电气控制技术课程设计指导书

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课程设计题目

（一）、水位控制系统

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：外界向水池灌水的条件是水池水位到达下限，外界停止向水池灌水的条件是水池水位到达上限。由水池向水塔灌水的条件是水塔水位到达水位下限且水池水位大于水位下限，水池停止给水塔灌水的条件是水池水位到达下限或水塔水位到达上限。 3、实验仪器

PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现水塔水位模拟控制实验步骤：

(1)把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3分别用导线接到右箱水位控制系统模拟实验上的N1、N2、N3、N4来控制L1、L2、L3、L4。L1指示水塔水位的上限、L2指示水塔水位的下限、L3指示水池水位的上限、L4 指示水池水位的下限。

PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3分别与M1、M2、M3、M4接通。按钮A按下表示水塔水位已到上限，按钮B按下表示水塔水位已到下限；按钮C按下表示水池水位已到上限、按钮D按下表示水池水位已到下限。

PLC输出O/4、O/5分别与N5、N6接通来控制L5、L6，L5亮表示外界

向水池灌水，L6亮表示从水池抽水到水塔。

(2)把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM端上，旁边的＋5V端接到此模拟实验的＋5V端，主控制器输出端所用到的输出COM口相互并联后再接到5V的地端。

(3)输入程序，检查无误后运行程序。

(4)程序运行后，L4，L5亮表示水池水量不足，外界正在向水池灌水。此时按下按钮B，指示灯L2亮表示水塔水量不足，由于水池水位低于水位下限，不准从水池向水塔抽水。当水池水超过水位下限，L4灭表示水池可以向水塔灌水，但由于水塔水位没到达上限外界仍然向水池灌水。此时L6亮，开始从水池向水塔抽水。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

水位上限A

A1 L1 L2

A2 B水位下限

COM N6

C水位上限 A3 A4

+5V

D水位下限

L3 N3

L5 +24

N1 N2

B M2

C M3

D M4

图4-1水位控制系统结构与接线插孔图

（二）、十字路口交通灯控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：程序运行后，按下“开”按钮，就能看到交通灯的模拟控制效果。如果按下“东西延时”按钮，东西方向的亮绿灯由原先的7秒增加到15秒；如果按下“南北延时”按钮，南北方向的亮绿灯由原先的7秒增加到15秒。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现十字路口交通灯的模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2分别用导线接到右箱十字路口模拟控制实验上南北方向的绿、黄、红接线端控制南北方向的绿、黄、红灯。PLC输出O/3、O/4、O/5分别接到东西方向的绿、黄、红接线端控制东西方向的绿、黄、红灯。PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3分别用导线与M1、M2、M3、M4接通。

（2）把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM端上，旁边的＋5V端接到此模拟实验的＋5V端，主控制器输出端所用到的输出COM口相互并联后再接到5V的地端。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

L3 L2

北

L6 西L6 L5 L5 L4

L3 +5V L2 COM +24V

L1 东

南开关东西延时南北延时

A3 A4

红

黄绿东N6 N5 N4 西

南N3 N2 N1 M1 M2 M3

M4 北红

黄

绿

图4-2十字路口交通灯结构与接线插孔图

（三）、数码管显示控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：先按下“开”按钮，再按“循环显示”按钮，数码管就会从0~9循环显示。按下“置数”按钮，数码管实时显示8、4、2、1编码开关所置数值。用“循环显示”和“置数”按钮来切换数码管的循环显示和置数状态。 3、实验仪器

PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现数码管显示控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4、O/5、O/6、O/7分别用导线与右箱数码管显示控制实验上的a、b、c、d、e、f、g、dot接线柱接通。

PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4、I/5、I/6、I/7分别用导线与M1、M2、M3、M4、1、2、4、8接通。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

+24V

开

编码开关

关 A2 循环显

示 A3 1

置数

M2 M1

COM

数码管

+5V

dot

a b c d e f

图4-3 数码管显示结构与接线插孔图

（四）、电梯模拟控制系统

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：运行程序时，电梯停在一楼。如按下A3，电梯从一楼到二楼，并等待再按选择楼层按钮，如再按A6按钮则电梯从二楼到四楼，然后再按A1按钮电梯会从四楼到一楼。其它情形实验者可多做几次，其具体效果与实际电梯相类似。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现电梯的模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3分别用导线接到左箱电梯模拟控制系统实验上的N1、N2、N3、N4控制L1、L2、L3、L4。L1、L2、L3、L4指示电梯当前所在楼层。

把PLC输出O/4、O/5、O/6、O/7分别用导线接到电梯模拟控制系统实验上的N5、N6、N7、N8控制L5、L6、L7、L8，L5、L6、L7、L8分别指示一层、二层、三层和四层是否有呼叫。PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4、I/5分别用导线与M1、M2、M3、M4、M5、M6接通，M1、M2、M3、M4、M5、M6提供各楼层的呼叫按钮。PLC输入I/6、I/7、I/10、I/11分别用导线与M7、M8、M9、M10接通，A7、A8、A9、A10是选择所去楼层的按钮。（2）把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM

端上，旁边的＋5V端接到此模拟实验的＋5V端，主控制器输出端所用到的输出COM口相互并联后再接到5V的地端。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。

（4）课后考虑，示例程序跟实际电梯的程序的差距，如何完善？ 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

N4 L4 N3

L3 L2

L8 N2 L1

四层

L4 A6 L3 L2 L1 M5 三层

A5 N7 M4

A4 L4 L3 L2 L1 M3 A3 二层

N6 M2

L4 A2

L3 M10 L4

L2 A10

L3 L1 M9 L2

L1 一层

L8 M8

M1 L7 L6 A8 A1

M7 L5 A7 N5 +5V

+24V

COM

图4-4电梯模拟控制系统结构与接线插孔图

（五）、装配流水线模拟控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：按下“开”按钮，按下流程1按钮，表示流程1 的操作已完成，此时流程1中的被操作对象由B传送到C准备进入流程2，然后A中取被加工对象送到流程1。加工对象经过三个流程后进入仓库H，整个加工流程结束。即由流程按钮控制A、B、C、D、E、F、G、N1指示灯的亮和灭。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现装配流水线模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4、O/5、O/6、O/7分别用实验导线与右箱装配流水线模拟控制实验上的A、B、C、D、E、F、G、N1接通，PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4与M1、M2、M3、M4、M5接通。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

+24V M3

流程1

流程2

流程3

M1 M2 COM

A3 A4 A5 A1 A2

B C

F G

开

关 +5V

N1 L1

图4-5装配流水线结构与接线插孔图

（六）、四节传送带模拟控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：按下“启动”按钮传动带开始工作，“上升”、“下降”用来改变传送带的运动方向。各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红灯点亮，按所设置的上升、下降方向依次亮到最后一节。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现四节传送带模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4、O/5、O/6、O/7分别与右箱四节传送带模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，分别指示有物体和传送带传动；PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4、I/5、I/6、I/7与M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8接通。（2）把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM端上，旁边的＋5V端接到此模拟实验的＋5V端，主控制器输出端所用到的输出COM口相互并联后再接到5V的地端。（3）输入程序，检查无误后运行程序。

（4）实验说明：绿色二极管表示传送带，红色二极管表示被传送的物体。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。

M5 N1

M2 M3 M4

启动停止上升下降

A5 L5

A1 A2 A3 A4 +24V

COM M6

+5V

M7 A7

M8 A10

图4-6四节传送带结构与接线插孔图

（七）、步进电机模拟控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：按下“开”按钮，再按“正转”按钮，电机开始正转。“正转”和“反转”按钮切换步进电机的旋转方向。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现步进电机模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4分别与右箱步进电机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5接通，PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3与M1、M2、M3、M4接通。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

+5V

L1 N1

N2 N3 L4 N4

L3 开A1

关正转+24V

反转 COM M1 M2 M3 M4

图4-7步进电机结构与接线插孔图

（八）、挖掘机模拟控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。

实验运行要求：现举例挖掘的地方在挖掘机的前方，挖的东西放到挖掘机的后方（仓库），按下“开”按钮，挖掘机开始工作：挖掘机先向前开动，左、右轮前进（L2、L4亮），接着挖掘机右转弯往前，左轮前进、右轮后退（L2、L3亮），到达挖掘地后，挖掘机的大臂下降（L6亮），接着挖斗向前（L8亮），挖住物体后挖斗向后（L7亮），挖斗挖满后大臂上升（L5亮）准备放到仓库去，循原路回去，挖掘机右转弯往后，左轮后退、右轮前进（L1、L4亮），转弯过后挖掘机左、右轮后退（L1、L3亮），快到仓库时有一个左转弯，挖掘机左轮前进、右轮后退（L2、L3亮），等到达目的地时大臂下降（L6亮），然后挖斗向前（L8亮）把物体倒出，挖掘机再循原路左转弯回去，左轮后退、右轮前进（L1、L4亮），挖掘机一轮工作结束。以后挖掘机按上步骤继续工作下去。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，PLC输入I/0、I/1与M1、M2接通。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

N1 L1

N2 L2

开

N3 L3

N4 L4

+24V 关

+5V

N6 L7

COM L8 N8

图4-8挖掘机结构与接线插孔图

（九）、运料小车模拟控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对简单系统进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

实验运行要求：L2亮表示小车处于运行状态，L3亮表示小车处于停止状态。L1亮表示小车在仓库1，L4亮表示小车在仓库2。L5、L6、L7、L8模拟小车的运动过程。按下按钮A3，小车由仓库1运动到仓库2；按下按钮A5，小车由仓库2运动到仓库1。当小车到达仓库1时，按下按钮A4小车进入仓库1并停止；当小车到达仓库2时，按下按钮A6小车进入仓库2并停止。 3、实验仪器 PLC-1B实验箱一只

采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。 4、实验内容及步骤

实验内容：用FX1N-40MR-001型PLC实现运料小车模拟控制实验步骤：

（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4、O/5、O/6、O/7分别与左箱运料小车模拟控制实验模块上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接线柱接通，PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4、I/5与M1、M2、M3、M4、M5、M6接通。

（3）输入程序，检查无误后运行程序。

个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程

序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 5、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

+24V

M3 M4

N2 N3 M5 M6 COM A3

+5V

L1 L4

L5 L6 L7 L8

M1 M2

开

关 N5 N6 N7 N8

A2 图4-9运料小车结构与接线插孔图

（十）、实物电梯控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对实物电梯模型进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，写出程序流程图。 3、实验仪器

PLC-1B实验箱一只，实物电梯模型一台，计算机一台。 4、实验设计要求

电梯模型为5层5站，操纵盘有5个选层按钮，两个开关门按钮；1和5层仅有1个外呼梯按钮，2到4层都有2个外呼梯按钮，1个向上呼梯、1个向下呼梯，井道每层均有1个位置传感信号；电梯模型主拖动升降电机和门电机均能正反转，系统控制器为三菱FX1N-40MR。电梯模型要求能根据外呼和内选信号自动运行。（可先设计电梯模型为2层2站或3层3站）

5、实验内容及步骤

下图为实物模拟电梯结构与接线插孔图：

图4-10实物模拟电梯结构与接线插孔图

从图中可知实物模拟电梯设有接线输入输出插孔（外呼内选按键和相关按键楼层指示灯）。在其内部设有轿厢和电动机，该电梯使用一台电机通过曳引绳直接控制电梯的升降。以上输入输出均按要求与相关按钮、开关、指示灯、继电器相连接，根据需要将输入COM端接24V电源负极（接地），输出COM端相互并接后再接到＋24V，电机驱动电压由电梯本身供给。电梯开门用蜂鸣器代替。（1）输入端口 S1 X000 第五层到达信号（楼层传感器） S2 X001 第四层到达信号 S3 X002 第三层到达信号 S4 X003 第二层到达信号 S5 X004 第一层到达信号 PO8 X005 第五层请求下按钮（外呼按钮） PO7 X006 第四层请求上按钮 PO6 X007 第四层请求下按钮 PO5 X010 第三层请求上按钮 PO4 X011 第三层请求下按钮 PO3 X012 第二层请求上按钮 PO2 X013 第二层请求下按钮 PO1 X014 第一层请求下按钮 PC05 X015 到第五层按钮（内选按钮） PC04 X016 到第四层按钮 PC03 X017 到第三层按钮 PC02 X020 到第二层按钮 PC01 X021 到第一层按钮 PK1 X022 开门按钮 PG1 X023 关门按钮（2）输出端口 FL5 Y000 第五层到达指示灯（层楼指示） FL4 Y001 第四层到达指示灯 FL3 Y002 第三层到达指示灯 FL2 Y003 第二层到达指示灯 FL1 Y004 第一层到达指示灯 LED Y005 电梯开门（蜂鸣器） TD Y006 电机启停（电梯启、停） ZF Y007 电机正、反转（电梯升、降） PB01 Y010 第五层请求下指示灯（外呼指示） PB02 Y011 第四层请求上指示灯

PB03 Y012 第四层请求下指示灯 PB04 Y013 第三层请求上指示灯 PB05 Y014 第三层请求下指示灯 PB06 Y015 第二层请求上指示灯 PB07 Y016 第二层请求下指示灯 PB08 Y017 第一层请求上指示灯实物电梯模型为5层5站，根据电梯动作要求，其控制流程图如下：

开始

楼层显示

外呼内选响应

比较分析启动到达外呼内选楼层

开门

延时3秒自动关门

图4-11控制流程图

实验步骤：

（1）由“开始”→“程序” →“MELSEC-F FX APPLICATIONS” →“FXGP---WIN-C”，单击。

（２）由“文件”菜单→“新文件”→“PLC类型设置”→“FX1N”→按回车键确认。

（３）把设计好的梯形图程序输入。（４）由“工具栏”菜单→“转换”。

（５）先断开实验箱电源，将输入输出接线连接好，确定通信电缆将个人计算机与可编程序控制器的串口连接,再接通电源。PLC打在停止状态（STOP状态）。

（６）由“PLC”→“传送”→“写出”→（程序传送到PLC）。（７）将PLC打在运行状态（RUN状态），观察实验工作情况。个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保

存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。

注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。

６．思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

（十一）、实物挖掘机控制

1、设计目的

(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法

(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法 (3) 练习辅助继电器和定时器的使用

(4) 利用可编程序控制器对实物挖掘机模型进行控制的过程 2、设计要求

根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，写出程序流程图。 3、实验仪器

PLC-1B实验箱一只，挖掘机模型一台，计算机一台。 4、实验设计要求

挖土机模型有四个传动系统，分别控制挖土机的前进后退，主臂左右转，主臂的挖和放和挖土机的左右转。操纵盘上共有9个按钮，分别控制以上的动作，还有一个按钮是控制自动状态和手动状态的切换。系统控制器为三菱FX1N-40MR。挖土机模型要求在自动状态下可以自动按照程序运行(时间控制)，手动状态下可以对应接钮手动运行。 5、挖土机模型实验设备简介

挖土机模型是由四个电动机驱动，分别由电动机的正反转来实现挖土机的一些基本功能。模型由一个机体和一条驱动数据线组成，如图4-12所示。

图4-12挖土机模型

机体分别由控制前进后退的电动机动M1，控制主臂抬起放下的电动机M2，控制工作台左右转的电动机M3，控制车体左右转的电动机M4来实现其基本动作。这四个电动机又分别由八个继电器控制，即K1，K2，K3，K4，K5，K6，K7，K8。电动机M1控制电路图如图4-13所示。其中两两有互锁，K1和K2互锁，K3和K4互锁，K5和K6互锁，K7和K8互锁。手动控制框图如图4-14所示。

图4-13电动机M1控制电路图

A/H 挖土机前进按下HP1 按下HP5 ` 主臂左转挖土机后退主臂放下按下HP2 手动控制按下HP6 主臂右转按下HP3 按下HP7 按下HP8 挖土机左转挖土机右转主臂抬起按下HP4 图4-14手动控制框图

本次实验是通过PLC控制挖土机工作，实验的电源是220V的交流电，插上交流电源，挖土机控制器上电源灯亮。控制器共有12个插孔和9个按键，通过接PLC的输入和输出来控制挖土机的动作。（1）按键：

HP1：手动控制开关，控制挖土机前进； HP2：手动控制开关，控制挖土机后退； HP3：手动控制开关，控制挖土机主臂抬起； HP4：手动控制开关，控制挖土机主臂下降； HP5：手动控制开关，控制挖土机主臂左转； HP6：手动控制开关，控制挖土机主臂右转； HP7：手动控制开关，控制挖土机左转； HP8：手动控制开关，控制挖土机右转； A/HP：手动/自动切换开关。（2）插孔：

P1：接PLC输出Y0，控制挖土机前进； P2：接PLC输出Y1，控制挖土机后退； P3：接PLC输出Y2，控制挖土机主臂抬起； P4：接PLC输出Y3，控制挖土机主臂下降； P5：接PLC输出Y4，控制挖土机主臂左转； P6：接PLC输出Y5，控制挖土机主臂右转； P7：接PLC输出Y6，控制挖土机左转； P8：接PLC输出Y7，控制挖土机右转； GND：接PLC实验箱GND；

A/H：接PLC输出Y10，为手动控制开关提供电源； A/HP：接PLC输入X0；

输出COM：根据需要接到+24V； P1??P8、A/H为高电平有效。（3）指示灯：

L1至L8：亮时表示对应继电器吸合；

POWER：电源指示灯；

A/H：灯亮表示手动控制有效。

系统I/O信号全部为开关量，其中：

（1）输入信号为一个开关量信号，它是控制挖土机模型自动模式与手动模式的切换。定义X0为PLC的输入单元。

（2）输出信号为八个开关量控制信号，它们分别为：挖土机的前进、后退、主臂的抬起与放下、主臂的左转和右转、挖土机前轮的左转和右转。定义Y0，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7为PLC的输出单元。

I/O和所用内部元件地址分配表输入元件及插孔代号 SB1 A/HP 输入地址 X0 功能定义自动模式与手动模式的切换按钮输出元件及输出插孔代号地址功能定义输出元件输及插孔代出号地址功能定义 K1 P1 Y0 挖土机前进继 K5 P5 电器主臂左转继电Y4 器 Y5 Y6 Y7 A/H 主臂右转继电器挖土机前轮左转继电器挖土机前轮右转继电器 K2 P2 Y1 挖土机后退继 K6 P6 电器 K3 P3 Y2 主臂放下继电 K7 P7 器 K4 P4 Y3 主臂抬起继电 K8 P8 器 Y10 为手动控制提供电源 25

输入COM端接24V电源负极（接地），输出COM端相互并接后再接到＋24V。

6、实验步骤

（1）先将挖土机模型接到控制器上，然后再将电源插上，检查电源指示灯POWER是否点亮。

（2）A/H插孔接＋24V，GND接输入COM及实验箱GND，分别按HP1至HP8按键，观察挖土机动作与前面说明是否一致。检查后将A/H与24V接线拔掉。

（3）按前面所说的说明接线，挖土机控制器上P1到P8接PLC实验箱的输出O/0到O/7，控制器上GND接实验箱输入COM，控制器上A/H接实验箱上的输出O/8，控制器上A/HP接实验箱上的输入I/0，PLC上的COM0到COM3相互并接然后接到＋24V上。编程使A/HP开关控制手动与自动状态的切换；手动控制状态时，PLC输出8为＋24V。

（4）由“开始”→“程序” →“MELSEC-F FX APPLICATIONS” →“FXGP---WIN-C”，单击。（5）由“文件”菜单→“新文件”→“PLC类型设置”→“FX1N”→按回车键确认。

（6）把设计好的梯形图程序输入。（7）由“工具栏”菜单→“转换”。

（8）先断开电源，将输入输出接线连接好，确定通信电缆将个人计算机与可编程序控制器的串口连接,再接通电源。

（9）将PLC打在停止状态（STOP状态），由“PLC”→“传送”→“写出”→（程序传送到PLC）。

（10）将PLC打在运行状态（RUN状态），观察实验工作情况。（11）自动控制状态时，要求挖土机能按一定顺序(时间控制)做前进，后退，抬臂，降臂等动作。

（12）动作受阻时，按开关将控制状态切换到手动控制状态，按相应的手动控制按键。

7、思考题

认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法，具体写出。

附录：

【课程编号】080047

电气控制技术教学大纲

Technology of Electrical Control 【学分】3 【参考学时】48 【编写】彭登峰【审核】杨声云

（一）授课对象

四年制自动化本科专业。

（二）课程的性质和地位

本课程系自动化专业限选课。电路、电子技术基础、电机与拖动基础、微机基本原理是本课程的基础，本课程可为机电一体化技术、工业生产过程自动化等课程服务，以及专业课程设计和毕业设计服务。

（三）课程教学的目标

通过对本课程的学习，可使学生获得电气元件、电气控制线路等方面的基本知识，获得电气控制线路的读图能力、分析能力和设计能力，获得PLC的硬件组成、工作原理、指令系统和程序设计方法的基本知识、基本技能，获得分析并解决简单的PLC控制工程问题的基本能力。

（四）教学内容 1．常用低压电器

重点：常用控制电器的工作原理及应用方法难点：继电器

2．电气控制线路的基本环节

（1）三相异步电动机的控制（2）直流电动机的控制（3）电动机控制的保护环节

重点：三相异步电动机的控制难点：直流电动机的控制

3．典型生产机械电气控制线路分析

（1）Ｃ６５０车床电气控制线路分析（2）Ｘ６２Ｗ型卧式万能銑床电气控制线路分析

重点：典型生产机械电气控制线路的分析方法难点：Ｘ６２Ｗ型卧式万能銑床电气控制线路分析

4. PLC概述、工作原理、指令系统、编程软件

（1）PLC概述（2）PLC的中央处理器（3）PLC的存储器（4）PLC的输入输出电路（5）PLC的编程器件（6）PLC的指令（7）梯形图编程规则（8）编程软件的使用方法

重点：PLC的基本指令难点：PLC的功能指令

5．PLC网络与通信技术。

重点：通信工作方式难点：PLC网络 6. PLC应用举例

重点：基本程序设计方法难点：PLC控制系统设计

（五）教学实践环节安排

培养与提高学生进行科学实验的能力，理论与实践相结合、自学能力、实验调试与动手实践能力、思维判断能力、表达书写能力、简单设计能力。通过对实验现象的观测，使学生进一步掌握《电气控制技术》实验的基本调试方法和基本实验技能，加深对《电气控制技术》理论知识的理解和掌握。实验编号实验学时 2 2 3 3 合计 10 实验类型实验内容备注 1 2 3 4 实验一、三相异步电动机起动、停止、点动、可逆运转及行程控制实验二、三相异步电动机降压起动及制动控制实验三、PLC的应用控制实验1-多台电动机控制等实验四、PLC的应用控制实验2-液体混合控制等验证性验证性设计性设计性 10H 必选必选必选必选其中必修学时：（六）教学方式与习题要求

本课程教学采用的课堂教学为主，可使用多媒体教学。

习题是本课程重要的教学环节。留有一定数量的课外习题，使学生通过习题巩固和深化课程内容的理解，培养运算能力和分析问题的能力。批改要求三分之一以上。

（七）考核办法

采用期终闭卷考试。平时及实验成绩占30%，期终考试成绩占70%

（八）推荐教材或讲义及主要参考书

1．方承远主编，《工厂电气控制技术》，机械工业出版社，2006年，第三版。 2．郁汉琪主编，《电气控制与可编程序控制器》，东南大学出版社，2003年，第一版。

3．郁汉琪主编，《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》，高等教育出版社。2001年，第一版。

（九）学时分配

其中序号教学内容学时分配讲授实验上机其他实践 1 2 3 4 常用低压电器电气控制线路的基本环节典型生产机械电气控制线路分析 PLC概述、工作原理、指令系统、编程软件 5 6 PLC网络与通信技术 PLC控制系统应用设计举例 2 14 48 2 8 38 6 10 4 12 4 12 4 8 4 12 4 合计（十）其他说明

【课程编号】080047

《电气控制技术》实验教学大纲

Technology of Electrical Control

【是否独立设课】否【实验学时】10 【编写】彭登峰【审核】杨声云

一、授课对象

四年制自动化本科专业。二、课程类型专业限选课。

三、实验的性质、目的与任务

1、实验性质

《电气控制技术》实验是一门专业课实验，是自动化专业的学生接收电气工程实验能力培养的开端，要求学生通过本课程的实验，得到从事电气工程实验的基本训练。

2、实验的目的

培养与提高学生进行科学实验的能力：理论与实践相结合、自学能力、实验调试与动手实践能力、思维判断能力、表达书写能力、简单设计能力。

3、实验的任务

通过对实验现象的观测，使学生进一步掌握《电气控制技术》实验的基本调试方法和基本实验技能，加深对《电气控制技术》理论知识的理解和掌握。四、实验内容与学时分配实验编号 1 2 3 4 30

实验内容实验一、三相异步电动机起动、停止、点动、可逆运转及行程控制实验二、三相异步电动机降压起动及制动控制实验三、PLC的应用控制实验1-多台电动机控制等实验四、PLC的应用控制实验2-液体混合控制等实验学时 2 2 3 3 实验类型备注验证性验证性设计性设计性必选必选必选必选合计五、实验内容与实验要求

10 其中必修学时：10H 实验一三相异步电动机起动、停止、点动、可逆运转及行程控制实验要求：

1、了解按钮、交流接触器、行程开关、热继电器和时间继电器的基本结构和动作原理。

2、掌握三相异步电动机直接起动、顺序起动及时间控制的工作原理、接线及操作方法

３、掌握三相异步电动机正反转及行程控制的工作原理、接线及操作方法。实验二三相异步电动机降压起动及制动控制实验要求：

1、了解按钮、交流接触器、速度继电器、热继电器和时间继电器的基本结构和动作原理。

2、掌握三相异步电动机制动控制的工作原理、接线及操作方法

３、掌握三相异步电动机星形—三角形换接起动控制的工作原理、接线及操作方法。

实验三 PLC的应用控制实验1-多台电动机控制等

该实验设计要求：由实验室提供相关实验仪器，由学生画出输入输出接口电路并分别编出梯形图程序并实验调试。

实验要求：

1、掌握小型PLC编程操作及程序输入方法。

2、通过编程操作，掌握对用户程序的编辑及监视程序运行状态。３、掌握PLC的硬件接线方法。

4、掌握用可编程控制器实现对电动机等控制的模拟实现方法。实验四 PLC的应用控制实验2-液体混合控制等

该实验设计要求：由实验室提供相关实验仪器，由学生画出输入输出接口电路并分别编出梯形图程序并实验调试。

实验要求：

1、熟悉PLC编程原理及方法

2、掌握液体混合控制技巧及模拟实现方法。

六、主要参考书

[1] 方承远主编，《工厂电气控制技术》，机械工业出版社。2006年，第三版。 [2] 郁汉琪主编，《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》，高等教育出版社。2001年。

[3]浙江大学方圆科技产业有限公司《可编程序控制器实验箱(三菱)实验指导书》2002年。

【课程编号】080114

电气控制技术课程设计教学大纲

Course Project for Technology of Electrical Control

【学分】1 【学时】1周【编写】彭登峰【审核】杨声云

（一）授课对象

四年制本科自动化专业

（二）课程的性质和地位

电气控制技术课程设计是自动化专业实践性教学环节，让学生接收电气工程实验能力培养。要求学生通过本课程的实验，了解“从事科学实验的主要过程及基本调试方法”，从而得到“从事科学实验的基本训练”。通过本次课程设计可以增加学生与社会实际生产活动的紧密程度，提高学生在社会上的科技竞争力，引导学生综合应用已经学过知识去分析解决工程实际问题，增加学习兴趣，激发学习的主动性。

（三）课程教学的目标

１.学习用可编程控制器进行电气模拟控制系统的设计方法，掌握系统设计的总体框架和一般步骤；

２.由实验室提供相关实验仪器，由学生设计主电路、输入输出接口电路、分别编出梯形图程序并实验调试；

３.掌握一个典型的系统综合设计方法。

（四）教学内容

首先由教师集中讲授课程设计的课题、方法、要求，下达课程设计的任务，学生按给定的题目进行选题和课程设计，在教师的指导下，独立完成设计任务，提交完整的课程设计报告。

下列题目可供选择，至少选择其中一个题目，独立完成。

1．水位控制系统模拟设计

利用可编程序控制器实现水塔水位模拟控制的过程，设计主电路、输入输出接口电路、编出梯形图程序并实验调试。

2．十字路口交通灯模拟设计

利用可编程序控制器实现十字路口交通灯模拟控制的过程，设计输入输出接口

电路、编出梯形图程序并实验调试。