電氣控制及可編程控制器試驗指導(dǎo)書

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電氣控制及可編程控制器

試驗指導(dǎo)書

北京工商大學(xué)信息工程學(xué)院

2023年5月

目錄

基本指令簡介??????????????????????????????2可編程序控制器梯形圖編程規(guī)則??????????????????????5

試驗一、基本電氣控制????????????????????????7試驗二、基本指令的編程練習(xí)???????????????????????11

試驗三、LED數(shù)碼顯示控制????????????????????????17試驗四、五相步進電動機控制的模擬???????????????????23試驗五、十字路口交通燈控制的模擬???????????????????28試驗六、三相異步電動機的星/三角換接起動控制??????????????34試驗七、裝配流水線控制的模擬??????????????????????38試驗八、三相異步電動機基本起、?？刂??????????????????44

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基本指令簡介

名稱取指令取反指令線圈驅(qū)動指令與指令與非指令或指令或非指令或塊指令與塊指令主控指令主控復(fù)位指令置位指令復(fù)位指令上升沿產(chǎn)生脈沖指令下降沿產(chǎn)生脈沖指令空操作指令程序終止指令

助記符LDLDIOUTANDANIORORIORBANBMCMCRSETRSTPLSPLFNOPEND目標(biāo)元件X、Y、M、S、T、CX、Y、M、S、T、CY、M、S、T、CX、Y、M、S、T、CX、Y、M、S、T、CX、Y、M、S、T、CX、Y、M、S、T、C無無Y、MY、MY、M、SY、M、S、D、V、ZY、MY、M無無說明常開接點規(guī)律運算起始常閉接點規(guī)律運算起始驅(qū)動線圈的輸出單個常開接點的串聯(lián)單個常閉接點的串聯(lián)單個常開接點的并聯(lián)單個常閉接點的并聯(lián)串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接公共串聯(lián)接點的連接MC的復(fù)位使動作保持使操作保持復(fù)位輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出使步序作空操作程序終止一、規(guī)律取及線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT

LD，取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點指令，即常開接點規(guī)律運算起始。

LDI，取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點指令，即常閉接點規(guī)律運算起始。

OUT，線圈驅(qū)動指令，也叫輸出指令。

LD、LDI兩條指令的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C，用于將接點接到母線上。也可以與后述的ANB指令、ORB指令協(xié)同使用，在分支起點也可使用。

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OUT是驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標(biāo)元件是Y、M、S、T、C。對輸入繼電器不能使用。OUT指令可以連續(xù)使用屢屢。

LD、LDI是一個程序步指令，這里的一個程序步即是一個字。OUT是多程序步指令，要視目標(biāo)元件而定。

OUT指令的目標(biāo)元件是定時器和計數(shù)器時，必需設(shè)置常數(shù)K。

二、接點串聯(lián)指令A(yù)ND、ANI

AND，與指令。用于單個常開接點的串聯(lián)。ANI，與非指令，用于單個常閉接點的串聯(lián)。

AND與ANI都是一個程序步指令，它們串聯(lián)接點的個數(shù)沒有限制，也就是說這兩條指令可以屢屢重復(fù)使用。這兩條指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、S、T、C。

OUT指令后，通過接點對其它線圖使用OUT指令稱為縱輸出或連續(xù)輸出。這種連續(xù)輸出假使順序沒錯，可以屢屢重復(fù)。

三、接點并聯(lián)指令OR、ORI

OR，或指令，用于單個常開接點的并聯(lián)。ORI，或非指令，用于單個常閉接點的并聯(lián)。

OR與ORI指令都是一個程序步指令，它們的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C。這兩條指令都是一個接點。需要兩個以上接點串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時，要用后述的ORB指令。

OR、ORI是從該指令的當(dāng)前步開始，對前面的LD、LDI指令并聯(lián)連接。并聯(lián)的次數(shù)

無限制。

四、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令ORB

兩個或兩個以上的接點串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支終止用ORB指令。ORB指令與后述的ANB指令均為無目標(biāo)元件指令，而兩條無目標(biāo)元件指令的步長都為一個程序步。ORB有時也簡稱或塊指令。

ORB指令的使用方法有兩種：一種是在要并聯(lián)的每個串聯(lián)電路后加ORB指令；另一種是集中使用ORB指令。對于前者分散使用ORB指令時，并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，但對于后者集中使用ORB指令時，這種電路塊并聯(lián)的個數(shù)不能超過8個（即重復(fù)使用LD、LDI指令的次數(shù)限制在8次以下），所以不推薦用后者編程。

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五、并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)NB

兩個或兩個以上接點并聯(lián)電路稱為并聯(lián)電路塊，分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，使用ANB指令。分支的起點用LD、LDI指令，并聯(lián)電路終止后，使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。ANB指令也簡稱與塊指令，ANB也是無操作目標(biāo)元件，是一個程序步指令。

六、主控及主控復(fù)位指令MC、MCR

MC為主控指令，用于公共串聯(lián)接點的連接，MCR叫主控復(fù)位指令，即MC的復(fù)位指令。在編程時，經(jīng)常遇到多個線圈同時受到一個或一組接點控制。假使在每個線圈的控制電路中都串入同樣的接點，將多占用存儲單元，應(yīng)用主控指令可以解決這一問題。使用主控指令的接點稱為主控接點，它在梯形圖中與一般的接點垂直。它們是與母線相連的常開接點，是控制一組電路的總開關(guān)。

MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，兩條指令的操作目標(biāo)元件是Y、M，但不允許使用特別輔助繼電器M。

七、置位與復(fù)位指令SET、RST

SET為置位指令，使動作保持；RST為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。SET指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S。而RST指令的操作元件為Y、M、S、D、V、Z、T、C。這兩條指令是1～3個程序步。用RST指令可以對定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄放、變址寄放器的內(nèi)容清零。

八、脈沖輸出指令PLS、PLF

PLS指令在輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出，而PLF在輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，這兩條指令都是2程序步，它們的目標(biāo)元件是Y和M，但特別輔助繼電器不能作目標(biāo)元件。使用PLS指令，元件Y、M僅在驅(qū)動輸入接通后的一個掃描周期內(nèi)動作（置1）。而使用PLF指令，元件Y、M僅在驅(qū)動輸入斷開后的一個掃描周期內(nèi)動作。

使用這兩條指令時，要特別注意目標(biāo)元件。例如，在驅(qū)動輸入接通時，PLC由運行到停機到運行，此時PLSM0動作，但PLSM600（斷電時由電池后備的輔助繼電器）不動作。這是由于M600是特別保持繼電器，即使在斷電停機時其動作也能保持。

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可編程序控制器梯形圖編程規(guī)則

編程的八個步驟：

一、決定系統(tǒng)所需的動作及次序

當(dāng)使用可編程控制器時，最重要的一環(huán)是決定系統(tǒng)所需的輸入及輸出，這主要取決于系統(tǒng)所需的輸入及輸出接口分立元件。

輸入及輸出要求：

1、第一步是設(shè)定系統(tǒng)輸入及輸出數(shù)目，可由系統(tǒng)的輸入及輸出分立元件數(shù)目直

接取得。本試驗裝置的輸入輸出點數(shù)是：輸入12點，輸出8點。

2、其次步是決定控制先后、各器件相應(yīng)關(guān)系以及作出何種反應(yīng)。

二、將輸入及輸出器件編號

每一輸入和輸出，包括定時器、計數(shù)器、內(nèi)置繼電器等都有一個唯一的對應(yīng)編號，不能混用。

三、畫出梯形圖

根據(jù)控制系統(tǒng)的動作要求，畫出梯形圖。梯形圖設(shè)計規(guī)則：

1、觸點應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。應(yīng)根據(jù)自左自右、自上而下的原則和對輸出線圈的幾種可能控制路徑來畫。

2、不包含觸點的分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。

3、在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸頭多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面。在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。這種安排，所編制的程序簡單明白，語句較少。

4、不能將觸點畫在線圈的右邊，只能在觸點的右邊接線圈。

四、將梯形圖轉(zhuǎn)化為程序

把繼電器梯形圖轉(zhuǎn)變?yōu)榭删幊炭刂破鞯木幋a，當(dāng)完成梯形圖以后，下一步是把它編碼成可編程控制器能識別的程序。

這種程序語言是由地址、控制語句、數(shù)據(jù)組成。地址是控制語句及數(shù)據(jù)所存儲或

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擺放的位置，控制語句告訴可編程控制器怎樣利用數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的動作。

五、在編程方式下用鍵盤輸入程序

六、編程及設(shè)計控制程序

七、測試控制程序的錯誤修改

八、保存完整的控制程序

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試驗一基本電氣控制

一、試驗?zāi)康?/p>

1、通過對三相異步電動機基本起?？刂凭€路的實際接線，把握由電氣原理圖接成實際操作電路的方法。

2、把握三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的原理和正反轉(zhuǎn)的控制方法。

3、把握用時間繼電器控制三相異步電動機運行的方法。

二、試驗項目

1、三相異步電動機基本起?？刂?、三相異步電動機正—?！纯刂?、三相異步電動機正—反—?？刂?/p>

4、自行設(shè)計三相異步電動機的起動—延時停車控制和起動—延時燈亮控制。

三、試驗設(shè)備

表1-1序號12

型號DJ16D61名稱三相鼠籠異步電動機繼電接觸控制（一）掛箱數(shù)量1臺1件四、試驗內(nèi)容及方法

本次試驗使用DD01電源控制屏上方的交流電源。

接線之前，開啟電源總開關(guān)，按下綠色“啟動〞按鈕，將電源控制屏上方的交流“電壓指示切換〞開關(guān)切換到“三相調(diào)壓輸出〞位置，旋轉(zhuǎn)控制屏左側(cè)的三相調(diào)壓器旋鈕，將其輸出電壓調(diào)到220V后，按下紅色“中止〞按鈕。

D61掛箱上沒有安裝開關(guān)Q和熔斷器FU，圖中的Q和FU可用控制屏上的接觸器和熔斷器代替，學(xué)生可從控制屏上方交流調(diào)壓輸出的U、V、W端子開始接線。

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1、三相異步電動機基本起、?？刂疲?/p>

按圖1－1接線，圖中SB1、SB2、KM1、FR選自D61掛件，電機M選用DJ16三相鼠籠異步電動機。檢查接線無誤后，按下綠色“啟動〞按鈕，通電試驗：1）按下起動按鈕SB2，松手后觀測電動機M運轉(zhuǎn)狀況。

2）按下中止按鈕SB1，松手后觀測電動機M運轉(zhuǎn)狀況。3）試驗完畢，按下紅色“中止〞按鈕。

圖1－1自鎖控制線路

2、三相異步電動機正—?！纯刂疲?/p>

按圖1－2接線，圖中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR選自D61掛箱，電機M選用DJ16三相鼠籠異步電動機。檢查接線無誤后，按下綠色“啟動〞按鈕，通電試驗：

1）按下SB1，觀測并記錄電動機M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點的吸斷狀況。2）按下SB3，觀測并記錄M運轉(zhuǎn)狀態(tài)、接觸器各觸點的吸斷狀況。3）再按下SB2，觀測并記錄M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點的吸斷狀況。4）試驗完畢，按下紅色“中止〞按鈕。。

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圖1－2接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路

4、三相異步電動機正—反—?？刂疲?/p>

按圖1－3接線，圖中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR選自D61掛件，電機M選用DJ16三相鼠籠異步電動機。檢查接線無誤后，按下綠色“啟動〞按鈕，通電試驗：

1）按下SB1，觀測并記錄電動機M的轉(zhuǎn)向、各觸點的吸斷狀況。2）按下SB3，觀測并記錄電動機M的轉(zhuǎn)向、各觸點的吸斷狀況。3）再按下SB2，觀測并記錄電動機M的轉(zhuǎn)向、各觸點的吸斷狀況。4）試驗完畢，按下紅色“中止〞按鈕，關(guān)斷電源總開關(guān)。

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圖1－3按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路

五、試驗報告要求

1、說明圖中各個電器如Q、FU、KM1、FR、SB1、SB2、SB3各起什么作用？已經(jīng)使用了熔斷器為何還要使用熱繼電器？已經(jīng)有了開關(guān)Q為何還要使用接觸器KM1？

2、說明圖1－2電路能否對電動機實現(xiàn)過流、短路、欠壓和失壓保護？

3、試分析圖1－1、圖1－2、圖1－3、各有什么特點？并畫出運行原理流程圖。4、說明接觸器和按鈕的聯(lián)鎖觸點在繼電接觸控制中起到什么作用？

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試驗二基本指令的編程練習(xí)

一、試驗?zāi)康?/p>

1、熟悉PLC試驗裝置。

2、把握與、或、非規(guī)律功能的編程方法。

3、把握定時器、計數(shù)器的正確編程方法，并學(xué)會定時器和計數(shù)器擴展方法。

二、試驗項目

1、與或非規(guī)律功能試驗2、定時器功能試驗3、計數(shù)器功能試驗

三、試驗設(shè)備

表2-1序號12

基本指令編程練習(xí)試驗面板簡介：

本試驗是在“基本指令編程練習(xí)〞試驗板上完成。

試驗面板中間兩排X0～X13為輸入開關(guān)，用以模擬PLC開關(guān)量的輸入。試驗面板上方兩排Y0～Y17是LED指示燈，用以模擬PLC輸出負(fù)載的通與斷。試驗面板下方有兩排接線孔，Xi為輸入點，Yi為輸出點，通過專用導(dǎo)線與PLC主機相應(yīng)的輸入、輸出接線孔相接。

試驗面板上的“24V〞接線孔和“COM〞接線孔分別接PLC主機面板右上方的直流24V電源兩端。

型號D68*名稱PLC可編程控制器主機及模擬試驗掛箱基本指令編程練習(xí)板數(shù)量1件1件

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四、PLC主機輸入/輸出接線圖

圖2-1

五、試驗內(nèi)容

1、與或非規(guī)律功能試驗1)編制并輸入程序：

編制并輸入程序，并通過程序判斷Y1、Y2、Y3、Y4的輸出狀態(tài)，以便驗證。試驗參考程序見表2－2，參考梯形圖見圖2－2。

*注意：輸入程序前，應(yīng)將PLC主機上的STOP/RUN開關(guān)拔到STOP位置。表2－2步序指令0123456

器件號X001X003Y001X001X003Y002X001說明輸入輸入與門輸出或門輸出步序指令器件號789101112ANIOUTLDIORIOUTENDX003Y003X001X003Y004說明LDANDOUTLDOROUTLDI或非門輸出與非門輸出程序終止12

2)運行程序：

將PLC主機上的STOP/RUN開關(guān)拔到RUN位置，運行指示燈點亮，說明程序開始運行。

閉合輸入開關(guān)X1、X3，觀測輸出指示燈Y1、Y2、Y3、Y4顯示的運行結(jié)果，看是否符合與、或、非規(guī)律的正確結(jié)果。

2、定時器功能試驗1）定時器認(rèn)識試驗

定時器的控制規(guī)律是經(jīng)過時間繼電器的延時動作，然后產(chǎn)生控制作用，其控制作用同一般繼電器。

定時器試驗參考程序見表2－3，參考梯形圖見圖2－3。

表2－3步序012345

2）定時器擴展試驗

由于PLC的定時器和計數(shù)器都有一定的定時范圍和計數(shù)范圍。假使需要的設(shè)定值超過機器范圍，我們可以通過幾個定時器和計數(shù)器的串聯(lián)組合來擴展設(shè)定值的范圍。

定時器擴展試驗參考程序見表2－4，參考梯形圖見圖2－4。

表2－4步序012345

指令LDOUTLDOUTEND器件號X001T0K50T0Y000輸入說明延時5秒延時時間到，輸出程序終止指令LDOUTLDOUT器件號X001T0K50T