电气控制与PLC技术(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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“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,PLC,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：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。,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,PLC,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,、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。,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。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,