《机床电气控制与PLC技术》
实验报告
一、实验特点
本实验指导分为验证性基础实验和综合性实验，涉及到程序设计与调试实验。基础实验包括PLC面板结构认识、编程器的使用练习、常用指令的使用练习。综合性实验包括十字路口交通信号灯自动控制设计、多级传送控制系统设计和PLC自动控制的程序设计与调试。鉴于实验设备不能到位，因此，主要开设验证性基础实验，通过实验进一步加深对PLC各种指令功能的理解。程序设计与调试实验包括编写程序、PLC的电源及I/O接线、上机调试程序等技能和技巧的训练，为今后从事PLC控制系统的设计打下良好的基础。
二、实验设备
OMRON C28P和CQM1H可编程控制器、PRO15编程器、输入开关实验板。
三、实验内容
1．PLC认识实验
2．常用指令练习
3．三相异步电动机的PLC控制
4．交通信号灯的PLC控制设计
四、实验注意事项
1．事先预习相关实验内容，编制好实验程序。
2．在实验教师指导下按规程进行相关操作。
3．注意观察实验过程和结果，并写出实验报告。
实验一、PLC认识实验
一、实验目的
熟悉PLC主机的结构，熟悉编程器的功能及使用方法。
二、预习要求
(1)复习课本第2章中OMRON PLC的面板结构。
(2)仔细阅读课文中编程器的组成和主要操作；预习实验内容及要求。
三、实验内容和步骤
(1)熟悉主机和编程器的结构
了解主机面板各组成部分的功能及各端子、端口与外部电路的连接方法。了解编程
器与主机的连接方法及面板各组成部分的功能。
(2)PLC上电
①在断电情况下，把编程器的方式开关拨在PROGRAM位，然后将编程器连接电缆插头插入主机左侧的外设端口中。
②接通主机交流220V电源，此时屏幕显示口令PROGRAM PASSWORD!
③清除屏幕显示的口令。
(3)清除内存储器(只在编程状态下)
清除内存储器，包括全部清除和局部清除两种情况的操作。
(4)输入程序(只在编程方式下)
①建立程序的首地址。可以从首地址0000开始，也可按有关方法确定任意首地址。
②输入下面的练习程序。注意：每输入一条语句都要按一次WRITE键。
1 LD 00000 5 LD 01000
2 OR 01000 6 TIM 000
3 ANDNOT TIM000 #0050
4 OUT 01000 7 END(01)
(5)程序读出(三种方式下均可)
用↑或↓键逐条读出输入的指令，发现错误的语句，可在编程方式下于原处重新输入语句。
(6)插入和删除指令(仅在编程方式下)
①按课文介绍的方法，在练习程序第六步处插入AND NOT TIM000。
②删除上面插入的ANDNOTTIM000指令。
用课文介绍的方法删除，注意下一个语句的地址。
用NOP指令删除，注意下一个语句的地址。比较两个方法的区别。
(7)指令检索(三种方式下均可)
检索练习程序中的第六条指令。
(8)检索某个接点(三种方式下均可)
检索练习程序中触点01000的个数。
(9)程序检查(仅在编程方式下)
①按课文介绍的方法进行程序检查，注意观察屏幕显示。
②将练习程序的END语句删除，再进行程序检查，注意观察屏幕显示。
(10)运行程序(运行方式下)
闭合开关00000，观察01000的LED何时亮、何时灭。反复作几次。
(11)强制置位和复位(三种方式均可)
用课文介绍的方法，对01000、TIM000强制ON、OFF，持续强制ON、OFF。
(12)练习监视功能(运行和监控方式下)
①监视TIM000的数据变化过程。
②监视通道010各位的状态。
③在断开、闭合开关00000时监视01000的状态。
(13)修改TIM的设定值(监控方式下)
①在监控状态下运行程序时，将正在进行定时的TIM000的设定值修改为20秒。
②修改后再重新启动程序，监视TIM000的设定值是否改变了。
(14)修改TIM的当前值(监控方式下)
①在监控状态下运行程序时，将正在进行定时的TIM000的当前值修改为将20秒。观察屏幕显示，看TIM000的当前值是否改变了。
②修改后再重新启动程序，用监视功能观察TIM000的设定值是否有改变。
(15)用编程器向数据区或通道写入数据(仅在编程方式下)
①向DM区写入数据。例如向DM0000写入常数0010，依次按下列各键：DM→0→MONTR→CHG→l、O→WRITE。②向HR通道写入数据。例如向HRl0写入常数0010，依次按下列各键：SHIFT→CH→HR→1、O→MONTR→CHG→1、0→WRITE。
(16)清除某些通道或数据区的内容，如清除HR、DM、CNT的内容。
四、基本程序
在PROGRAM方式下输入程序。
1．要先建立程序首地址，然后再输入指令。每输入一条指令后要按一次WRITE键，且地址会自动加1。例如，在地址00010处输入LD 00002指令，操作过程及其显示内容如图3-3所示。
图3-3 操作过程及其显示内容
2．在输入双字节指令时，当输入指令、按WRITE键后地址并不加l，而是提示输入下一字节的内容。在输入了下一个字节的内容后，再按WRITE键，地址才加1。
图3-4 操作过程及其显示内容
例如，在地址00200处输入“MOV(021) #0150 200”语句，操作过程及其显示如图3-4所示。其中DATA后面的A、B是指令的第一、第二个操作数，有3个操作数的指令会继续出现C。若操作数没输入完整就输入下一条指令，则编程器发出“嘀”的声音并拒绝输入下一条指令。
3．输入微分型指令的操作步骤是：按FUN→输入指令码→按NOT键→按WRITE 键，表示微分型指令的“@”就显示出来，再按一次NOT键，“@”就消失。非微分型指令不必按NOT键。
4．如果输入的语句中有错误，只需在出错的地址处重新输入正确的语句即可。
例如，输入图3-5的程序，连续按CLR键，当显示0000地址后开始输入程序，操作过程如图3-6所示。
图3-5 梯形图及语句表图3-6 操作过程
输入程序时，没有特殊要求时一般以0000作为首地址。
五、程序读出
在RUN、MONITOR和PROGRAM方式下读出程序。
该操作用于检查程序的内容。例如，若图3-5所示的程序已输入，读程序的操作及
其显示如图3-7所示。
图3-7 读程序操作及显示
利用↑、↓键可继续读出程序中的其他语句。
六、程序检查
在PROGRAM方式下检查程序。程序错误类型分为A、B、C三类和0、l、2三级。
A类错误影响程序的正常执行，必须通过检查并修改程序消除之。
0级检查用于检查A、B、C三类错误，
1级检查用于检查A、B两类错误，2级检查用于检查A类错误。
表3-1程序错误类别及处理一览表
除了上述三类错误之外，还有些错误在程序输入时即被显示出来，并由系统监控程序阻止这些非法指令或数据的输入。
程序检查的操作及其显示如图3-8所示。
图3-8 程序检查的操作及其显示
这个显示表示没有错误。若程序有错，则显示出错地址和错误内容。例如，对错误
语句“OUT 00200”，在程序检查时的显示如图3-9所示。
图3-9 程序检查对错误语句“OUT 00200”的显示
这个显示表示输出数据错误。
每按SRCH键一次，就会显示下一个出错的内容和地址。若程序没有END指令，则
一直检查到最大地址，并显示如图3-10所示，提示程序没有结束指令END。
图3-10 提示程序没有结束指令
七．指令检索
在RUN、MONITOR和PROGRAM方式下检索指令。
1．欲检索用户程序中的某条指令，操作步骤为：建立开始检索的首地址→键入要检索的指令→按SRCH键→显示出要检索的指令内容及地址→按↓键→显示出操作数(对于有一个或多个操作数的指令要进行最后一步的操作)。
例如，检索图3-5程序中LD 00002指令的操作步骤为：依次按CLR→0→LD、2→SRCH，检索开始，此时显示屏上显示的内容如图3-11所示，表示00000地址的指令是LD 00002。
图3-11 表示00000地址的指令是LD 00002
再按SRCH键，显示的内容如图3-12所示，表示00003地址的指令也是LD 00002。
图3-12 表示00003地址的指令是LD 00002
再按SRCH键，显示的内容如图3-13所示，表示在地址00000到地址00006之间，只有两条LD 00002指令。
图3-13 按三次SRCH键后显示的内容
2．如果要检索TIM/CNT指令的设定值，要先检索到TIM/CNT指令后，再按↓键，就显示出要检索的TIM/CNT指令的设定数据。
3．连续按SRCH键可继续向下检索，一直检索到END指令。如果程序中无END 指令，则一直可找到程序存储器的最后一个地址。
八．触点检索
在PROGRAM 、MONITOR 、RUN 方式下检索触点。
本操作和指令检索基本相同。 只是指令检索的操作中检索的是一条指令，而本操作中检索的是一个触点。在MONITOR 和RUN 方式下进行触点检索时，还可显示该触点的实际通断状态。
触点检索操作步骤为：输入开始检索的地址→按SHIFT 、
#
CONT
键→输入要查找的触点→按SRCH 键→显示含有触点的指令。连续按SRCH 键可继续显示含有触点的指令。
例如，对图3-5检索触点00002，按上述操作则显示内容如图3-14所示。
图3-14 操作及其显示内容
再次按SRCH 键，显示如图3-15所示。
图3-15 再次按SRCH 键后的显示内容
继续按SRCH 键，直至检索到END 指令为止，此时显示如图3-16所示。
图3-16 按SRCH 键直至检索到END 指令为止时显示的内容
九．插入指令
在PROGRAM 方式下插入指令。
1．配合INS 键，用该操作可把一条指令插入已输入的程序中。例如，欲将AND 00102指令插入图3-17箭头所指的位置，其操作为：
先找到AND NOT 00101指令所在地址(可用指令读出、指令检索、触点检索操作) →输入AND 00102语句→按INS 键→显示“INSERT?”的提示画面→按↓键，则指令被插入。插入指令后，其后的指令地址将自动加l 。
按上述操作，插入AND 00102语句的操作和显示内容如图3-18所示。
图3-17 指令插入图3-18 插入AND 00102语句的操作和显示2．若插入多字节指令时，在输入指令助记符后，要继续输入其操作数，每输入一个操作数时要按一次WRITE键。
十、删除指令
在PROGRAM方式下删除指令。
对图3-17的程序，如欲删除刚插入的AND 00102语句，其操作为：
先找到AND 00102指令所在的地址→按DEL→显示“DELETE?”的提示画面→按↑键，则指令被删除(若指令有操作数也一起删除)。删除指令后，其后的指令地址自动减1。
删除AND 00102语句的操作和显示内容如图3-19所示。
图3-19 删除AND 00102语句的操作和显示
实验二、常用指令练习
一、实验目的
进一步熟悉编程器的结构及使用方法。掌握输入/输出、定时器/计时器、微分、保持继电器等常用指令的功能和编程方法。
二、预习要求
(1)复习课本中与本次实验有关的指令。
(2)分析实验内容中各程序段的执行结果，弄清各实验内容的目的。
三、实验内容和步骤
(1)基本逻辑指令练习
①输入图1的程序。执行程序，观察各输入点的作用和可能的自保持现象以及输入、输出LED的状态。
(1)LD 00000
OUT 01000
OUT-NOT 01001
(2)LD 00000
OR-NOT 00002
LD-NOT 00001
OR 01000
AND-LD
OUT 01000
(3)LD 00000
OR 01000
AND-NOT 00001
OUT 01000
(4)LD 00000
AND-NOT 00001
LD-NOT 00002
AND 01000
OR-LD
图1
(2)TIM／CNT指令练习
(1)LD 00000
AND-NOT TIM000
TIM 000
#0050
LD TIM000
LD 00002
CNT 001
#0003
LD CNT001
OUT 01000
(2)LD 00000
AND 25502
LD 00001
LD 00002
CNTR 000
#0005
LD CNT000
OUT 01000
图2
①输入图2的程序。②自闭合自锁开关00000起，监视CNT001的计数和TIM000定时的全过程。
③将CNT001的设定值改为#0005，监视CNT00l的计数过程。在其当前值为0002时，断开电源，观察复电后01000对应的LED过几秒时亮。分析计数器是否有掉电保持功能。
④用TIM指令编写一个定时程序，用01000观察其输出。当01000对应的LED亮后断电再复电，分析定时器有否掉电保持功能。
(3)DIFU、DIFD指令练习
①输入图3的程序。
②运行程序，接通自锁开关00000时，观察01000和01001的状态；断开自锁开关00000时观察01000和01001的状态。
③将01000和01001复位。重新作一次步骤②的内容。
④将PLC断电、先将自锁开关00000闭合后再接通电源，观察01000和01001的状态。
⑤将PLC断电、先断开自锁开关00000后再接通电源，观察01000和01001的状态。
LD 00000
DOFU 20000
DOFU 20001
LD 20000
OR 01000
AND-NOT 00010
OUT 01000
LD 20001
OR 01001
AND-NOT 00001
OUT 01001
图3
(4)KEEP指令练习
①输入图4的程序。
②运行程序，在断开00000和闭合00000时，观察01000的状态。
③将图中25502改为00001。运行程序，当01000 ON时断开00000，观察01000的状态；接着再断开PLC电源，观察再复电时01000的状态。
④将25502改为00001，01000改为HR0000。运行程序，当HR0000 ON时先断开00000、再断开电源，监视复电时HR0000的状态。
LD 00000
LD 25502
KEEP 01000
图4
四．实验报告内容
(1)掌握TIM和CNT的特点和使用。
(2)掌握DIFU和DIFD指令的用途。
(3)总结KEEP指令的功能。
KEEP功能：是保持指令，相当于一个自锁继电器，即具有继电器自锁的功能。当置位端S为ON一次，继电器B被置位为ON，S端由ON变为OFF后，B仍保持ON，只有当复位端R为ON一次，继电器B才被复位，它可以将短息号变为长信号。
实验三、三相异步电动机的PLC控制
一、实验目的
练习使用PLC实现各种控制，加深理解用PLC进行控制的原理，并了解PLC控制与继电器控制的区别。
二、预习要求
(1)根据实验内容的要求，选择输入/输出电器，作出I/O分配表，画出PLC的外部连线图。
(2)画好梯形图，写出语句表。
①用PLC实现对三相异步电动机的直接启、停控制，要求有短路、零压和过载保护。用两个按钮进行启、停操作。为了模拟电动机过载，再用一个按钮的触点代替热继电器的触点。
②用TIM指令编写程序，实现白炽灯先亮、延时5秒后电动机自行启动的控制。要求用两个按钮进行启、停操作。
③编写电动机正反转的控制程序。要求正反转要互锁，电动机正转过程中欲反转，必须先停机才能反转。用3个按钮进行启停、正反转操作。
(3)画出各实验内容中电动机等负载的主电路图。
3．实验内容和步骤
(1)三相异步电动机的直接启、停控制
①PLC断电，按I/O分配表将各电器与主机连接好，接好电动机的主电路。
②将方式开关打在编程位后PLC再上电，将写好的程序输入PLC。
③将编程器开关拨到运行位，进行下列操作，并记录现象。
启动按钮，观察电动机启动；途中按停止按钮，观察停止按钮的作用。
按下模拟热继电器（模拟电机过载），观察电机是否停机。
（2）白炽灯与电动机连锁控制
①TIM定时时间改为8秒，运行观察电动机和灯的状态。
②修改程序，令灯先亮5秒后电动机再启动，运行观察电动机和灯的状态。
（3）电动机正、反转控制
①按正转按钮，观察电动机的转向。正转过程中反转按钮，观察电动机转向是否改变。
②按下停车按钮，待电动机停止转动后，再反转按钮，观察电动机的转向是否改变。反转过程中按下正转按钮，观察电动机转向是否改变。
四、实验报告内容
（1）画出各实验梯形图、写出各实验I/O分配表。
（2）画出各实验的PLC外部接线以及负载的主电路图。
（3）总结继电接触器和PLC这两种控制的区别。
实验四、交通信号灯的PLC控制设计
一、实验目的
（1）学会使用可编程程序控制器，按实际要求编程。
（2）进一步熟悉指令的功能和应用。
（3）学会交通信号灯控制的编程和调试。
二、实验设备
（1）可编程序控制器。
（2）编程器或计算机编程软件。
（3）SAC-PC可编程序控制器教学实验设备。
三、实验要求
（1）启动工作程序时，将起停开关置于接通位置。把置于断开位置，当前循环结束后停止工作。
（2）东西方向绿灯亮30s，闪烁3s后黄灯亮2s，接着红灯亮25s。
（3）南北方向与东西方向相反。
四、实验内容
交通信号灯控制要求：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。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。信号灯系统周而复始地工作。
（1）梯形图
（2）指令表程序 LD 0.00 AND 5.03
ANDNOT TIM004
TIM 000 #0350 LD TIM000
TIM 004 #0250 LD 0.00 ANDNOT TIM000 ANDNOT 5.03 TIM 006 #0300 LD TIM006
TIM 007 #0030 LD TIM007
TIM 005 #0020 LD TIM000
TIM 001 #0020 LD TIM001
TIM 002 #0030 LD TIM002
TIM 003 #0020 LD 0.00 ANDNOT TIM000 ANDNOT 5.03 OUT 5.02
LD TIM000
OUT 5.06
LD 5.02 ANDNOT TIM006 LD TIM006 ANDNOT TIM007 AND TIM008 ORLD
OUT 5.04
LD TIM007 ANDNOT TIM005 OUT 5.05
LD 5.06 ANDNOT TIM001 LD TIM001 ANDNOT TIM002 AND TIM008 ORLD
OUT 5.00
LD TIM002 ANDNOT TIM003 OUT 5.01
LD 5.00
AND 5.04
OUT 5.03
LD 0.00 ANDNOT TIM009 TIM 008 #0005 LD TIM008
TIM 009 #0005 END(01)