《电气控制与PLC原理及应用》课件第9章

第9章实验指导实验一三相异步电动机-△降压启动控制实验二三相异步电动机的能耗制动和反接制动实验三SIMATIC的使用方法和PLC的应用练习实验四由PLC控制电动机的正、反向Y-△降压启动实验五工作台的PLC自动循环控制实验六交通灯的PLC控制实验七多种液体自动混合PLC控制实验八水塔水位PLC控制实验九循环显示PLC控制实验十电梯PLC控制实验一三相异步电动机Y-△降压启动控制1.实验目的掌握常用电工工具的使用方法，原理图、接线图的识别方法，基本控制电路的安装技能。

2.实验内容

(1)Y-△降压启动原理图见图2-8，元件按表9-1配齐，检查元件，并熟悉各元件的结构和用途。

表9-1电器元件及部分电工器材、仪表明细表(2)在安装板上合理布置电器元件，元件安装紧固，排列整齐。

(3)按图9-1所示在安装板上进行板前明线配线。要求是导线压接牢固，走线规范合理，避免交叉或架空，编码套管齐全。

(4)经教师检查线路无误后，通电做Y-△降压启动试运转。

图9-1Y-△降压启动控制电路接线图3.使用设备和材料电工常用工具、万用表，元件明细表上的所列元件，三相异步电动机，安装板，导线，编码套管等。

4.考核配分、评分标准考核配分、评分标准见表9-2。

5.时限时限为(120～150)min。表9-2配分、评分标准与安全文明生产实验二三相异步电动机的能耗制动

和反接制动

1.实验目的掌握接线图的绘制方法和元器件的选择。

2.实验内容

(1)已知电动机PN＝7.5kW，电源电压UN＝380V，cos=0.85，选择所需元件型号及数量。

(2)按照图2-20所示原理图进行接线图绘制。

(3)在安装板上合理布置电器元件，元件要安装紧固，排列整齐。

(4)按照所绘电气接线图，在安装板上进行板前明线配线。要求是导线压接牢固，走线规范合理，避免交叉或架空，编码套管齐全。

(5)经教师检查线路无误后，通电做Y-△降压启动试运转。3.考核配分、评分标准考核配分、评分标准见表9-3。

4.时限时限为(120～150)min。表9-3配分、评分标准与安全文明生产实验三SIMATIC的使用方法

和PLC的应用练习1.实验目的

(1)练习使用S7200编程软件，了解PLC实验装置的组成。

(2)掌握用户程序的输入和编辑方法。

(3)熟悉基本指令的应用。

(4)熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。2.实验内容

(1)输入图9-2所示的梯形图，并转换成对应的语句表指令(也可结合教材第5章习题练习)。

(2)为梯形图9-2中的网络1添加注释，并用符号表为I0.0、I0.1、Q0.0添加符号名(符号名可任意设定)。

(3)练习程序的编辑、修改、复制、粘贴方法。

(4)将图9-2中的程序改成图9-3，并将其转换成语句表程序，分析OLD、ALD语句的用法。图9-2梯形图练习19-3梯形图练习2(5)练习栈操作指令的使用方法。

(6)练习定时器指令及参数的输入方法。

(7)练习系统块设置的方法。3.实验步骤

(1)开机(打开计算机电源，但不接PLC电源)。

(2)进入S7200编程软件。

(3)选择语言类型(SIMATIC或IEC)。

(4)输入CPU类型。

(5)由主菜单或快捷按钮输入并编辑程序。

(6)进行编译，并观测编译结果，修改程序，直至编译成功。4.实验报告内容

(1)以图9-2为例，总结梯形图输入及修改的操作过程。

(2)写出给梯形图添加注释及符号名的操作过程。

(3)总结OLD、ALD指令和栈操作指令的使用方法。

(4)简述系统块设置的方法。实验四由PLC控制电动机的正、反向Y-△降压启动1.实验目的

(1)用PLC控制电动机Y-△启动电路，如图9-4所示。

(2)通过该实验，提高分析、解决问题的能力。

图9-4Y-△启动模拟控2.实验设备

(1)计算机(编程器)一台。

(2)实验装置(含S720024点CPU)一台。

(3)电动机Y-△启动实验模板一块。

(4)连接导线若干。

3.电动机Y-△启动要求

(1)电动机M能实现正、反向Y-△启动。

(2)电气操作流程说明：按动正向启动按钮SB2，KM1和KM4闭合(Y型启动)，经3s后KM4断开，KM3闭合，实现正向△型运行；按动反向启动按钮SB3，KM2和KM4闭合(Y型启动)，经3s后KM4断开，KM3闭合，实现反向△型运行，按停车按钮SB1，电动机M停止运行。

4.实验内容及要求

(1)根据电动机Y-△启动要求，设计PLC外部电路(配合通用器件板开关元器件)。

(2)连接PLC外部(输入、输出)电路，编写用户程序。

(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序。

(4)运行用户程序，观察程序运行结果。

5.思考练习

(1)若电动机M直接由正向运行转入反向运行(不用停车按钮)，程序要如何改动？

(2)结合实验过程和结果写出实验报告。实验五工作台的PLC自动循环控制1.实验目的

(1)掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。

(2)利用符号表对POU(S7200的三种程序组织单位，指主程序、子程序和中断程序)进行赋值。

(3)掌握应用软件的编程方法。

(4)掌握程序注释的方法。2.实验内容及要求

(1)设计工作台自动循环的PLC控制电路，见图9-5。

(2)连接PLC外部电路(使用通用器件板开关元器件)。

(3)输入梯形图程序。

(4)建立符号表，对POU赋值。图9-5工作台自动循环(5)为程序添加注释。*I/O分配、符号表及注释参考：

I0.0 SB1

正向启动按钮

I0.1 SB2

反向启动按钮

I0.2 SB3

停止开关

I0.3 SQ1 起始位置检测 I0. SQ2

起始位置保护

I0.5 SQ3

前进位置检测

I0.6 SQ4

前进位置保护

Q0.0 KM1 正转接触器

Q0.1 KM2

反转接触器(6)编辑、编译及下载用户程序。

(7)动态调试和运行用户程序，显示运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。3.实验设备

(1)计算机(编程器)一台。

(2)实验装置(含S720024点CPU)一台。

(3)实验板一块。

(4)连接导线若干。4.实验内容与要求

(1)画出PLC外部(输入、输出)电路，并连接外部导线。

(2)首先接通个人计算机(编程器)电源，然后接通可编程控制器(PLC)电源。

(3)编程及调试运行：①设计PLC控制工作台自动循环的梯形图程序；②选择CPU的工作方式(RUN或STOP)；③输入梯形图程序；④建立符号表；⑤为程序添加注释；⑥程序的编译、下载；⑦程序的调试和运行。5.实验报告内容

(1)根据控制要求，画出程序流程框图。

(2)总结建立符号表的优点。

(3)详细记录并分析程序下载过程及运行时出现的问题。

6.思考练习利用工程环境的条件，按照本题的要求，实现对小功率单相交流异步电动机(M)的驱动，同时增加运行指示功能，画出控制原理图。

实验六交通灯的PLC控制1.实验目的

(1)练习定时器、计数器的基本使用方法。

(2)掌握PLC的编程和调试方法。

(3)对应用PLC解决实际问题的全过程有个初步的了解。

2.实验设备

(1)编程器一台(PC机)。

(2)实验装置一台(含S720024点CPU)。

(3)交通灯实验模板一块，见图9-6所示。

(4)导线若干。图9-6交通灯模拟控制板3.控制要求及参考交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下：路口某方向绿灯显示(另一方向亮红灯)10s后，黄灯以50％的占空比在1s内(0.5s脉冲宽度)闪烁3次(另一方向红灯亮)，然后变为红灯(另一方向绿灯亮、黄灯闪烁)，如此循环工作。PLCI/O端口分配：

SB1 I0.0 启动按钮

SB2 I0.1 停止按钮

HL1(HL7) Q0.0 东西红灯

HL2(HL8) Q0.1 东西黄灯

HL3(HL9) Q0.2 东西绿灯

HL4(HL10) Q0.4 南北红灯

HL5(HL11) Q0.5 南北黄灯

HL6(HL12) Q0.6 南北绿灯PLC参考电路如图9-7所示。图9-7红绿灯控制PLC电气原理图4.实验内容及要求

(1)按照参考电路图完成PLC电路接线(配合通用器件板开关元器件)。

(2)输入参考程序并编辑。

(3)编译、下载、调试应用程序。

(4)通过实验模板，显示出正确的运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。

5.思考练习

(1)要实现一个简单的过程控制，程序编制的思路及步骤有哪些？

(2)定时器、计数器的预置值如何设定输入？如何修改？

(3)简述上机操作步骤。

(4)增设某个方向直通的功能。实验七多种液体自动混合PLC控制1.实验目的

(1)结合多种液体自动混合系统，应用PLC技术对化工生产过程实施控制。

(2)学会熟练使用PLC解决生产实际问题。图9-8多种液体混合模拟控制板2.实验设备(1)计算机(编程器)一台；(2)实验装置(含S720024点CPU)一台；(3)多种液体自动混合实验模板一块，如图9-8所示。(4)连接导线若干。3.液体自动混合系统的控制要求

(1)液体自动混合系统的初始状态：在初始状态，容器为空，电磁阀Y1、Y2、Y3、Y4和搅拌机M以及加热元件R均为OFF，液面传感器L1、L2、L3和温度检测T均为OFF。

(2)液体混合操作过程：按动启动按钮，电磁阀Y1闭合(Y1为ON)，开始注入液体A；当液面高度达到L3时(L3为ON)，关闭电磁阀Y1(Y1为OFF)，液体A停止注入，同时开启电磁阀门Y2(Y

2为ON)注入液体B；当液面升至L2时(L2为ON)，关闭电磁阀Y2(Y2OFF)，液体B停止注入，同时开启电磁阀Y3(Y3为ON)，注入液体C；当液面升至L1时(L1为ON)，关闭电磁阀Y3(Y3为OFF)，液体C停止注入，然后开启搅拌电动机M，搅拌10s后停止搅拌并加热(启动电炉R)；当温度(检测器T动作)达到设定值时停止加热(R为OFF)，并放出混合液体(Y4为ON)，至液体高度降为L3后，再经5s延时，液体可以全部放完；停止放出液体(Y4为OFF)，液体混合过程结束。按动停止按钮，液体混合操作停止。4.实验内容及要求

(1)按照液体混合要求，设计PLC外部电路(配合使用通用器件板开关元器件)。

(2)连接PLC外部(输入、输出)电路，编写用户程序。

(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序。

(4)运行用户程序，观察程序运行结果。

5.思考练习

(1)分析程序运行结果。

(2)试编写出搅拌与加热同时进行的程序，要求加热与搅拌条件同时满足后顺序向下执行，观测运行结果。

(3)简述液位传感器L1、L2、L3的工作原理及实验时的操作方法。

(4)结合实验过程和结果写出实验报告。实验八水塔水位PLC控制1.实验目的

(1)利用PLC构成水塔水位(液位)控制系统。

(2)了解自动控制的工作原理及设备在日常生活中的应用。

2.水塔水位的控制要求图9-9水塔水位模拟控制情况水塔水位的模拟控制情况如图9-9所示。图9-9水塔水位模拟控制情况(1)初始状态：水箱没有水，液位开关S4断开(S4为OFF)。

(2)控制要求：本装置上电后，按动启动按钮，电动阀Y通电(Y为ON)，水箱开始注水；当水箱水位达到S4高度后，液位开关S4闭合(S4为ON)，当水箱水位达到S3高度(水满)时，液位开关S3闭合(S3为ON)，注水电动阀Y断电(Y为OFF)，水箱停止注水；此后，随着水塔水泵抽水过程的进行，水箱液面逐渐降低，液位开关S3(S3＝OFF)复位；随着抽水过程的继续进行，水箱液面继续降低，当液面低于开关S4时，液位开关S4复位(S4为OFF)，电动阀Y再次通电(Y为ON)，水箱(自动)注水，当水位达到S3时再次停止注水。如此循环，使水箱水位保持在S3～S4之间。

当水箱水位高于S4液位，并且水塔水位低于水塔最低允许液面开关S2(液位开关S2为OFF)时，水泵电动机M开始运行，向水塔抽水；当液面达到最高液位开关S1时，水塔电动机M停止抽水(M为OFF)。此循环控制使得水塔水位自动保持在S1～S2之间。3.实验设备(1)计算机(编程器)一台。(2)实验装置(含S720024点CPU)一台。(3)水塔水位实验模板一块。(4)连接导线若干。4.实验内容及要求(1)按照水塔水位的控制要求，设计PLC外部电路。(2)连接PLC外部(输入、输出)电路，编写用户程序。(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序。(4)运行用户程序，观察程序运行结果。5.思考练习

(1)联系抽水马桶与水塔水位系统，比较两者的工作原理和控制过程的异同，进一步理解水位控制系统的工作原理及控制过程。

(2)结合实验结果写出实验报告。实验九循环显示PLC控制1.实验目的(1)熟悉PLC循环程序的编程。(2)了解工业顺序控制的基本原理。(3)学会熟练使用PLC解决动态显示问题。2.实验器材(1)计算机(编程器)一台。(2)实验装置(含S720024点CPU)一台。(3)循环显示实验模板一块，见图9-10所示。(4)连接导线若干。图9-10循环显示模拟控制板3.循环显示要求4.实验内容及要求

(1)按照循环显示实验模板的要求，设计PLC外部电路(配合使用通用器件板开关元器件)。

(2)连接PLC外部(输入、输出)电路，编写用户程序。

(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序。

(4)运行用户程序，观察程序运行结果。

5.思考练习

(1)请重新设计一套循环显示程序流程，利用本控制模板，显示出不同的动态结果。

(2)结合实验结果写出实验报告。实验十电梯PLC控制1.实验目的

(1)掌握PLC的基本指令及功能指令的综合应用。

(2)掌握PLC与外围控制电路的实际接线方法。

(3)掌握随机逻辑程序的设计方法。2.实验器材(1)编程器一台(PC机)。(2)可编程序控制实验装置一台。(3)四层电梯自动控制演示板一块，见图9-11所示。(4)连接导线若干。图9-11电梯模拟控制板3.实验内容与步骤电梯实验动作要求如下：

(1)电梯上行设计要求：①当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时，4F呼叫，则上行到4F，碰行程开关后停止；②电梯停于1 F或2F，3F呼叫时，则上行到3F，碰行程开关后控制停止；③电梯停于1F，2F呼叫，则上行到2F，碰行程开关后控制停止；④电梯停于1F，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F，停5s，继续上行到4F并停止；⑤电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，则电梯上行到3F，停5s，继续上行到4F并停止；⑥电梯停于1F，2F、4F同时呼叫，则电梯上行到2F，停5s，继续上行到4F并停止；

⑦电梯停于1F，2