NOT 00101指令所在地址(可用指令讀出、指令檢索、觸點檢索操作) 輸入AND 00102語句按INS鍵顯示“INSERT?”的提示畫面按鍵，則指令被插入。插入指令后，其后的指令地址自動加l。上述操作的過程和顯示內(nèi)容如下圖7所示。 圖6 指令插入

8、圖7 插入AND 0002語句的操作和顯示 在PROGRAM方式下刪除指令。若對上圖6程序中剛插入的AND 0002語句進行刪除，其操作為： 先找到AND 0002指令所在的地址按DEL顯示“DELETE?”的提示畫面按鍵，則指令被刪除(若指令有操作數(shù)也一起被刪除)。刪除指令后，其后的指令地址自動減1。刪除AND 0002語句的操作和顯示內(nèi)容如下圖8所示。圖8 刪除AND 0002語句的操作和顯示 (7)指令檢索(三種方式下均可) 檢索練習(xí)程序中的第六條指令。 (8)檢索某個接點(三種方式下均可) 檢索練習(xí)程序中觸點01000的個數(shù)。 (9)程序檢查(僅在編程方式下) 按課文介紹的方法進行程序

9、檢查，注意觀察屏幕顯示。 將練習(xí)程序的END語句刪除，再進行程序檢查，注意觀察屏幕顯示。 (10)運行程序(運行方式下) 閉合開關(guān)00000，觀察01000的LED何時亮、何時滅。反復(fù)作幾次。 (11)強制置位和復(fù)位(三種方式均可) 用課文介紹的方法，對01000、TIM000強制ON、OFF，持續(xù)強制ON、OFF。 (12)練習(xí)監(jiān)視功能(運行和監(jiān)控方式下) 監(jiān)視TIM000的數(shù)據(jù)變化過程。 監(jiān)視通道010各位的狀態(tài)。在斷開、閉合開關(guān)00000時監(jiān)視01000的狀態(tài)。 (13)修改TIM的設(shè)定值(監(jiān)控方式下)答：(1)在MONITOR方式下，當(dāng)程序運行時能改變TIM/CNT的設(shè)定值。對圖3所示

10、的程序，欲將定時器TIM000的設(shè)定值改為#0400，其操作及相應(yīng)顯示如圖9所示。圖9 操作及顯示內(nèi)容(2)若將TIM000的設(shè)定值改為一個通道，則可依次按CHG、SHIFT、鍵及通道號，最后按WRITE鍵。 (14)修改TIM的當(dāng)前值(監(jiān)控方式下) 在監(jiān)控狀態(tài)下運行程序時，將正在進行定時的TIM000的當(dāng)前值修改為將20秒。觀察屏幕顯示，看TIM000的當(dāng)前值是否改變了。 修改后再重新啟動程序，用監(jiān)視功能觀察TIM000的設(shè)定值是否有改變。 (15)用編程器向數(shù)據(jù)區(qū)或通道寫入數(shù)據(jù)(僅在編程方式下)向DM區(qū)寫入數(shù)據(jù)。例如向DM0000寫入常數(shù)0010，依次按下列各鍵： DM0MONTRCHGl

11、、OWRITE。向HR通道寫入數(shù)據(jù)。例如向HRl0寫入常數(shù)0010，依次按下列各鍵： SHIFTCHHR1、OMONTRCHG1、0WRITE。(16) 清除某些通道或數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容，如清除HR、DM、CNT的內(nèi)容。4、 實驗總結(jié)本實驗主要是熟悉PLC主機的結(jié)構(gòu)，熟悉編程器的功能及使用方法，并且需要我們復(fù)習(xí)相關(guān)參考書中OMRON PLC的面板結(jié)構(gòu)，仔細(xì)閱讀課文中編程器的組成和主要操作，在實驗過程中，我也對C28P有了進一步的認(rèn)識，其主要包括CPU、存儲器、輸入輸出單元，通信接口、編程設(shè)備。這款PLC編程簡便快捷，可以很好的滿足一般控制需求。 實驗二、常用指令練習(xí)一、實驗?zāi)康?進一步熟悉編程器的結(jié)

12、構(gòu)及使用方法。掌握輸入/輸出、定時器/計時器、微分、保持繼電器等常用指令的功能和編程方法。二、預(yù)習(xí)要求 (1)復(fù)習(xí)課本中與本次實驗有關(guān)的指令。 (2)分析實驗內(nèi)容中各程序段的執(zhí)行結(jié)果，弄清各實驗內(nèi)容的目的。三、實驗內(nèi)容和步驟 (1)基本邏輯指令練習(xí)輸入圖1的程序。執(zhí)行程序，觀察各輸入點的作用和可能的自保持現(xiàn)象以及輸入、輸出LED的狀態(tài)。圖1a程序：LD 00000OUT01000OUT NOT 01001ENDb程序：LD 00000OR 01000AND NOT 00001OUT 01000END具有自保持功能c程序：LD 00000OR NOT 00002LD NOT 00001OR 01

13、000AND LDOUT 01000END具有自保持功能d程序：LD 00000AND NOT 00001LD NOT 00002AND 01000OR LD0UT 01000END具有自保持功能(2)TIMCNT指令練習(xí) 圖2輸入圖2的程序。a程序;LD 00000AND NOT TIM000TIM 000#0050LD TIM000LD 00002CNT 001#0003LD CNT001OUT 01000ENDb程序：LD 00000AND 25502LD 00001LD 00002CNTR 000#0005LD CNT000OUT 01000END自閉合自鎖開關(guān)00000起，監(jiān)視CNT

14、001的計數(shù)和TIM000定時的全過程。將CNT001的設(shè)定值改為#0005，監(jiān)視CNT00l的計數(shù)過程。在其當(dāng)前值為0002時，斷開電源，觀察復(fù)電后01000對應(yīng)的LED過幾秒時亮。分析計數(shù)器是否有掉電保持功能。答：定時器一個循環(huán)是5s，當(dāng)計數(shù)器當(dāng)前值為0002時斷電，由于計數(shù)器具有斷電保持功能，且計數(shù)做減法，故t=2X5=10s，即復(fù)電后10秒燈亮，計數(shù)器具有掉電保持功能。用TIM指令編寫一個定時程序，用01000觀察其輸出。當(dāng)01000對應(yīng)的LED亮后斷電再復(fù)電，分析定時器有否掉電保持功能。程序：LD 00000 TIM 000 #0030 LD TIM000 OUT 01000 END

15、經(jīng)過實驗，定時器無掉電保持功能。 (3)DIFU、DIFD指令練習(xí)輸入圖3的程序。LD 00000DIFU(13) 20000DIFD(14) 20001LD 20000 OR 01000AND NOT 00001OUT 01000LD 20001OR 01001AND NOT 00001OUT 01001END運行程序，接通自鎖開關(guān)00000時，觀察01000和01001的狀態(tài)；斷開自鎖開關(guān)00000時觀察01000和01001的狀態(tài)。答：接通自鎖開關(guān)00000時，01000得電，01001失電； 斷開自鎖開關(guān)00000時 ，01000得電狀態(tài)，01001得電狀態(tài)。將01000和01001復(fù)

16、位。重新作一次步驟的內(nèi)容。答：復(fù)位后，01000和01001同時失電；重新作一次步驟的內(nèi)容，接通自鎖開關(guān) 00000時，01000得電，01001失電；斷開自鎖開關(guān)00000時 ，01000得電狀態(tài)，01001得電狀態(tài)。將PLC斷電、先將自鎖開關(guān)00000閉合后再接通電源，觀察01000和01001的狀態(tài)。 答：01000和01001都不得電將PLC斷電、先斷開自鎖開關(guān)00000后再接通電源，觀察01000和01001的狀態(tài)。圖3答： 01000得電，01001失電。 (4)KEEP指令練習(xí)輸入圖4的程序。LD 00000LD 25502KEEP 01000運行程序，在斷開00000和閉合00

17、000時，觀察01000的狀態(tài)。答:斷開00000，01000失電，閉合00000時，25502能產(chǎn)生周期為1s的時鐘脈沖，且當(dāng)S端和R端同時為on時，復(fù)位優(yōu)先，故01000以周期為1s脈沖得失電。將圖中25502改為00001。運行程序，當(dāng)01000 ON時斷開00000，觀察01000的狀態(tài)；接著再斷開PLC電源，觀察再復(fù)電時01000的狀態(tài)。答：當(dāng)01000為ON時斷開00000,01000一直保持得電狀態(tài)；斷開PLC電源，再復(fù)電，由于01000不是保持繼電器，故01000保持失電狀態(tài)。將25502改為00001，01000改為HR0000。運行程序，當(dāng)HR0000 ON時先斷開0000

18、0、再斷開電源，監(jiān)視復(fù)電時HR0000的狀態(tài)。圖4答：由于HR00000為保持繼電器，故復(fù)電時HR00000為得電狀態(tài)。 四實驗報告內(nèi)容 (1)掌握TIM和CNT的特點和使用。答：以C28P為例，TIM延時范圍為0999.9s，斷電后加電重新計時，即斷電復(fù)位。 (2)掌握DIFU和DIFD指令的用途。答：前沿微分脈沖指令DIFU（13）和后沿微分脈沖指令DIFD（14），DIFU的功能是在輸入脈沖的前（上升）沿使指定的繼電器接通一個掃描周期之后釋放，而DIFD的功能是在輸入脈沖的后（下降）沿使指定的繼電器接通一個掃描周期之后釋放。 (3)總結(jié)KEEP指令的功能。答：其功能相當(dāng)于鎖存器，當(dāng)置位端

19、（S端）條件為ON時，KEEP繼電器一直保持ON狀態(tài)，即使S端條件變?yōu)镺FF，KEEP繼電器也還保持ON，直到復(fù)位端（R端）條件為ON時，才使之變OFF ，KEEP 指令主要用于線圈的保持，即繼電器的自鎖電路可用KEEP指令實現(xiàn)。若SET端和RES端同時為ON，則KEEP繼電器優(yōu)先變?yōu)镺FF。鎖存繼電器指令編寫必須按置位行（S端），復(fù)位行（R端）和KEEP繼電器的順序來編寫。四、實驗總結(jié) 該試驗讓我們進一步熟悉編程器的結(jié)構(gòu)及使用方法，掌握輸入/輸出、定時器/計時器、微分、保持繼電器等常用指令的功能和編程方法。同時，需要對梯形圖要有較深了解，相互聯(lián)系。實驗三、三相異步電動機的PLC控制一、實驗?zāi)?/p>

20、的 練習(xí)使用PLC實現(xiàn)各種控制，加深理解用PLC進行控制的原理，并了解PLC控制與繼電器控制的區(qū)別。二、預(yù)習(xí)要求 (1)根據(jù)實驗內(nèi)容的要求，選擇輸入/輸出電器，作出I/O分配表，畫出PLC的外部連線圖。 (2)畫好梯形圖，寫出語句表。 用PLC實現(xiàn)對三相異步電動機的直接啟、?？刂?，要求有短路、零壓和過載保護。用兩個按鈕進行啟、停操作。為了模擬電動機過載，再用一個按鈕的觸點代替熱繼電器的觸點。 電動機星形/三角形接法啟動控制。要求用TIM延時指令等進行操作切換。 編寫電動機正反轉(zhuǎn)的控制程序。要求正反轉(zhuǎn)要互鎖，電動機正轉(zhuǎn)過程中欲反轉(zhuǎn)，必須先停機才能反轉(zhuǎn)。用3個按鈕進行啟停、正反轉(zhuǎn)操作。 (3)畫出

21、各實驗內(nèi)容中電動機等負(fù)載的主電路圖。 3實驗內(nèi)容和步驟（1）三相異步電動機的直接啟、?？刂艶U2SB1SB2KMFU1KMFRM3FRQSKMPEL1L2L3SAM3380VPE電源保護主電動機起、停12電源保護電源開關(guān)主電動機主電動機起、?？刂?13452 5 ×2圖5 開關(guān)直接起動控制電路 圖6 接觸器直接起動控制電路 PLC斷電，按I/O分配表將各電器與主機連接好，接好電動機的主電路。將方式開關(guān)打在編程位后PLC再上電，將寫好的程序輸入PLC。將編程器開關(guān)撥到運行位，進行下列操作，并記錄現(xiàn)象。啟動按鈕，觀察電動機啟動；途中按停止按鈕，觀察停止按鈕的作用。按下模擬熱繼電器（模擬電

22、機過載），觀察電機是否停機。（2）電動機星形/三角形接法啟動控制控制板正確布線、確保三角形接法正確。安裝電動機并保護接地。123987645電源保護隔離開關(guān)開關(guān)主電動機Y接線主電動機接線主電動機起動、停止主電動機Y/轉(zhuǎn)換控制FU2KM2FU1380VKM1FRM3QSPEL1L2L3KM3FRSB1SB2KM1KM2KM2KTKTKM1KM2KTKM3KM33336×333×64447869圖7 星形/三角形減壓起動的控制電路（3）電動機正、反轉(zhuǎn)控制UVWFU1FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2KM1FRM3PE222631114KM35KM2KM2KM1SB1FU2

23、123645FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2222631114KM35KM2KM1SB33645SB2SB3圖8 異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路(a)(b)電機正轉(zhuǎn)運行開關(guān)反轉(zhuǎn)運行電動機正轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制電動機正轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制按正轉(zhuǎn)按鈕，觀察電動機的轉(zhuǎn)向。正轉(zhuǎn)過程中反轉(zhuǎn)按鈕，觀察電動機轉(zhuǎn)向是否改變。按下停車按鈕，待電動機停止轉(zhuǎn)動后，再反轉(zhuǎn)按鈕，觀察電動機的轉(zhuǎn)向是否改變。反轉(zhuǎn)過程中按下正轉(zhuǎn)按鈕，觀察電動機轉(zhuǎn)向是否改變。四、實驗報告內(nèi)容（1）畫出各實驗梯形圖、寫出各實驗I/O分配表。（2）畫出各實驗的PLC外部接線以及負(fù)載的主電路圖。（3）總結(jié)繼電接觸器和PLC這兩種控制的區(qū)別。答：傳統(tǒng)的繼電接觸

24、器控制系統(tǒng)，是由輸入設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）、控制線路（由各類繼電器、接觸器、導(dǎo)線連接而成，執(zhí)行某種邏輯功能的線路）和輸出設(shè)備（接觸器線圈、指示燈等）三部分組成。這是一種由物理器件連接而成的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)繼電器的缺點：可靠性差、維修困難、改造工期長、費用高。無法滿足現(xiàn)代市場經(jīng)濟下的小:批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量地生產(chǎn)產(chǎn)品的要求。PLC（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序。（2）維護方便，各部件最好是插件式的裝置。（3）可靠性要高于繼電器控制柜。（4）體積要小于繼電器控制柜。（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機。（6）在成本上可與繼電器控制柜競爭. PLC的梯形圖雖與繼電接觸器控制電路相類似

25、，但其控制元器件和工作方式是不一樣的，主要區(qū)別有以下幾個方面。（1）元器件不同 繼電接觸器控制電路是由各種硬件低壓電器組成，而PLC梯形圖中輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等軟繼電器是由軟件來實現(xiàn)的，不是真實的硬件繼電器。（2）工作方式不同 繼電接觸器控制電路工作時，電路中硬件繼電器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的硬件繼電器都同時處于吸合狀態(tài)，受各種約束條件不應(yīng)吸合的硬件繼電器都同時出在斷開狀態(tài)。PLC梯形圖中軟件繼電器都處于周期性循環(huán)掃描工作狀態(tài)，受同一條件制約的各個軟繼電器的動作順序取決于程序掃描順. (3)元件觸點數(shù)量的不同 硬件繼電器的觸電數(shù)量有限，一般只有4-8對，

26、PLC梯形圖中軟件繼電器的觸點數(shù)量在編程時可無限制使用，可常開又可常閉。（4）控制電路實施方式不同 繼電接觸器控制電路是通過各種硬件繼電器之間接線來實施，控制功能固定，當(dāng)要修改控制功能時，必修重新接線。PLC控制電路由軟件編程來實施，可以靈活變化和在線修改。實驗四、 交通信號燈的PLC控制設(shè)計一、實驗?zāi)康倪M一步熟悉PLC的指令功能和應(yīng)用，學(xué)會根據(jù)實際需要編程和調(diào)試。二、實驗內(nèi)容及步驟1、設(shè)計要求設(shè)計一個十字路口交通信號燈的控制程序。要求為：南北向紅燈亮35秒，東西向綠燈亮30秒閃3秒，東西向黃燈亮2秒，然后東西向紅燈亮25秒，南北向綠燈亮20秒閃3秒，南北向黃燈亮2秒，并不斷循環(huán)反復(fù)。南北綠燈

27、和東西綠燈不能同時亮，若同時亮，則關(guān)閉信號燈控制系統(tǒng)，并報警。2、確定輸入輸出地址、并編寫程序。3、編譯程序，無誤后下載至PLC主機的存儲器中，并運行程序。4、調(diào)試程序，直至符合設(shè)計要求。5、列出參考程序（交通燈.cxp）及I/O分配表。圖9 交通信號燈東西方向控制梯形圖TIM0000001001120110001002120210001201#0200#0030#0020TIM01100110021401TIM001003130010021200TIM02100210031003TIM0110041300050210011002100310041202TIM021001TIM0510040501100305001000程序：LD 1000AND 0000OR 1201OR 1000AND NOT 1002AND NOT 1202OUT 1001