电气控制技术实验指导书

实验一 基本指令实验

本实验为验证性实验。 一．实验目的

1．熟悉PLC实验箱系统的使用方法；

2．熟悉PLC编程软件及方法； 3．掌握与、或、非等指令； 4．掌握定时器、计数器的使用；

5．熟悉SET置位、RST复位、PLS上升沿微分、PLF下降沿微分指令的编程及使用。

二．实验原理和电路

任何厂家生产的PLC，均有基本的逻辑指令。三菱FX系列PLC有基本指令20条。本次实验进行常用的基本指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、PLS、PLF、OUT和END等指令的编程操作训练，其余指令训练将在以后实验中进行。

1．LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令 LD：取指令。将动合触点与母线连接。 LDI：取反指令。将动断触点与母线连接。

AND：与指令。将动合触点与前面的电路串联连接。 ANI：与反指令。将动断触点与前面的电路串联连接。 OR：或指令。将动合触点与前面的电路并联连接。 ORI：或反指令。将动断触点与前面的电路并联连接。 OUT：输出指令。线圈驱动。 END：结束指令。表示程序结束。

X0Y0LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI指令的编程元件X0X1为X、Y、M、S、T、C；OUT指令的编程元件为Y、M、M0S、T、C；END指令无编程元件。 X2Y1LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令的X1Y2编程方法如图1.1为例说明。

X2图1.1语句表： 0 LD X0

1 OUT Y0 X3END 2 LDI X0 3 AND X1 图1.1 LD、LDI、AND、 4 OUT M0 ANI、OR、ORI、OUT、END 5 ANI X2 的用法 6 OUT Y1 7 LDI X1 8 OR X2 9 ORI X3

10 OUT Y2 11 END

2．SET、RST、PLS、PLF指令

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SET为PLC的置位或称置数指令，RST为PLC的复位或称清零指令。SET/RST指令用于线圈（Y、S、M）的自保持功能，相当于RS触发器，其中S为置数端，使线圈接通，R为复位端，使线圈复位。

PLS为上升沿微分输出指令，PLF为下降沿微分输出指令。这两条指令在输入信号的上升沿或下降沿产生一个扫描周期的脉冲。

SET指令的编程元件为Y、M、S；RST指令的编程元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。PLC、PLF指令的编程元件为Y、M。

SET、RST、PLS、PLF指令的用法如图1.2所示

X0X1M0M1Y0 b）时序图

a） 梯形图

图1.2 SET、RST、PLS、PLF的用法

3．定时器

定时器的编程方法如图1.3所示。 图1.3语句表： 0 LD X0

1 OUT T0 K123 4 LD T0 4 OUT Y0 5 END 图1.3 定时器的用法

操作：当输入X0接通，驱动定时器线圈T0，开始定时，当达到设定值（12.3s）时，T0常开触点闭合，驱动输出Y0，当X0断开，定时器T0复位，T0的常开触点立即断开。定时器既可按上述的程序直接指定设定值，也可用数据寄存器间接指定设定值。

4．计数器

计数器的编程方法如图1.4所示。 图1.4语句表： 0 LD X0

1 RST C0 2 LD X1 3 OUT C0

K5

6 LD C0

7 OUT Y0 图1.4 计数器的编程方法 8 END

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操作：在输入X0断开的条件下，输入X1由“断开到闭合”每变化一次，计数器C0就从0开始加“1”计数一次，当加到设定值（5）时，C0常开触点接通，驱动输出Y0；当X0接通，计数器C0复位，其触点也复位。计数器的设定值既可按上述的程序直接指定，也用数据寄存器来间接指定。

三．实验内容及步骤

（一）与、或、非基本指令实验

1．编程要求

PLC输出Y0为输入X0的非； PLC输出Y1为X1和X2的与； PLC输出Y2为X3和X4的或；

2．实验步骤

①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 ②检查程序，使其正确。

③运行该程序，分别接通PLC输入端开关为ON或OFF，观察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。

X0 Y0

ON ON ON ON ON ON OFF ON OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF X1 X2 Y1 X3 X4 Y2 OFF （二）微分、位操作实验

1．编程要求

Y0为X0微分结果；Y1为X1微分结果；

X0微分结果，置位Y2；X1微分结果，复位Y2。 2．实验步骤

①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 ②检查程序，使其正确。

③运行该程序，观察PLC输出结果。

(三) 定时器、计数器的使用。

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1．编程要求

编程使PLC输出Y0输出脉冲宽度为3秒、周期为6秒的方波，按下开关K1启动PLC对上述方波脉冲计数，计满10次时， PLC输出Y1接通；按下按钮PB1将PLC输出Y1清零。

2．实验要求

①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 ②检查程序，使其正确。

③运行该程序，观察PLC输出结果。

四．实验仪器与设备

EL型PLC教学实验 一台

微机 一台 FX-20P-E编程器 一台 编程电缆 两根

连接导线 若干 五．实验报告

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。 六．实验思考题

1．说明实验箱所用PLC的型号、输入为多少点、输出为多少点？ 2．说明PLC由几部分组成？输入电源规格为多少伏？输入电路采用什么方式？输出电路采用什么方式？

3．如何用编程器检查PLC程序的对错？

4. 如何监控定时器、计数器的现行值和设定值？

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实验二 混料罐实验

本实验为设计性实验。 一．实验目的

1．熟悉PLC编程原理及方法 2．掌握液位控制技巧 3．了解传感器原理及方法

二．设计要求

①运行PLC程序，先开进料泵1；

②底液位报警出料泵关，进料泵1开； ③中液位报警进料泵1关，进料泵 2开；

④高液位报警进料泵2关，混料泵开，3秒后，关混料泵，出料泵开。 ⑤底液位报警出料泵关，进料泵1开,重复上述操作。 三．设计提示

1．混料装置模型 混料罐高液位报警传感器接线端为HLS1 混料罐中液位报警传感器接线端为HLS2 混料罐低液位报警传感器接线端为 HLS3

进料泵1、进泵料2、混料料泵、出料泵的动作可用指示灯来指示。 2．使用仪器

EL型PLC教学实验 一台

微机 一台 编程电缆 两根 连接导线 若干 四．实验报告要求

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。 五．实验思考与总结

1．如何液位传感器损坏，可用开关来代替传感器信号，试设计其PLC控制程序。

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实验三 红绿灯控制实验

本实验为设计性实验。 一．实验目的

1．熟悉PLC编程原理及方法 2．掌握定时器使用方法

二．设计要求

按下启动按钮PB1，交通灯按下图所示要求运行；按上停止按钮PB2，交通灯则停止运行。

1秒 3秒

红红 → 红绿 → 红黄 ↑1秒 ↓1秒 黄红 ← 绿红 ← 红红 3秒 1秒

三．设计提示

1．交通显示装置模型

按钮PB1的输出插孔为PO1 ，按钮PB2的输出插孔为PO2 ； 交通灯插孔TL1～TL3为一组，TL4～TL6为一组，其中 交通灯插孔TL1：绿灯 交通灯插孔TL2：黄灯 交通灯插孔TL3：红灯

交通灯插孔TL4：绿灯 交通灯插孔TL5：黄灯 交通灯插孔TL6：红灯 2．使用仪器

EL型PLC教学实验 一台 微机 一台 FX-20P-E编程器 一台 编程电缆 两根 连接导线 若干 四．实验报告：

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。 五．实验思考与总结

1．若用计数器/定时器的指令实现交通灯的控制，其程序如何？ 2．若用步进顺控指令实现该控制，其程序又如何？

3．在交通灯的实际控制电路中，若红、黄和绿灯显示用交流36V或220V灯泡，请画出其实际电路图。

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实验四 传输实验

本实验为设计性实验。 一．实验目的

1．熟悉PLC编程原理及方法 2．掌握传输控制技巧

3．了解传感器原理及使用方法

二．设计要求

（1）按启动按钮后，给出YS1信号，打开出料仓；

（2）检测各工位，在工位1时，停2秒，传送带1启动（启动传送带的输出端子在仿真区SD2端）；

（3）工位2时，停2秒，传送带2启动；

（4）工位3时，停2秒，传送带3启动； （5）当运输料车YS4亮2次以后，关闭YS1；

（6）当运输料车YS3亮时，表示料车装满，运输带会自动停止，此时应启动声光报警。3秒后自动停止报警。

当另一部料车来时，重复（1）～（6）。

三．设计提示

1．传输装置模型 信号YSS1代表工位1 信号YSS2代表工位2

信号YSS3代表工位3

信号YS3代表运输料车装满

信号YS4代表传送带有料装入运输料车 SD2代表传送带启动信号 YS1代表开出料仓

LED为灯光报警发光管 FMQ为报警蜂鸣器 2．使用仪器

EL型PLC教学实验 一台 微机 一台

编程电缆 两根 连接导线 若干 四．实验报告

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。 五．实验思考与总结

1．对于EL-PLC-Ⅰ型机，没有传输装置，则相应的传感器可用开关代替，相应的输出装置可用指示灯来指示，试设计其PLC控制程序。

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实验五 LED数码显示实验

本实验为综合性实验。 一．设计要求

在面包板上搭建LED数码显示电路，对PLC编程，用10个按键分别传送0~9十个数字，每按动这十个键中的一个，则PLC控制LED数码显示电路显示对应的数码。

二．综合设计任务

1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。 2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。 3．选择电器元件，编制元件目录表。 4．绘制梯形图。

5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。

三．设计提示 1．知识要点提示

LED数码管有两种显示接线方式，一种是共阴，另一种为共阳，当发光二极管正向偏置时，发光管（LED）灯就亮。

用PLC控制LED显示有两种方法，一种是输出4位BCD码给LED显示（如用BCD码指令显示）；另一种方法是由PLC编制程序进行译码，来控制显示a~g段。

2．使用器件

面包板1块，数码管1个，电阻（2K、1/4w）8个，24V电源、PLC实验系统1套

四．实验报告

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。

五．实验思考与总结 1．思考题

① 若为二位数字显示，则程序又如何？

② 若为电子钟程序，则控制程序及接口电路又如何？ 2．提出自己的设计观点 3．用到的知识点总结

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实验六 功能指令实验

本实验为综合性实验。 一．实验目的

1．熟悉跳转、分支指令的应用。

2．掌握数据处理：比较、传送指令的使用。

二．实验原理和电路

CJ和CJ（P）为条件跳转指令，用于跳过顺序程序中的某一部分，这样可以减少扫描时间，并使“双线圈操作”成为可能。当跳转条件为ON时，程序从当前步跳到CJ指令中标号的下一步。如果条件为OFF，则跳转不执行，程序按原顺序向下执行。跳转时，被跳过的那部分的指令不执行。

比较指令的功能是比较两个数的大小，其指令格式如图6.1所示。其操作是将两数S1、S2进行比较，比较的结果存入以D为首地址的3个连续目标位元件中。比较结果如下：

S2S2>S1，则D+2=1。

在图6.1中，当X0=ON时，则将计数器（S2）的内容与K10（S1）的内容进行比较。 当 C5C5=K10，M1=1，Y1=1 C5>K10，M2=1，Y2=1

三．实验内容及步骤

（一）跳转、分支指令的应用 1．编程要求

利用分支指令编程，使K1“接通”时，LED灯PB01…LED灯PB03轮流闪烁；使K1“断开”时，LED灯PB04…LED灯PB06轮流闪烁。

2．实验步骤

①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 ②检查程序，使其正确。

③运行该程序，观察PLC输出结果。 （二）比较、传送指令的使用

1．编程要求

给S2赋值10H。由按键PB1~PB3给S1赋不同值，S1、S2比较结果通过输出显示LED灯显示。

按PB1给S1赋值00H，按PB2给S1赋值10H，按PB3给S1赋值20H。

当S1〈 S2，则LED灯PBO1亮；S1≤S2，则LED灯PBO2亮；S1 = S2，则

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X0CMPM0M1M2K10C5Y0Y1Y2M0C5

图6.1 CMP指令格式示意图

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LED灯PBO3亮；S1≥S2，则LED灯PBO4亮；S1 〉S2，则LED灯PBO5亮；S1≠S2，则LED灯PBO6亮。

2．实验步骤

①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 ②检查程序，使其正确。

③运行该程序，观察PLC输出结果。 四．实验仪器与设备

EL型PLC教学实验 一台 微机 一台 FX-20P-E编程器 一台

编程电缆 两根 连接导线 若干

五．实验报告：

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。 六．实验思考题

1．在程序末了使用END有什么作用？

2．本实验是否可用步进顺控指令来控制？如果可以，请写出步进顺控指令控制程序。

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实验七 广告艺术灯控制器设计实验

本实验为综合性实验。 一．设计要求

某广告屏有6根灯管（用黄色LED发光管代替），16只流水灯，每4只灯为一组，

如下图所示。在面包板上搭建LED发光管广告艺术灯电路，对PLC编程，控制彩色LED发光管轮流闪烁，其具体要求如下：

1）该广告屏中间6个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第6根亮，时间间隔为1秒，全亮后，显示10秒，再反过来从6→5→…→1顺序熄灭。全灭后，停2秒，再从第6根灯管开始亮起，顺序点亮6→5→…→1，时间间隔为1秒，全亮后，显示20秒，再从1→2→…→6顺序熄灭。全熄灭后，停2秒，再从头开始运行，周而复始。

2）广告屏四周的流水灯16只，4个一组，共分4组，每组灯间隔1秒向前移动一次，且即从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，移动一段时间后（如30秒），再反过来移动，即从Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ，如此循环往复。

3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。 4）系统发光管的供电电源为24V。

二．综合设计任务

1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。

2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。 3．选择电器元件，编制元件目录表。 4．绘制梯形图。

5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。

三．设计提示 1．设计方案提示

根据霓虹灯时序控制程序的任务和要求，可先设计霓虹灯中间6根灯管的控制程

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序。由题意可知，用6个PLC的输出分别控制6个灯管。PLC控制程序可采用步进顺控指令来实现，也可采用移位指令和定时、计数指令组合起来设计该程序，或用基本指令加定时器、计数器指令来实现。

对于四周的4组流水灯泡的亮、灭控制，可利用PLC移位指令外加定时器、计数器指令来完成其循环左移和右移功能。或用基本指令加定时器、计数器指令来实现。也可采用步进顺控指令来实现。

2．使用器件

面包板1块，发光二极管（红、绿、黄）各32个，电阻（2K、1/4w）96个，24V电源、PLC实验系统1套。

四．实验报告

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。

五．实验思考与总结 1．思考题

① 若用计数器/定时器的指令实现该控制，其程序如何？ ② 若用步进顺控指令实现该控制，其程序又如何？ ③ 画出PLC控制电路图。 2．提出自己的设计观点 3．用到的知识点总结

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实验八 电动机自动往复运动实验

本实验为综合性实验。 一．设计要求

设计并制作电动机往复运动主电路，对PLC编程，用定时器实现对电动机的往复运动控制。具体要求为：交流电动机起动有正转起动和反转起动，而且正、反转可切换，即在正转时可直接按下反转起动按，电动机即开始反转，同时切断正转电路，反之亦可；并且要求电动机能往复运动，往复运动由时间控制，即按下正转起动按钮，电动机正转，正转一段时间转为反转，反转一段时间又转为正转，如此自动往复。

二．综合设计任务

1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。

2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。 3．选择电器元件，编制元件目录表。 4．绘制梯形图。

5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。

三．设计提示 1．知识要点提示

交流电动机起动有正转起动和反转起动，而且正、反转可切换，即在正转时可直接按下反转起动按钮，电动机即开始反转，同时切断正转电路，反之亦可。用PLC控制交流电动机的正反转，除了软件互锁，硬件也要求互锁。

2．使用器件

交流接触器2个，熔断器3个，刀开关1个，按钮3个，导线（1mm2单芯铜导线）若干、PLC实验系统1套。 四．实验报告

1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。

2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。

五．实验思考与总结 1．思考题

① 在控制三相交流电动机实际电路中，电气线路如何连接？应采取哪些保护措施？

② 在电动机的起动、停止PLC控制电路中，起动、停止按钮是用常开触点还是用常闭触点？它们与PLC控制梯形图是否有关联？

③ 试设计Y/△电动机起动的PLC控制梯形图。 2．提出自己的设计观点 3．用到的知识点总结

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