电气控制与可编程控制器实验指导书邱雪娜编写宁波工程学院电子信息与工程学院2014 年1 月目录实验一三相异步电动机正反转控制 (1)实验二三相异步电动机星形-三角形降压起动控制实验 (4)实验三PLC 认识性实验 (6)实验四基本指令实验 (8)实验五定时器/计数器应用 (11)实验六抢答显示系统控制 (14)实验七交通信号灯的自动控制实验 (17)实验八机械手的控制 (20)附录可编程控制器认识实验 (24)实验一三相异步电动机正反转控制一、实验目的1、了解常用低压电器元件的结构、工作原理及使用方法。

2、通过对三相异步电动机基本起停控制线路的实际接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

3、掌握三相异步电动机正反转的原理和正反转的控制方法。

二、实验器材三、实验内容和步骤本次实验使用DD01 电源控制屏上方的交流电源。

接线之前，开启电源总开关，按下绿色“启动”按钮，将电源控制屏上方的交流“电压指示切换”开关切换到“三相调压输出”位置，旋转控制屏左侧的三相调压器旋钮，将其输出电压调到220V 后，按下红色“停止”按钮。

D61 挂箱上没有安装开关Q 和熔断器FU，图中的Q 和FU 可用控制屏上的接触器和熔断器代替，学生可从控制屏上方交流调压输出的U、V、W 端子开始接线。

1、三相异步电动机基本起、停控制：按图1－1 接线(电动机接线星形和三角形均可)，图中SB1、SB2、KM1、FR 选自D61 挂件，电机M 选用DJ16 三相鼠笼异步电动机。

检查接线无误后，按下绿色“启动”按钮，通电实验：1）按下起动按钮SB2，松手后观察电动机M 运转情况。

2）按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M 运转情况。

3）实验完毕，按下红色“停止”按钮。

图1－1 自锁控制线路2、三相异步电动机正—停—反控制：按图1－2 接线(电动机接线星形和三角形均可)，图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR 选自D61 挂箱，电机M 选用DJ16 三相鼠笼异步电动机。

检查接线无误后，按下绿色“启动”按钮，通电实验：1）按下SB1，观察并记录电动机M 的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

2）按下SB3，观察并记录M 运转状态、接触器各触点的吸断情况。

3）再按下SB2，观察并记录M 的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

4）实验完毕，按下红色“停止”按钮。

图1－2 接触器联锁正反转控制线路四、讨论题1、说明图中各个电器如Q、FU、KM1、FR、SB1、SB2、SB3 各起什么作用？已经使用了熔断器为何还要使用热继电器？已经有了开关Q 为何还要使用接触器KM1？2、说明图1－2 电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？3、试分析图1－1、图1－2 各有什么特点？并画出运行原理流程图。

4、说明接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？实验二三相异步电动机星形-三角形降压起动控制实验一、实验目的1、了解时间继电器的工作原理及使用方法。

2、掌握三相异步电动机星形-三角形起动控制线路的工作原理及接线方法。

3、熟悉上述线路的故障分析及排除故障的方法。

二、实验器材三、实验内容及步骤按图2-1 三相鼠笼式异步电机星－三角降压起动控制线路进行正确接线，先接主回路，再按控制回路。

自己检查无误并经指导老师检查认可后合闸通电实验。

1、保持时间继电器延时时间不变。

2、合上三相电源开关Q。

3、按下起动按钮SB1，观察电机、时间继电器及各接触器的工作情况。

4、按下停止按钮SB2，断开三相电源开关Q。

图2-1 时间继电器控制Y-Δ起动四、讨论题1、采用Y-降压起动的方法时电动机有何要求？2、降压启动的自动控制线路与手动控制线路比较，有哪些优点？3、时间继电通电延时常开和常闭触点接错，电路工作状态怎样？实验三可编程控制器认识实验一、实验目的1、认识并熟悉三菱FX2N 系列PLC 机型的结构和外部接线方法。

2、了解和熟悉FX2N 系统编程软件SWOP-FXGP/WIN-C 的使用方法。

二、实验器材1、FX 系列PLC 一台2、编程电缆3、连接导线三、实验内容与步骤1、设置开关量输入板信号端，并且接入到PLC 的输入端，用编程电缆连接PLC 和计算机的串行通信接口，并将PLC 的工作模式开关扳到STOP 位置，接通计算机和PLC 的电源。

2、打开SWOP-FXGP/WIN-C 编程软件，运行软件，设置计算机与PLC 的通信端口参数。

3、在编程软件中创建新文件，设置PLC 的型号。

4、用梯形图和指令语句表编写简单语句，完成程序设计与输入。

5、检查程序的合法性。

6、下载程序到PLC。

7、程序运行与元件监控。

8、在线修改程序。

9、从PLC 读入程序到计算机。

10、给元件和程序加上注释。

四、编程要求1、实验板输入信号接X0、X1、...X7。

2、用LD、LDI、OUT 指令编程实现用输入按钮控制输出指示灯状态的功能。

3、在PLC 编程操作环境练习实验内容要求。

五、实验报告1、记录实验操作过程。

2、说明在SWOPC-FXGP/WIN-C 软件中实现上述操作的方法。

3、画出FX2N 型PLC 的I/O 接线端子图。

4、记录实验程序和运行PLC 的结果。

实验四基本指令实验一、实验目的1、学会用PLC 基本指令实现基本逻辑组合电路的编程。

2、掌握MPS、MRD、MPP 指令的使用方法。

二、实验器材1、FX 系列PLC 一台2、模拟开关板一块3、编程电缆4、连接导线三、实验内容和步骤1、基本指令实验如图4-1 所示，根据梯形图编写指令表，分别接通PLC 输入端开关为ON 或OFF，观察PLC 输出结果。

图4-1 基本指令程序2、组合电路的PLC 编程实验如图4-2、4-3 所示，根据梯形图编写指令表，分别接通PLC 输入端开关为ON 或OFF，观察PLC 输出结果。

图4-2 组合电路指令程序（1）图4-3 组合电路指令程序（2）3、置位、复位和脉冲指令的编程实验如图4-4 所示，根据梯形图编写指令表，分别接通PLC 输入端开关为ON 或OFF，观察PLC 输出结果。

当X0 闭合时，Y0 有输出，即使X0 断开，Y0 仍然保持有输出；当X1 闭合时，Y0 无输出。

当X2 闭合时，Y1 有输出，当X3 闭合时，Y1 仍然有输出，只有当X3 再断开时，Y1 无输出。

图4-4 置位、复位和脉冲电路指令程序4、栈指令实验栈指令编程梯形图实例如图4-5 所示。

图4-5 栈指令编程实例实验步骤：（1）按图4-5 输入程序。

（2）检查程序，使其正确。

（3）运行该程序，当X0=1(ON)时，观察输出状态。

① Y0 的状态取决于X1 或X2 的状态。

② Y1 的状态取决于X3、X4 相与或X5、X6 相与的状态。

③ Y2 状态取决于X7 的状态。

④ Y3 状态取决于X7 及X10 或X11 的状态。

置X0＝0 时，观察Y0~ Y3 的状态。

四、实验报告要求1、整理实验操作结果。

2、整理实验所记录的波形。

3、总结实验中用到的指令的使用方法。

实验五定时器/计数器应用一、实验目的1、掌握定时器、计数器指令的格式及编程方法。

2、掌握定时器、内部时钟脉冲参数的设置方法。

3、掌握计数器、定时器的功能及定时技巧。

二、实验器材1、FX 系列PLC 一台2、FX-10P-E 或FX-20P-E 手持编程器一台3、模拟开关板一块4、编程电缆5、连接导线三、实验内容和步骤1、定时器指令实验定时器指令的梯形图和语句表如图5-1 所示：图5-1 定时器梯形图语句表实验步骤：（1）按图5-1 输入程序。

（2）检查程序，使其正确。

（3）运行程序，观察输出结果。

当X1，X2 闭合时，定时器T0 和T33 开始计时，经过10s，Y0 和Y1 有输出。

说明T0 和T33 的计时脉冲为100ms，计100 次为10s。

当闭合X0，再闭合X1 和X2 时，经过10s，Y0 有输出；经过1s，Y1 有输出。

说明M8028 控制T32～T55 的定时脉冲：当M8028 闭合时，T32～T55 定时脉冲为0.01s，当M8028 断开时，T32～T55 定时脉冲为0.1s。

2．计数器指令实验计数器指令的梯形图和语句表如图5-2 所示。

图5-2 计数器梯形图语句表实验步骤：（1）按图5-2 输入程序。

（2）检查程序，使其正确。

（3）执行程序，观察输出结果。

当X0 断开时，X1 闭合10 次，Y0 有输出；当X0 闭合时，再把X1 闭合10 次，Y0 无输出。

3、定时器/计数器综合实验该实验的梯形图和语句表如图5-3 所示。

图5-3 计数器/定时器梯形图语句表实验步骤：（1）按图5-3 输入程序。

（2）检查程序，使其正确。

（3）运行程序，观察输出结果。

当X0 接通，定时器T0 开始计时，经过10s，T0 的常闭接点断开，T0 定时器断开复位，待下一次扫描的时候，T0 的常闭接点才闭合，T0 线圈又重新接通（即T0 接点每10s 接通一次，每次接通时间为一个扫描周期）。

计数器C0 对这个脉冲信号进行计数，计到20 次时，C0 常开触点闭合，使线圈Y0 有输出。

从X0 接通到Y0 有输出，时间为（100×0.1s）×20＝200s。

四、实验报告要求1、整理实验结果，按标准写出实验报告。

2、画出本次实验中定时器、计数器程序中的输入/输出波形。

3、总结使用定时器和计数器指令的体会。

实验六抢答显示系统控制一、实验目的根据控制要求，掌握PLC 的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC 解决实际问题的全过程。

二、实验器材1、FX 系列PLC 一台2、计算机一台3、模拟开关板一块4、编程电缆5、连接导线三、实验内容和步骤控制要求：系统初始上电后，主持人在总控制台上单击开始按钮后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效。

抢答过程中1-4 队中的任何一队抢先按下各自的抢答按钮后，该队指示灯点亮，同时，数码管显示当前的队号，并联锁其他参赛选手继续抢答无效。

主持人对抢答状态确认后单击复位，按钮后清除显示数码，系统又继续允许各队人员开始抢答，直至又有一队抢先按下各自的抢答按钮。

1) 根据控制要求列出I/O 元件分配表；2) 设计控制程序、并输入程序3) PLC 接线4) 调试程序，并记录结果5) 运行程序并监控四、思考题1、上述过程中，如发现程序运行与控制要求不符，应记录现象，找出原因，修改程序，直至符合控制要求。

2、总结编程的基本方法及要点。

图6-1 硬件接线图图6-2 软件流程图实验七交通信号灯的自动控制实验一、实验目的1、掌握用PLC 控制十字路口交通灯的设计方法。

2、熟悉PLC 指令的功能。

3、学会用PLC 解决一个实际问题的思路。

二、实验器材1、FX 系列PLC 一台2、计算机一台3、模拟开关板一块4、编程电缆5、连接导线三、实验内容与步骤实验要求：十字路口交通信号灯在日常生活中经常用到，可以用PLC 对其进行控制。