电气控制及可编程控制器指导书学生

电气控制及可编程控制器实验指导书 五邑大学机电系目 录第一章 可编程控制器概述2第二章 实验内容4（一）电气控制技术实验4实验一 三相异步电动机Y/换接起动控制4 实验二 三相异步电动机带延时正反转控制7实验三 基于PLC的三相异步电机Y/换接起动控制9（二）PLC典型控制模拟及应用实验10 实验四 十字路口交通灯控制的模拟10实验五 装配流水线控制的模拟12 实验六 水塔水位控制的模拟13实验七 天塔之光14实验八 机械手动作的模拟15实验九 液体混合装置控制的模拟17实验十 温度PID控制19 实验十一 三层电梯控制系统的模拟22实验十二 轧钢机控制系统模拟24实验十三 邮件分拣系统模拟25实验十四 运料小车控制模拟26实验十五 舞台灯光的模拟27（三）变频调速控制技术实验28实验十六 变频器功能参数设置与操作实验28实验十七 三相异步电机的变频开环调速30实验十八 基于PLC通信方式的变频器开环调速32实验十九 基于PLC通信方式的变频器闭环定位控制34实验二十 基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速36（四）触摸屏组态控制实验38实验二十一 基于触摸屏的三相异步电机调速38实验二十二 基于触摸屏的温度PID控制39附录：THPLC-D型网络型可编程控制器及电气控制实验装置使用说明43第一章 可编程控制器概述 可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。 可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。编程的八个步骤 （一）决定系统所需的动作及次序。 当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。输入及输出要求：（1）第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 （2）第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。（二）将输入及输出器件编号 每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。（三）画出梯形图。 根据控制系统的动作要求，画出梯形图。 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。（四）将梯形图转化为程序 把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。 这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。（五）在编程方式下用键盘输入程序。（六）编程及设计控制程序。（七）测试控制程序的错误并修改。（八）保存完整的控制程序。（二）电气控制技术实验实验一 三相异步电机Y换接起动控制一、实验目的1.了解时间继电器的使用方法及在控制系统中的应用。2.熟悉异步电动机Y降压起动控制的运行情况和操作方法。二、原理说明1.按时间原则控制电路的特点是各个动作之间有一定的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触点动作）具有一定的时间间隔。此时间间隔可按需要预先整定，以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器的种类通常有电磁式、电动式、空气式和电子式等。其基本功能可分为两类，即通电延时式和断电延时式，有的还带有瞬时动作式的触头。 2按时间原则控制鼠笼式电动机Y降压自动换接起动的控制线路如下图所示。 从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作连接。因此，所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。该线路具有以下特点: (1) 接触器KM3与KM2通过动断触头KM3(5-7)与KM2(5-11)实现电气互锁，保证KM3与KM2不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。 (2) 依靠时间继电器KT延时动合触头(11-13)的延时闭合作用，保证在按下SB1后，使KM2先得电，并依靠KT(7-9)先断，KT(11-13)后合的动作次序，保证KM2先断，而后再自动接通KM3，也避免了换接时电源可能发生的短路事故。 (3) 本线路正常运行（接）时，接触器KM2及时间继电器KT均处断电状态。三、实验设备序号名 称数量1三相交流电源 12三相鼠笼式异步电动机（DJ24）13交流接触器 24时间继电器 15按钮 16热继电器 17万用电表 18切换开关1四、实验内容1.手动控制Y降压起动控制线路。按右图线路接线。（1）开关Q2合向上方、使电动机为接法。(2) 按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机的转速。(3) 按控制屏停止按钮，切断三相交流电源，待电动机停稳后，开关Q2合向下方，使电动机为Y接法。 (4）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机在Y接法直接起动时，电动机的转速。(5) 按控制屏停止按钮，切断三相交流电源，(6) 待电动机停稳后，操作开关Q2，使电动机作Y降压启动。 a. 先将Q2合向下方，使电动机Y接，按控制屏启动按钮，使电动机转动。 b. 待电动机接近正常运转时，将Q2合向上方运行位置，使电动机正常运行。 实验完毕后，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。 2. 接触器控制Y-降压起动线路 按图线路接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。(1) 按控制屏启动按钮，接通三相交流电源。 (2) 按下按钮SB2，电动机作Y接法起动，注意观察起动时，电机的转速。 (3)待电机转速接近正常转速时，按下按钮SB2，使电动机为接法正常运行。 (4) 按停止按钮SB3，电动机断电停止运行。(5) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。3. 时间继电器控制Y自动降压起动线路 (1) 按图线路进行接线，先接主回路后接控制回路。要求按图示的节点编号从左到右、从上到下，逐行连接。 (2) 在不通电的情况下，用万用电表档检查线路连接是否正确，特别注意KM2与KM3两个互锁触头是否正确接入。经指导教师检查后，方可通电。 (3) 开启控制屏电源总开关，按控制屏启动按钮，接通三相交流电源。 (4) 按起动按钮SB1，观察电动机的整个起动过程及各继电器的动作情况，记录Y换接所需时间。 (5) 按停止按钮SB2，观察电机及各继电器的动作情况。 (6) 调整时间继电器的整定时间，观察接触器KM2、KM3的动作时间是否相应地改变。 (7) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。五、实验注意事项 1. 注意安全，严禁带电操作。 2. 只有在断电的情况下，方可用万用电表档来检查线路的接线正确与否。六、思考题 1. 采用Y降压起动对鼠笼电动机有何要求。 2. 如果要用一只断电延时式时间继电器来设计异步电动机的Y降压起动控制线路，试问三个接触器的动作次序应作如何改动，控制回路又应如何设计？ 3. 控制回路中的一对互锁触头有何作用？若取消这对触头对Y降压换接起动有何影响，可能会出现什么后果？4. 降压起动的自动控制线路与手动控制线路相比较，有哪些优点？实验二 三相异步电机带延时正反转控制在继电接触控制实验挂箱中完成本实验。一、实验目的 1. 通过对三相鼠笼式异步电动机延时正反转控制线路的安装接线， 掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。 2. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。 3. 学会分析、排除继电-接触控制线路故障的方法。二、原理说明 在鼠笼电机延时正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。具有如下特点：1. 电气互锁 为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图6-24-1），以达到电气互锁目的。2. 电气和机械双重互锁除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图6-24-2），以求线路工作更加可靠。3. 线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。三、实验设备序号名 称数量1三相交流电源12三相鼠笼式异步电动机（DJ24）13交流接触器34按 钮25热继电器17时间继电器18万用电表1 四、实验内容 认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表档检查各电器线圈、触头是否完好。按下图接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 实验步骤： (1) 开启控制屏电源总开关。 (2) 按正向起动按钮SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (3) 按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (4) 调整时间继电器的整定时间，观察接触器KM1、KM2的动作时间是否相应地改变。(5) 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。 实验三 基于PLC的三相异步电机Y/换接起动控制在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。一、 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。二、 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。三、 基于PLC的三相异步电动机星/三角换接启动控制实验接线图PLC接线图 电机接线图四、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动合触点闭合，Y002线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。定时器T1的作用使KM3断开0.5秒后KM2才得电，避免电源短路。停车：按停止按钮SB3，X001的动断触点断开，M100、T0失电；M100、T0的动合触点断开，Y001、Y003失电。KM1、KM3断电，电动机作自由停车运行。过载保护：当电动机过载时，热过载保护继电器FR的动断触点断开，电动机也停车。注意：接通电源之前，将三相电源模块的开关置于“关”位置，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。五、梯形图参考程序（一）PLC典型控制模拟及应用实验实验四 十字路口交通灯控制的模拟在MF22模拟实验挂箱中十字路口交通灯模拟控制实验区完成本实验。一、 实验目的熟练使用各基本指令，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解决一个实际问题的全过程。二、十字路口交通灯控制实验面板图：实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。三、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，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。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。东西绿灯亮维持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、输入/输出接线列表输入接线 SD X0输出接线南北G南北Y南北R东西G东西Y东西R甲乙 Y0 Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y6五、工作过程 当启动开关SD合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T6的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。实验五 装配流水线控制的模拟在MF22实验挂箱中装配流水线的模拟控制实验区完成本实验。一、实验目的了解移位寄存器在控制系统中的应用及针对位移寄存器指令的编程方法。二、实验原理 使用移位寄存器指令（SFTR、SFTL），可以大大简化程序设计。移位寄存器指令的功能如下：若在输入端输入一连串脉冲信号，在移位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位寄存器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出。其中，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一连串脉冲信号。三、控制要求在本实验中，传送带共有十六个工位。工件从1号位装入，依次经过2号位、3号位16号工位。在这个过程中，工件分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库。注：其它工位均用于传送工件。四、装配流水线模拟控制的实验面板图 图中左框中的AH表示动作输出（用LED发光二极管模拟），右侧框中的AG表示各个不同的操作工位。五、输入/输出接线列表输入接线启动移位复位X0X1X2输出接线ABCDEFGHY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7实验六 水塔水位控制在MF23实验挂箱中水塔水位控制区完成本实验。一、 实验目的用PLC构成水塔水位自动控制系统。二、控制要求当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。三、水塔水位控制的实验面板图： 面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y为水阀。四、输入/输出接线列表输入接线 S1S2S3S4 X0 X1 X2 X3输出接线 M1Y Y0 Y1实验七 天塔之光在MF23模拟实验挂箱中天塔之光实验区完成本实验。一、 实验目的用PLC构成闪光灯控制系统。二、控制要求L1L2+L3+L4+L5L6+L7L1L1、L2、L3、L4、L5L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7L1每个状态亮1s，如此循环，周而复始。三、天塔之光的实验面板图： 四、输入/输出接线列表输入接线SDST输出接线L1L2L3 L4L5L6L7X0X1Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7实验八 机械手动作的模拟在MF24模拟实验挂箱中机械手动作的模拟实验区完成本实验。一、 实验目的用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。二、控制要求图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为： 三、机械手动作的模拟实验面板图：此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。四、输入/输出接线列表输入接线 SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SB2 X0X1X2X3X4X5输出接线YV1YV2YV3YV4YV5HLY0Y1Y2Y3Y4Y5 五、工作过程分析：当机械手处于原位时，上升限位开关X002、左限位开关X004均处于接通（“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使M100置“1”，Y005线圈接通，原位指示灯亮。按下启动按钮，X000置“1”，产生移位信号，M100的“1”态移至M101，下降阀输出继电器Y000接通，执行下降动作，由于上升限位开关X002断开，M100置“0”，原位指示灯灭。当下降到位时，下限位开关X001接通，产生移位信号，M100的“0”态移位到M101，下降阀Y000断开，机械手停止下降，M101的“1”态移到M102，M200线圈接通，M200动合触点闭合，夹紧电磁阀Y001接通，执行夹紧动作，同时启动定时器T0，延时1.7秒。机械手夹紧工件后，T0动合触点接通，产生移位信号，使M103置“1”，“0”态移位至M102，上升电磁阀Y002接通，X001断开，执行上升动作。由于使用S指令，M200线圈具有自保持功能，Y001保持接通，机械手继续夹紧工件。当上升到位时，上限位开关X002接通，产生移位信号，“0”态移位至M103，Y002线圈断开，不再上升，同时移位信号使M104置“1”，X004断开，右移阀继电器Y003接通，执行右移动作。待移至右限位开关动作位置，X003动合触点接通，产生移位信号，使M103的“0”态移位到M104，Y003线圈断开，停止右移，同时M104的“1”态已移到M105，Y000线圈再次接通，执行下降动作。当下降到使X001动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至M105，“1”态移至M106，Y000线圈断开，停止下降，R指令使M200复位，Y001线圈断开，机械手松开工件；同时T1启动延时1.5秒，T1动合触点接通，产生移位信号，使M106变为“0”态，M107为“1”态，Y002线圈再度接通，X001断开，机械手又上升，行至上限位置，X002触点接通，M107变为“0”态，M110为“1”态，Y002线圈断开，停止上升，Y004线圈接通，X003断开，左移。到达左限位开关位置，X004触点接通，M110变为“0”态，M111为“1”态，移位寄存器全部复位，Y004线圈断开，机械手回到原位，由于X002、X004均接通，M100又被置“1”，完成一个工作周期。再次按下启动按钮，将重复上述动作。实验九 液体混合装置控制的模拟在MF24模拟实验挂箱中液体混合装置的模拟控制实验区完成本实验一、 实验目的熟练使用各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。二、控制要求 本装置为两种液体混合模拟装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下： 初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。 启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作： 液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作:按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。三、液体混合装置控制的模拟实验面板图：此面板中，液面传感器用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。四、输入/输出接线列表输入接线SB1SB2SL1SL2SL3X0X1X2X3X4输出接线YV1YV2YV3YKMY0Y1Y2Y3五、工作过程分析 根据控制要求编写的梯形图分析其工作过程。启动操作：按下启动按钮SB1，X000的动合触点闭合，M100产生启动脉冲，M100的动合触点闭合，使Y000保持接通，液体A电磁阀YV1打开，液体A流入容器。当液面上升到SL3时，虽然X004动合触点接通，但没有引起输出动作。当液面上升到SL2位置时，SL2接通，X003的动合触点接通，M103产生脉冲，M103的动合触点接通一个扫描周期，复位指令RST Y000使Y000线圈断开，YV1电磁阀关闭，液体A停止流入；与此同时，M103的动合触点接通一个扫描周期，保持操作指令SET Y001使Y001线圈接通，液体B电磁阀YV2打开，液体B流入。当液面上升到SL1时，SL1接通，M102产生脉冲，M102动合触点闭合，使Y001线圈断开，YV2关闭，液体B停止注入，M102动合触点闭合，Y003线圈接通，搅匀电机工作，开始搅匀。搅匀电机工作时，Y003的动合触点闭合，启动定时器T0，过了6秒，T0动合触点闭合，Y003线圈断开，电机停止搅动。当搅匀电机由接通变为断开时，使M112产生一个扫描周期的脉冲，M112的动合触点闭合，Y002线圈接通，混合液电磁阀YV3打开，开始放混合液。液面下降到SL3，液面传感器SL3由接通变为断开，使M110动合触点接通一个扫描周期，M201线圈接通，T1开始工作，2秒后混合液流完，T1动合触点闭合，Y002线圈断开，电磁阀YV3关闭。同时T1的动合触点闭合，Y000线圈接通，YV1打开，液体A流入，开始下一循环。停止操作：按下停止按钮SB2，X001的动合触点接通，M101产生停止脉冲，使M200线圈复位断开，M200动合触点断开，在当前的混合操作处理完毕后，使Y000不能再接通，即停止操作。实验十 温度PID控制在MF26模拟实验挂箱中温度PID控制实验区完成本实验。一、实验目的熟悉使用三菱FX系列的PID控制，通过对实例的模拟，熟练地掌握PLC控制的流程和程序调试。二、温度PID控制面板图此面板中的Pt100为热电偶,用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。为了使温度变送器正常工作,还要对其参数进行设置。在基本状态下按 键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按 键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数（现场参数）。用 、 、 等键可修改参数值，按 键并保持不放，可返回显示上一参数。先按 键不放接着再按 键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。需要设定的参数有 CTRL0 SN21 DIL000.0 DIH100.0 DIP1三、实验原理(1)本实验说明欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。本系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0% 至100%。(2)理解FXon系列的PID功能指令FXon系列的PID回路运算指令的功能指令编号为FNC88,源操作数S1,S2,S3和目标操作数均为D，16位运算占9个程序步，S1,S2分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV,S3-S3+6用来存放控制参数的值,运算结果MV存放在D中。PID指令用于闭环模拟量的控制，在PID控制之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入数据寄存器中。如果使用有断电保护功能的数据存储器，不需要重复写入。如果目标操作数D有断电保护功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将它复位。S3-S3+24分别用来存放PID运算的各种参数,具体如下:S3 采样周期(Ts) 132767(ms) S3+1 动作方向(ACT) S3+2 输入滤波常数() 099 0时没有输入滤波S3+3 比例增益(Kp) 1-32767S3+4 积分时间(TI) 032767(100ms) 0时作为处理S3+5 微分增益(KD) 0-100 0时无微分增益S3+6 微分时间(TD) 032767(10ms) 0时无微分处理S3+7-S3+19 PID运算的内部处理占用S3+20 输入变化量(增侧)报警设定值 0-32767 S3+21 输入变化量(减侧)报警设定值 0-32767S3+22 输出变化量(增侧)报警设定值和输出上限设定值S3+23 输出变化量(减侧)报警设定值和输出下限设定值S3+24 报警输出 在P,I,D这三种控制作用中，比例部分与误差部分信号在时间上时一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。比例系数越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数的系统来说，比例系数过大，会使系统的输出振荡加剧，稳定性降低。调节器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性代来不良影响，因此很少单独使用。积分时间常数增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是，消除稳态误差的速度减慢。根据误差变化的速度（即误差的微分），微分部分提前给出较大的调节作用，微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有预测的特点。微分时间常数增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但抑制高频干扰的能力下降。如果微分时间常数过大，系统输出量在接近稳态值时上升缓慢。采样时间按常规来说应越小越好，但是时间间隔过小时，会增加CPU的工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不易将此时间取的过小，另外，假如此项取比运算时间短的时间数值，则系统无法执行。FX2N-3A模块输入输出特性如下四、输入/输出接线列表加热指示+加热指示-冷却风扇+冷却风扇-控制输入+控制输入-信号输出+信号输出-主机24+ Y1主机24+ Y0FX2N-3A IoutFX2N-3A Out-comFX2N-3A Vin1FX2N-3A Com1注意：不要漏接热电偶Pt100的补偿端五、实验注意事项：本挂箱内的加热器由四个内热式烙铁芯构成，长时间的满负荷工作会使受热体温度明显升高，影响挂箱内环境温度，可能会对元器件造成损坏。因此，在进行实验时对设定值不要设的过高（一般高于室内温度10-20即可），以免对挂箱造成不良影响。实验十一 三层电梯控制系统的模拟在MF27模拟实验挂箱中三层电梯控制系统的模拟实验区完成本实验。一、 实验目的1.进一步熟悉PLC的I/O连接。2.熟悉三层楼电梯控制系统的编程方法。二、控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在二层轿厢外呼叫时，必须按二层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到二层），按二层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在二层轿厢外呼叫时，必须按二层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从三层运行到二层），按二层上升呼叫按钮无效，依此类推。三、三层电梯控制系统的模拟实验面板图四、输入/输出接线列表：（一）输入：序号名 称输入点序号名 称输出点0三层内选按钮S3X0005一层上呼按钮U1X0051二层内选按钮S2X0016二层上呼按钮U2X0062一层内选按钮S1X0027一层行程开关SQ1X0073三层下呼按钮D3X0038二层行程开关SQ2X0104二层下呼按钮D2X0049三层行程开关SQ3X011（二）输出：序号名 称输入点序号名 称输出点0三层指示L3Y0006二层内选指示SL2Y0061二层指示L2Y0017一层内选指示SL1Y0072一层指示L1Y0028一层上呼指示UP1Y0103轿厢下降指示DOWNY0039二层上呼指示UP2Y0114轿厢上升指示UPY00410二层下呼指示DN2Y0125三层内选指示SL3Y00511三层下呼指示DN3Y013实验十二 轧钢机控制系统模拟 在MF30模拟实验挂箱中轧钢机控制系统模拟实验区完成本实验。一、 实验目的用PLC构成轧钢机控制系统，熟练掌握PLC的编程和程序调试方法。二、 控制要求当启动按钮SD接通，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）；S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转重复上述过程。Y1第一次接通，发光管A亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B亮，表示有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C亮，表示有三个向下压下量，若此时S2有信号，则停机，须重新启动。三、轧钢机控制系统模拟的实验面板图：四、输入/输出接线列表输入接线SDS1S2 X0 X1 X2输出接线 M1 M2 MZ MF A B C YU1 Y0 Y1Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7实验十三 邮件分拣系统模拟 在MF30模拟实验挂箱中邮件分拣系统模拟实验区完成本实验。一、实验目的 用PLC构成邮件分拣控制系统，熟练掌握PLC编程和程序调试方法。二、控制要求 启动后绿灯L1亮表示可以进邮件，S1为ON表示模拟检测邮件的光信号检测到了邮件，拨码器模拟邮件的邮码，从拨码器读到的邮码的正常值为1、2、3、4、5，若是此5个数中的任一个，则红灯L2亮，电机M5运行，将邮件分拣至邮箱内，完后L2灭，L1亮，表示可以继续分拣邮件。若读到的邮码不是该5个数，则红灯L2闪烁，表示出错，电机M5停止，重新启动后，能重新运行。三、邮件分拣系统模拟实验面板图四、输入/输出接线列表输入接线SD S1 A B C D复位 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6输出接线L1L2M5M1M2M3M45Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7实验十四 运料小车控制模拟 在FM30模拟实验挂箱中运料小车控制模拟实验区完成本实验。一、 实验目的用PLC构成运料小车控制系统，掌握多种方式控制的编程。二、控制要求系统启动后，选择手动方式（按下微动按钮A4），通过ZL、XL、RX、LX四个开关的状态决定小车的运行方式。装料开关ZL为ON，系统进入装料状态，灯S1亮，ZL为OFF，右行开关RX为ON，灯R1、R2、R3依次点亮，模拟小车右行，卸料开关XL为ON，小车进入卸料，XL为OFF，左行开关LX为ON，灯L1、L2、L3依次点亮，模拟小车左行。拨动停止按钮后，再触动微动按钮A3，系统进入自动模式，即“装料-右行-卸料-装料-左行-卸料-装料”循环。再次拨动停止按钮后，选择单周期方式（按下微动按钮A2），小车运行来回一次。同理，拨动停止按钮后，选择单步方式（选择A1按钮），每按动一次A1，小车运行一步。三、运料小车实验面板图四、输入/输出接线列表输入接线 SD ST ZL XL RX LX A1 A2 A3 A4 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11输出接线 S1 S2R1 R2 R3 L1 L2L3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7实验十五 舞台灯光的模拟 在MF30模拟实验挂箱中舞台灯光的模拟实验区完成本实验一、 实验目的用PLC构成舞台灯光控制系统。二、实验内容合上启动按钮，按以下规律显示：1-2-345678121234123456123456783456785678781526482615-1357-2468-1如此循环。三、舞台灯光的模拟实验面板图四、输入/输出接线列表输入接线 SD X0输出接线1 2 3 4 5 6 7 8 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4Y5Y6 Y7 （三）变频调速控制技术实验实验十六 变频器功能参数设置与操作在MF51变频器实验挂箱中完成此实验一、实验目的了解并掌握变频器面板控制方式与参数的设置二、变频器面板图显示/按钮功能备注RUN显示状运行时点亮/闪灭点亮：正在运行中慢闪灭（1.4S/次）：反转运行中快闪灭（0.2S/次）：非运行中PU显示PU操作模式时点亮计算机连接运行模式时，为慢闪亮监示用3位LED表示频率，参数序号等EXT显示外部操作模式时点亮计算机连接运行模式时，为慢闪亮设定用按钮变更频率设定、参数的设定值不能取下PU/EXT键切换PU/外部操作模式PU：PU操作模式EXT：外部操作模式使用外部操作模式（用另外连接的频率设定旋钮和启动信号运行）时，请按下此键，使EXT显示为点亮状态RUN键运行指令正转反转用（Pr.17）设定STOP/RESET键进行运行的停止，报警的复位SET键确定各设定MODE键切换各设定三、基本功能参数一览表参数名称表示设定范围单位出厂设定值 0转矩提升P 0015%0.1%6% 5% 4% 1上限频率P 10120Hz0.1Hz50 Hz 2下限频率P 20120Hz0.1Hz0 Hz 3基波频率P 30120Hz0.1Hz50 Hz 43速设定（高速）P 40120Hz0.1Hz50 Hz 53速设定（中速）P 50120Hz0.1Hz30 Hz 63速设定（低速）P 60120Hz0.1Hz10 Hz 7加速时间P 70999s0.1s5s 8减速时间P 80999s0.1 s5s 9电子过电流保护P 9050A0.1A额定输出电流 30扩展功能显示选择P 300 , 110 79操作模式选择P 7904，7，8