可编程控制器及应用》课程实验指导书

可编程控制器及应用》课程实验指导书

可编程控制器及应用》课程实验指导

一、课程基本情况

课程名称：可编程控制器及应用

课程类别：核心

学分：2

总学时：32

讲授学时：24

实验学时：8

上机学时：6

二、课程性质与作用

可编程控制器是综合了计算机技术、自动化控制技术和通讯技术的一种以微处理器为核心的新型通用自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、编程简便、操作灵活、适合于工业环境的特点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面得到普遍应用。可编程控制器是现代工业控制的三大支柱之一（PLC、机器人、CAD/CAM）。

可编程控制器是自动化、测控技术与仪器、电气工程与自动化专业的一门专业必修课。主要研究可编程控制器方面知识和培养工程综合实践能力。学生需要了解PLC的基本原理和结构组成，掌握PLC指令系统、梯形图、PLC编程的规则和编程的方法，能应用PLC进行控制系统设计。

三、实验教学内容与安排

项目序号：1

项目名称：定时计数器实验

学时：2

项目类型：设计

每组人数：2

项目内容：有两台交流电动机，按下启动按钮，启动电机1运转，运转时间为10秒，10秒后电机1停止，自动启动电机2运转，运转时间为6秒，6秒后电机2停止，自动启动电机1运转，运转时间为10秒……，周而复始，两台电机定时交替运转。任何时候按下停止按钮，必须强制停止两台电机运转。

要求：根据实验内容要求编写PLC梯形图程序，编译并下传到PLC，运行程序，检查运行结果。

项目序号：2

项目名称：交通灯控制实验

学时：2

项目类型：设计

每组人数：2

项目内容：

1、信号灯受一个起动开关控制，起动开关接通时，系统开始工作。

2、南北红灯亮10秒，同时东西绿灯亮8秒，到8秒时，东西绿灯熄灭，东西黄灯亮；

3、东西黄灯亮2秒，当东西黄灯熄灭时，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮；

4、东西红灯亮15秒，同时南北绿灯亮13秒，到13秒时，南北绿灯熄灭，南北黄灯亮；

5、南北黄灯亮2秒，当南北黄灯熄灭后，南北红灯亮，东西绿灯亮。

开该层），同时上升或下降指示灯

亮；6、电梯到达该层后停留一段时

间（可视为5S），呼叫指示灯和上升、

下降指示灯熄灭；7、若电梯在某层

停留时，另一层呼叫按钮按下，电

梯先响应该层呼叫，再响应另一层

呼叫。8、电梯运行过程中，若按下

停止按钮，电梯立即停止运行，各

层呼叫指示灯和上升、下降指示灯

熄灭。

实验内容：设计一个三层电梯控制系统，包括呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯。当某层呼叫按钮按下时，对应呼叫指示灯亮并保持到该呼叫被响应，同时上升或下降指示灯亮。电梯到达该层后停留一段时间，呼叫指示灯和上升、下降指示灯熄灭。若电梯在某层停留时，另一层呼叫按钮按下，电梯先响应该层呼叫，再响应另一层呼叫。电梯运行过程中，若按下停止按钮，电梯立即停止运行，各层呼叫指示灯和上升、下降指示灯熄灭。在实验中，我们用某层的行程开关动作模拟电梯到达或离开该层。我们需要编写PLC梯形图程序，编译并下传到PLC，运行程序，检查运行结果。

实验内容：设计一个三人抢答器控制系统，包括抢答信号灯和抢答按钮。主持人按下启动按钮，抢答信号灯亮。10秒内无人抢答，本题作废，同时抢答信号灯灭。抢答灯亮后，先按下抢答按钮的选手前面的抢答灯亮。在主持人没按下启动按钮时，提前按下抢答按钮的选手被判犯规，其前面的犯规灯亮。主持人按下复位按钮，抢答灯和犯规灯灭。我们需要编写PLC梯形图程序，编译并下传到PLC，运行程序，检查运行结果。

实验内容：设计一个三相电机Y-△减压启动控制系统，包括启动按钮、停止按钮和过载保护。按下启动按钮，接通三相电，Y形启动，运转8秒后Y形启动结束，△形启动。任何时候按下停止按钮或过载保护，电机停止运转。我们需要编写PLC梯形图程序，编译并下传到PLC，运行程序，检查运行结果。

1.连接电路：将输入接线区域的X0、X1端子和装配流水线控制模拟区域的“启动”、“停止”端子相连，并检查电路连接是否无误。

2.编写梯形图程序：根据实验内容要求，编写PLC梯形图程序。

3.绘制梯形图：在CX-Programmer软件中绘制梯形图，注意设备名称可根据需要任意给定，但设备类型必须是CP1H，CPU类型必须是X或XA型，由具体实验箱决定。

4.编译并下传到PLC：编译并下传梯形图程序到PLC，启动运行模式，运行程序，检查运行结果。

5.实验报告：撰写实验报告，包括控制要求、I/O资源分配表、程序流程图、梯形图、实验结果、实验思考题解答等内容，其中实验结果包括实验接线图、能说明实验结果的图片和结论。

6.思考题解答：回答实验思考题，包括如何改变两台电机的运行时间、电路中自锁和互锁部分的作用以及如何实现两台电机交替运行5个周期后自动停止。

实验二是交通灯控制实验，旨在让学生掌握CP1H PLC控制系统梯形图设计的一般方法和基于PLC的交通控制系统设计方法。实验设备包括CP1H PLC实验箱和PC机。实验原理是根据实验控制要求，分析输入输出信号并分配PLC端子号，画出程序流程图和梯形图，用CX-Programmer编程软件将梯形图输入计算机并保存，将梯形图下载到PLC上，调试运行，直到满足控制要求。实验内容包括控制要求和实验步骤。控制要求包括信号灯的控制和紧急情况的处理。实验步骤包括连接电路、编写梯形图程序、绘制梯形图、编译并下传到PLC、实验报告和思考题解答。思考题解答包括如何改变两台电机的运行时间、电路中自锁和互锁部分的作用以及如何实现两台电机交替运行5个周期后自动停止。

本实验是通过CP1H PLC控制系统，实现三相电机Y-△减压启动的过程。在此过程中，需要了解PLC控制系统的梯形图设计方法，并熟悉CX-Programmer软件的使用。

四、实验步骤

1、关断电源，将CP1H PLC与计算机通过USB接口相连，并按照以下步骤进行连线： 将输入接线区域的XCOM端子与输出接线区域的GND端子相连；

将输出接线区域的+24V端子与装配流水线控制模拟区域的XCOM端子相连；

将输出接线区域的GND端子与交通灯控制模拟区域的GND端子相连；

将输入接线区域的X0、X1、X2（或其他可用端子）端子与装配流水线控制模拟区域的“启动”、“停止”、“移位”端子相连；

将输出接线区域的Y0、Y1、Y2（或其他可用端子）端子与交通灯控制模拟区域的G1、Y1、R1端子（对应东西方向的绿灯、黄灯、红灯）相连；

将输出接线区域的Y10、Y11、Y12（或其他可用端子）端子与交通灯控制模拟区域的G2、Y2、R2端子（对应南北方向的绿灯、黄灯、红灯）相连；

2、根据实验内容要求，编写PLC梯形图程序；

3、在CX-Programmer软件中绘制梯形图（设备名称可任意给定，但设备类型必须是CP1H，CPU类型必须是X或XA型，由实验箱决定）； 4、编译并下传程序到PLC，启动运行模式，运行程序，检查运行结果。

5、检查电路连接是否正确，打开电源。

五、实验报告要求

实验报告应包括控制要求、I/O资源分配表、程序流程图、梯形图、实验结果、实验思考题解答等内容。实验结果应包括实验接线图、能说明实验结果的图片和结论。

六、思考题

如果将要求中的紧急处理开关换为按钮形式，应如何改进梯形图？

本实验的目的是通过CP1H PLC实验箱和PC机，实现一个基于PLC的抢答系统控制。首先根据控制要求，确定输入和输出信号，分配PLC端子号，并绘制程序流程图和梯形图。然后使用CX-Programmer编程软件编写程序，并将其下载到PLC上，进行调试运行，直到满足控制要求。

二、实验设备和材料

CP1H PLC实验箱一台 PC机一台

三、实验原理

根据实验控制要求，分析有几个输入信号，几个输出信号，然后给这些输入/输出信号分配PLC端子号，画出程序流程图，然后画出梯形图，在PC机上用CX-Programmer编程软件将梯形图输入计算机并保存，将梯形图下载到PLC上，调试运行，直到满足控制要求。

四、实验内容及步骤

1、实验内容

控制要求：

主持人按下启动按钮，此时“抢答信号”灯亮。10S内无人抢答，本题作废，同时“抢答信号”灯灭。

抢答灯亮后，先按下“抢答按钮”的选手前面的“抢答”灯亮。

在主持人没按下启动按钮时，提前按下“抢答按钮”的选手被判犯规，其前面的“犯规”灯亮。

主持人按下“复位”按钮，“抢答灯”和“犯规灯”灭。

2、实验步骤 2.1 关断电源，通过USB接口将CP1H PLC和计算机相连，并按以下步骤连线：

输入接线区域的XCOM端子和输出接线区域的GND端子相连；

输出接线区域的+24V端子和装配流水线控制模拟区域的XCOM端子相连；

输出接线区域的端子（CP1H PLC实验箱中端子Y0-Y7对应PLC CIO区域地址100.00-100.07）和控制模拟区域(自选)的端子相连；

输入接线区域的端子(CP1H PLC实验箱中端子X0-X7对应PLC CIO区域地址0.00-0.07）和控制模拟区域(自选)的端子相连。

检查电路连接无误后，方可打开电源。

2.2 根据实验内容要求，编写PLC梯形图程序；

2.3 在CX-Programmer软件中绘制梯形图（注意设备名称可根据需要任意给定，但设备类型必须是CP1H，CPU类型必须是X或XA型，由具体实验箱决定）；

2.4 编译并下传到PLC，启动运行模式，运行程序，检查运行结果。