PLC实验要求.docx
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PLC实验要求
本实验要求由徐祖华、孙凌祥老师共同编写
实验一异步电动机继电器控制正反转实验
1.本次实验的目的和要求
（1）掌握按钮互锁与接触器互锁控制原理
（2）掌握继电器接触器控制系统的主电路和控制电路的构成
2.实践内容或原理
（1）熟悉常见的继电器和接触器的结构、图形符号和文字符号
（2）熟悉继电器接触器控制系统的主电路
（3）熟悉继电器接触器控制系统的控制电路的构成和工作机理
（4）按钮互锁与接触器互锁控制的工作机理
3.需用的仪器、试剂或材料等
三相异步电动机、电源开关、熔断器、交流接触器、热继电器、三联按钮、万用表、两种规格、颜色的导线若干
4.实践步骤或环节
异步电动机继电器控制正反转实验的控制线路的特点是采用按钮、接触器、双重互锁控制。
正、反转切换时可直接转换，不必按下停止按钮。
操作方便，工作安全可靠，广泛用于电力拖动系统中。
电气原理图如图1所示。
图1异步电动机继电器控制正反转实验电气原理图
5.教学方式
教师现场指导，学生操作
6.考核要求
考察学生实验预习情况、做实验时的动手能力，根据学生所写实验报告的质量，结合学习态度情况，由实验教师评分。
7.实践教学报告要求
正确的电路和程序，回答思考问题。
第一部分STEP7MICRO／WIN
编程软件使用与指令练习
1-1实验一STEP7MICRO／WINV3.01编程软件使用练习
一、实验目的
了解可编程控制器的组成和基本单元，了解STEP7MICRO／WINV3.01编程软件编程和程序调试方法。
熟悉PLC的硬件构成。
二、实验器材
1．S7-200可编程控制器和TVT-90PLC学习机主机架一台。
2．连接导线一套。
3．计算机一台。
三、实验内容
1．熟悉编程环境STEPMICRO／WIN
将鼠标双击屏幕STEPMicroWIN图标打开图选File菜单条——选new（建立一个新的step200文件），在工程的名字旁边注有CPU类型。
如果不符，可以点击鼠标右键，以便重新选择CPU类型。
生成一个PLC新的程序文件过程如下：
（采用梯形图程序）
（1）双击指令树中的命令，再选某一具体指令
（2）在编辑窗口移动方框键入图形与数字，按回车键
（3）存盘
（4）下载（download），等待出现下载成功的标志
（5）运行
2．将图1.1-1所示程序装入PLC的程序，并建立一个扩展名为mwp的文件。
3．运行已装入PLC的程序。
若将I0.0接入起动按钮，I0.1接入停止按钮，Q0.0外接驱动接触器线圈KM，KM接触器控制电机起停，则上述PLC程序所实现的为电动机起保停控制电路。
4．自编小程序熟悉编程环境及指令。
图1.1-1电动机起停控制
5．用PLC构成三组或者四组抢答器系统控制程序，试输入并调试运行程序。
6.熟悉PLC的硬件构成。
1-2S7-200基本指令练习
实验二基本指令编程练习
一、实验目的
了解PLC中不同定时器及计数器的使用方法，掌握基本指令的编程。
二、实验器材
1．TVT-90PLC学习机主机架和S7-200PLC。
2．连接导线一套。
3．计算机一台。
三、实验内容（可根据第二部分的实验2~7编程题至少选作4题）
1．输入并运行图1.3-1所示的程序并进行分析；在运行时选择Debug菜单条，再选ProgramStatus将触点的通断状态显示出来。
2．自编程序使某灯按1Hz或者2Hz闪烁。
3．自编程序使用I0.0作输入控制，灯对应输出Q0.0，I0.0通断5次灯亮，I0.1断灯灭。
4．自编程序用一个按钮开关（I0.0）控制三个灯（1＃Q0.1，2＃Q0.1，3＃Q0.2）按钮按三下，1＃灯亮，再按三下2＃灯亮，再按三下3＃灯亮，再按一下全灭。
如此反复。
5．定时器的扩展（时间相加）。
6．计数器的扩展。
7．定时器和计数器的扩展（定时时间与计数值相乘）。
实验三皮带轮传送
一、实验目的
1．熟悉基本指令，掌握基本指令的编程技巧。
2．掌握顺序起动、逆序停止的实现方法。
二、实验器材
1．TVT-90PLC学习机主机架和S7-200PLC。
2．连接导线一套。
3．计算机一台。
三、实验内容
1．四节皮带轮向下输送货物（或者四节皮带轮向上输送货物），设计相应的主电路。
2．编制地址分配表。
3．画出PLC控制电路图。
4．编制相应的程序，并调试通过。
5．提高部分：
①重新编制地址分配表，将一台或多台电机的起动改接为Y-△变换起动。
②外部设置电机启停时间。
实验四交通信号灯控制
一、实验目的
用PLC构成交通信号灯控制系统。
二、实验设备
1.TVT-90PLC学习机主机架1台
2.TVT90-3交通信号实验板1块
3.连接导线1套
三、实验内容
1．观察双向红黄绿灯的十字路口交通灯的亮灭情况，设计相应的主电路。
2．编制地址分配表。
3．画出PLC控制电路图。
4．编制相应的程序，并调试通过。
灯的切换时间由主机板上的拨码器输入。
5．提高部分：
①体现以人为本，考虑斑马线人行道的开关控制；②东西或南北方向按车流量和时间协调控制。
实验五天塔之光
一、实验目的
用PLC构成闪光灯控制系统。
二、实验设备
1.TVT-90PLC学习机主机架1台
2.TVT90-2天塔之光实验板1块
3.连接导线1套
三、实验内容
1．三层共九盏霓虹灯（1+4+4），灯的切换时间可以开关切换控制。
设计主电路和优美的闪烁方案。
2．编制地址分配表。
3．画出PLC控制电路图。
4．编制相应的程序，并调试通过。
实验六八段码的显示
一、实验目的
用PLC构成八段码显示系统并编制控制程序。
二、实验设备
1.TVT-90PLC学习机主机架1台
2.TVT90-2八段码显示实验板1块
3.连接导线1套
三、实验内容
1．熟悉八段码LED的端部接线要求，要求0~9顺序和逆序依次显示，切换时间可控。
设计相应的主电路。
2．编制地址分配表。
3．画出PLC控制电路图。
4．编制相应的程序，并调试通过。
5．提高部分：
①显示拨码器输入值；②利用两个八段LED设计秒计时器。
实验七电梯控制
一、实验目的
用PLC构成电梯自控系统
二、实验设备
1.TVT-90PLC学习机主机架1台
2.TVT90-10电梯自控模型实验板1块
3.连接导线1套
三、实验内容
1．控制要求
（1）当轿厢停于1层或2层、或者3层时，按PB4按钮呼梯，则轿厢上升至LS4停。
（2）当轿厢停于4层或3层、或者2层时，按PB1按钮呼梯，则轿厢下降至LS1停。
（3）当轿厢停于1层，若PB2按钮呼梯，则轿厢上升至LS2停，若按PB3按钮呼梯，则轿厢上升至LS3停。
（4）当轿厢停于4层，若PB3按钮呼梯，则轿厢下降至LS3停，若按PB2按钮呼梯，则轿厢下降至LS2停。
（5）当轿厢停于1层，而PB2、PB3、PB4按钮均有人呼梯时，轿厢上升至LS2暂停4s后继续上升至LS3，暂停4s后，继续上升至LS4停止。
（6）当轿厢停于4层，而PB1、PB2、PB3按钮均有人呼梯时，轿厢下降至LS3暂停4s后继续下降至LS2，在LS2暂停4s后，继续下降至LS1停止。
（7）轿厢在楼层间运行时间超过12s，电梯停止运行。
（8）当轿厢在上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，楼层显示灯亮表征有该楼层信号请求，灯灭表征该楼层请求信号消除。
△亮表示电梯上升，▽亮表示电梯下降。
2．I/O分配
3．按程序清单输入程序
4．调试并运行程序
四、编程练习
1．编制四层楼电梯控制程序
电梯启动后，首先在一层，有呼叫则电梯上升，上升过程只响应大于等于当前楼层的上升外呼信号，且记忆其它信号，并到达内呼楼层和上升的外呼楼层停止，且消除楼层的上升外呼信号。
此后若无其它楼层内外呼信号（含记忆信号），则停于此楼层，若有则继续运行。
到达四楼后，有其它楼层外呼信号则电梯下降，下降过程只响应小于等于当前下降的外呼信号，记忆其它信号并在下降外呼楼层停止。
此后，若无外呼信号（含记忆信号）则停于此楼层，若有则继续运行。
到达一楼后，又重新开始上述循环。
设定电梯匀速上升或下降，上升或下降一层楼需3s，而且保证电梯的停留时间不少于2s。
楼层显示灯亮表示对应楼层的电梯门打开。
△亮表示电梯上升，▽亮表示电梯下降。
2.按下述控制要求编制四层楼电梯控制程序
（1）电梯启动后，轿厢在一楼，若有一层呼梯信号，则开门。
（2）运行过程中可记忆并响应其它信号。
当呼梯信号大于当前楼层时上升，呼梯信号小于当前楼层时下降。
（3）到达呼叫楼层，平层后，开门，消除该层记忆。
当前楼层呼梯时可延时关门。
（4）开门期间，可进行多层呼楼选择，若呼叫信号来自当前楼层两侧，且距离相等，则记忆并保持原运行方向，到达呼梯层后再反向运行，响应呼梯。
（5）若呼叫信号来自当前楼层两侧，且距离不等，则记忆并选择距离短的楼层先响应。
（6）若无呼梯信号，则轿厢停止在当前楼层。
（7）电梯不用时，回到一层，开门后断电，再使用时重新启动。
（8）从电梯启动开始，用七段码显示所在楼层直到结束。
补充1A/D，D/A中断高级功能编程
一、实验目的
了解PLC中A/D，D/A的使用方法，掌握中断高级功能编程。
二、实验器材
1．TVT-90PLC学习机主机架和S7-200PLC。
2．连接导线一套。
3．计算机一台。
4．EM235扩展模块一个。
三、实验内容
1．自编程序熟悉A/D，D/A的使用方法。
设置EM235的DIP开关，使之量程为0~10V。
2．将模拟量指示单元板电压源输出端“V”接模拟量输入端“A+”，OV接“A－”，运行设定A/D速率程序，程序如图1.4-1所示。
在计算机上用ProgramStatus观察A/D转换结果，调节电位器，改变电压源输出电压值，观察A/D转换数值变化。
3．自编程序熟悉编程环境与算术指令、高级指令。
4．自编一个程序当I0.0有中断请求进行三次A/D转换，每次左移三位，存入变量求平均值，再除以2送出D/A口。
图1.4-1设定A/D速率程序
补充2变频器控制实验
一、实验目的
用PLC和变频器对三相交流电机进行调速。
二、实验设备
1.TVT-90PLC学习机主机架1台
2.变频器调速实验板1块
3.三相交流电机1台
4.连接导线1套
三、实验内容
1.变频器的使用
IJOG⌒△
OP▽
I：
开始
⌒：
正转/反转
△：
增加
O：
停止
▽：
减少
2.用电位器来调节变频器的给定频率
⑴要使得变频器能够接受外部的电位器信号，必须将变频器参数作如下改变：
P006设为1，P007设为0。
下面以P006的设置过程为例，说明设置参数的步骤：
a.按“P”键，进入参数设置，此时面板上显示“P000”；b.按“△”键，直到面板上显示“P006”为止；c.按“P”键，显示该参数的当前值，为“0”；d.按“△”键，将参数的值改为“1”；e.按“P”键，保存所作的修改，此时面板上显示“P006”；f.按“▽”键，直到面板上显示“P000”；g.按“P”键，退出参数设置，则已经成功地修改了参数。
⑵接线示意图如下：
（以下是Vector变频器的接线图，否则开关为5和8端子）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
⌒。
。
电位器
3.编制程序，用D/A输出通道代替电位器作为变频器的给定信号。
1控制要求：
使电机先以50Hz运行20s，再以25Hz运行20s，交替进行。
提示：
将EM235单元的DIP开关设置成单极性0~10V（设置方法参阅系统手册）；这样，10V对应数字量是32000，正好也是电位器输出的最大电压。
2I/O分配
输入输出
启动I0.0变频器的“5”接PLC的地；“9”接“Q0.0”
停止I0.1
3按实验一中的实验步骤编辑调试运行程序。
图2.13-1变频器控制梯形图
第二部分TVT-90型PLC学习机简介和检验
3-1TVT-90型PLC学习机简介
TVT-90学习机采用开放台式结构，由实验屏和实验板箱组成。
实验屏是由主机（PLC），A／D、D／A模块、数字量调试单元板、模拟量指示调节单元板及铝铁结构的框架组成，采用的铝型材滑道结构，实验板放在滑道上移动方便，互换性强，根据实验内容的需要可方便地组合不同实验线路，是当今世界最流行的既实用美观又结构紧凑的教学实验装置。
实验板箱中装有11块实验板和实验连接导线。
用实验连接导线连接数字量调试单元板上的有关部分可完成指令系统训练（调试开关应拨到ON的位置）．用实验连接导线将数字量调试单元或模拟量指示调节单元与实验板有关部分连接，可完成程序设计训练，还可以实现模拟量的输入和输出的PLC控制。
主要特点是可以选用任何一种型号的PLC作为主机，通用性和灵活性很强。
一、TVT-90学习机基本配置及其结构
1．基本配置
（1）主机及其接口电路
主机（含I／O、A／D、D／A模块）1套
数字量调试单元板1块
模拟量指示调节单元板1块
（2）实验板箱及实验板
实验板箱1个
模拟实验板11块
实验连接导线1套
2．基本结构
TVT一90学习机采用开放台式结构，其基本结构示意图如图3.1-1所示。
二、基本工作原理及主要技术参数
1．主机
TVT一90学习机的主机选SIEMENS公司S7-226型PLC。
2．主机接口电路
（1）数字量调试单元板电路
数字量调试单元板电路由输入电路和输出电路两部分组成。
① 输入量部分主机选为S7-226整体式PLC（输入为24点）。
数字量调试单元由24个钮子开关（S0～S23）和4个拨码器（A0～A3）组成。
用以完成对24个输入点不同的方式输入，改变这些开关的通断状态，即可对主机提供所需要输入的开关信号。
利用拨码器也可对主机输入开关信号，拨码器（A0～A3）分别对应十进制数的个、十、百、千位，其作用是将十进制数码转换为BCD码。
② 输出量部分S7-226输出16点，采用继电器输出形式。
输出量部分由配有16个发光二极管V0～V15来显示主机工作时输出点的状态，发光二极管亮，表示输出继电器接点闭合，使用者便可得到主机的输出信息。
（2）模拟量指示调节单元板电路
模拟量指示调节单元板由电流指示电路、模拟量输入、输出端子、信号源电路和整机电源电路4部分组成。
① 电流指示在模拟量指示调节单元板上安置（0～25）mA电流表2块，将电流表串接在模拟量输入或输出回路中可指示该电路电流的大小。
② 模拟量输入／输出端子。
③ 信号源
信号源有电压源和电流源两种，通过钮子开关切换。
电压源为0～10V，电流源为4～20mA，连续可调。
模拟量输入电压从（0～10）V变化时，对应的A／D转换值为0000H～7FF0H。
电流源电路中加有保护措施，当电流源负载为250Ω时，最大输出电压不超过6V，最大输出电流为24mA。
（4）整机电源电源为24V直流稳压电源，可供数字量调试单元、模拟量指示调节单元以及实验板等电路使用。
电源具有短路保护功能，对于可能出现的误操作，均能确保主机以及本电源的安全。
3．模拟实验板
TVT-90学习机共配置11块模拟实验板和1块变频器调速实验板来模拟实际控制系统。
3-2TVT-90C学习机检验
一、实验屏检验
（一）电源
电源开关合上后，DC24V指示灯亮，电压值大于22V。
（二）数字量调试单元板
将所有的COM端与DC24V电源正极相连，将调试开关拨向ON（向上）。
1．输入开关单元检验
①将拨码器的开关拨向OFF（向下）。
②将输入单元的所有开关依次拨向ON（向上），观察主机输入模块上的指示灯，如全亮为合格。
2．输入拨码器单元检验
1将拨码器拨向ON（向上）。
②将每个拨码器从0按到9，从PLC主机输入块的指示灯观察是否正确。
每个拨码器对应四个输入口，数的对应为BCD码。
即：
数码
指示
数码
指示
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
指示灯0为灭，1为亮，如果每个都正确，则合格。
3．输出单元检验
DC24V电源负极接到1C和2C，将导线一端插入DC24V电源正极，另一端依次插入输出发光管插孔，观察每次插入时发光二极管是否都亮，亮则合格。
（三）模拟量指示调节单元板
1.电流源及检测仪表的检验
①将电流表的负端接电源（24V）的负端，将电流源的输出加到电流表的正端。
②调节电流源的变流旋钮。
观察电流表读数，如果在（0～20）mA内变化则合格。
2.模拟量输入输出模块检验
①把电压源输出端子与表头正端相接，表头负端与A／D模块1＃输入端相接。
②把D／A模块的1＃输出端子与另一表头正端相接，D／A模块的COM端与表头负端相连。
③将输入I1.0拨向ON（向上），运行检验程序。
④调节电源的调节旋钮，使其对应的表头指示为某一数值，这时另一表头指示也为同一数值，则合格（如有误差是表头精度所致）。
四、实验板检验
将主机内所有COM端与DC24V电源正极相连，并将DC24V电源与要检验的实验板的电源插孔相接。
（一）TVT90-1～TVT90-l0实验板检验
1．TVT90-1检验。
TVT90-1板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。
按上述普通输入口和普通输出口的要求检测。
2．TVT90-2检验。
TVT90-2板色块内的所有插孔为普通输出口，按普通输出口的要求检测。
3．TVT90-3检验。
TVT90-3板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。
按普通输入口和普通输出口的要求检测。
4．TVT90-4、TVT90-5、TVT90-7、TVT90-10的检验与上相同。
5．TVT90-6检验。
TVT90-6板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内除Y外的插孔为普通输出口。
按上述普通输入口和普通输出口的要求检测。
Y1口检验按下列步骤进行：
a.用导线将I0.7口与自锁开关对应插座相联。
b.用导线将Q0.5口与Y1相联。
c.用导线将主机箱DC24V电源加于实验板。
d.第一次按下自锁开关，Y1的指示箭头中的最上面的发光二极管亮。
开关复位，第二次按下开关后，最上面和中间发光二极管都亮。
开关复位，第三次按下开关后，箭头内三个发光二极管都亮。
开关复位，第四次按下开关后，箭头内三个发光二极管都灭。
第五次按下开关重复第一次。
如此循环，符合此规律，则合格。
6．TVT90-9检验。
TVT90-9板左边色块内的S2为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。
按普通输入口和普通输出口的要求检测。
输入口S1检验按下列步骤进行：
a.用导线将I0.0口与S1联接。
b.用导线将输出口M5与电源负极相联。
c.将DC24V电源加于实验板。
d.运行检测程序。
若高速计数器下面的数字不停地变化则为合格。
7．TVT90-10检验。
TVT90-10板外呼开关和楼层内选开关对应色块内的插孔为普通输入口，运行显示开关对应色块内的插孔为普通输出口。
按普通输入、输出口的要求检测。
（二）检验程序
检验的梯形图如图3.2-1所示，右边附有程序清单。
图3.2-1电动机起停控制程序
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