电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)实训项目单项目10
姓名
班级
学号
日期
指导教师 0
项目编号 10
名称
项目十 加工中心刀库捷径方向选择控制
项目学时
2学时
课程名称 电气控制与PLC 应用 教材名称 电气控制与PLC 应用 成绩
目的
知识目标
掌握PLC 数据传送类功能指令的应用。
技能目标
能够完成数控加工中心刀库捷径方向选择PLC 控制的程序设计。
能够完成直流电动机正、反转控制电路设计。
能够完成PLC 的I/O 端口配置及端口连接；PLC 与计算机的通讯设置。
一、实训项目原理
数控加工中心的刀库由步进电动机或直流电动机控制，如图1所示为回转式加工中心刀库工作台模拟装置，上面设有8把刀，每把刀均有相应的刀号地址，分别为1、2、…、8。
刀库由小型直流电动机带动低速转动，转动时，将有霍尔开关检测信号，反映刀号位置。
在图1所示的加工中心刀库模拟装置中，分别有控制直流电动机旋转的CW ／CCW 即正、反转信
图2 加工中心刀库控制程序流程图
图1加工中心刀库模拟装置示意图
姓名班级学号日期指导教师0
姓名班级学号日期指导教师0
姓名班级学号日期指导教师0
图3 PLC与加工中心刀库控制装置电气接口线路图
刀库直流电动机的正、反转如用一个CCW或CW控制是不行的，必须分别用两个触点才能将24 V 电源引入直流电动机两端，如图4所示，这样才能保证电动机可靠地正、反转。
图7-23直流电动机正、反转电气接线图
4．接通PLC电源及加工中心刀库演示装置的24 V电源。
将PLC置于运行状态，观察加工中心刀库实际运转的情况并记录。
姓名班级学号日期指导教师0。
【ch010】FX3U系列PLC的特殊功能模块及其应用
特殊功能模块的应用实例
硬件电路及分析
01
在本例中，由于变频器的速度控制信号是电压信号，属于模拟量，因此需要使用
FX3U-4DA。由表10-4可以看出，在输出模式0时，数字量0~32000对应模拟量
DCO~10V，同时在变频器中对应频率О~50Hz（使用三菱A700变频器，设置参数
Pr.125=-50)，那么可以列表进行说明，如表10-9所示。验布机的5种工作速度与
模拟量及数字量的对应关系（数字量640对应模拟量0.2VHz）如表10-10所示。
特殊功能模块的应用实例
根据表10-9绘制出验布机控制系统输入/输出接线图， 如图10-18所示。
特殊功能模块的应用实例
2.程序设计
02
验布机通过X001~X005分别将数字量6400、12800、19200、25600、32000
4路模拟量输出模块
4路模拟量输出模块
1.BFM及分配
FX3U-4AD和FX2N-4AD是4路模拟量输入模块，两者都可以应用于 FX3U系列PLC，二者的特性对比如表10-1所示。
4路模拟量输出模块
FX3U-4DA的 BFM一览表如表10-5所示。
4路模拟量输出模块
在 BFM#0中写入十六进制4位数字H口口口口使各通道初始化，4位数字中的最低位数 控制通道CH1，最高位数控制通道CH4。HD口口口中的每位数值表示的含义如表10-6 所示。其余BFM的内容请参阅模拟量控制手册。
02
PART TWO
特殊功能模块 的读写操作
特殊功能模块的读写操作
三菱PLC的CPU在模块内存中为特殊功能模块分配了一个数据缓冲区 BFM，用于特殊功 能模块和CPU之间的通信。三菱PLC有两条专门的指令用于对BFM进行读写，即FROM指 令和TO指令。对于FX3U系列PLC，也可以采用直接指定方法来读写BFM的数据，这种方 法是适用于FX3U-4AD等模块的专用方法。
电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)实训项目单项目3
姓名班级学号日期指导教师0项目编号 3 名称项目三电动机的正转、反转及点动控制项目学时2学时课程名称电气控制与PLC应用教材名称电气控制与PLC应用成绩目的知识目标进一步熟悉一些常用的控制电路，加深理解这种基本控制线路的工作原理。
技能目标学会三相异步电动机正、反转控制线路的接线，掌握电动机点动控制电路。
一、实训项目原理1．生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行。
如机床工作台的前进与后退，主轴电动机的正转与反转，电梯的升与降等，这就要求电动机既能够正转，又能够反转。
另外，对于某些设备为了能实现快速调整，还需要电动机具有点动控制。
图示为三相异步电动机正、反转及点动控制实训的控制电路。
图1三相异步电动机正、反转及点动控制电路2．三相异步电动机只要改变三相电源进线的任意两相的相序，电动机即可反转。
图示实训电路中采用了两个接触器KM l和KM2，分别担任正转和反转的任务。
SB3为正转按钮，SB4为反转按钮。
两个接触器KM l和KM2采用互锁关系的接法，以保证电路的可靠工作。
当SB3按下，继电器KA通电吸合并自锁，KA的另外一个常开触点闭合使KM l通电吸合，同时互锁住KM2，使电动机正转；当SB4按下，KM2通电吸合并自锁，同时互锁住KM l，使电动机反转。
3．在控制电路中增加了一个点动按钮SB2，主要是实现电动机的点动控制。
4．三相异步电动机采用星型接法。
二、学生知识与能力准备1．认真阅读实训指导书，熟悉实训电路。
2．掌握主电路的工作原理，熟悉操作步骤。
3．掌握电动机正反转及点动控制电路的工作原理及实训操作步骤。
姓名班级学号日期指导教师0姓名班级学号日期指导教师0。
电气控制与plc应用实训任务书1
《电气控制与PLC应用》课程实训任务书一一、任务书课题全自动洗衣机PLC自动控制二、设计目的1．进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力。
2．掌握一般生产机械电气控制系统的设计方法。
3．掌握一般生产机械电气控制系统的施工设计、安装与调试方法。
4．培养查阅图书资料、工具书的能力。
5．培养工程绘图、书写技术报告的能力。
三、设计任务及要求1．掌握PLC工作原理、编程及调试方法以及在生产设备中的应用技术。
2．根据机床的加工工艺要求，制定合理的设计方案。
3．正确选用PLC，确定输入、输出设备。
4．PLC的 I / O点分配，并绘制其连接图，以及其它外部硬件图。
5．设计PLC控制程序①绘制系统功能表图②设计梯形图，并加以注释③模拟调试6. 绘制有关图纸：（均用三号图纸）①电气原理图②控制板内电器接线图③控制台面板图④电气互连图7．编写设备的电气工作原理说明及其使用说明。
四、设计时间安排（共1周）五、设计参考书1．教材《电气控制与PLC应用》2．《可编程序控制器原理及应用》3．《西门子系列PLC使用手册》4．其它参考书：家用电器设计手册、低压电器手册等相关图书（可到院图书馆借阅）附录：全自动洗衣机的自动控制要求全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。
内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。
进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。
排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。
洗涤时由洗涤电动机驱动波盘的正、反转定时往复来实现，此时脱水桶并不旋转。
脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。
高、中、低水位控制开关分别用来检测高、中、低水位。
启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水。
排水按钮可用来实现手动排水，此时洗衣机只处于电源接通状态而非洗涤和脱水状态（洗涤和脱水状态时不能实现手动排水）。
《电气控制与PLC》实训大纲
〈电气控制与PLC实训〉教学大纲实训名称：电气控制与PLC实训实训周数：2周实训学分：2课程的类别：专业课课程的性质：必修课适用专业：自动化、测控一、实训的性质和任务随着科技的发展，PLC的应用越来越广泛，为辅助《电气控制与PLC》这门课程的学习，加强学生对该门课程的认识和理解；增强学生实际动手能力，使学生更深层次理解电气控制原理，掌握PLC常用指令的功能、编程方法，安排两周实训课程。
《电气控制与PLC实训》是我系自动化、测控专业学生理论联系实际和培养实际操作技能的重要专业课，是基于理论学习之上、旨在锻炼学生实际动手能力，培养学生的设计兴趣，逐步深入，最后达到学生能独立设计开发PLC控制系统的教学目的。
通过本课程的学习，学生应熟练掌握常用低压电器的选型及应用、PLC控制系统设计的方法及外部接线方法、利用PLC编程软件进行程序设计的方法。
二、实训教学目标1．巩固和加深已学的理论知识；2．掌握PLC控制系统的设计步骤及设计内容；3．学会使用GX Developer 或ＳＴＥＰ７编程软件进行程序设计及系统调试。
4．培养学生综合运用所学的理论知识和基本技能的能力，尤其是培养学生把理论和实际结合起来分析和解决问题的能力。
适应实际生产的需要。
培养出一批既有理论知识又有实际动手能力的人才。
5．培养学生的创新意识和团队合作精神，培养热爱科学、实事求是的学风，加强职业道德意识。
三、实训的主要内容1.电气控制部分（1）元器件的结构原理、使用条件、检测及安装；（2）控制线路的设计、接线及操作过程；（3）控制电路的检测与调试。
2.PLC部分（1）PLC的工作原理和编程方法；（2）实训课题的工艺分析、系统配置及梯形图的设计；（3）PLC外部电路的设计与接线；（4）GX Developer或ＳＴＥＰ７编程软件；（5）控制程序的仿真调试与系统联调；（6）PLC控制系统的设计步骤及设计内容。
四、实训的基本要求1. 根据实训课题，了解工艺要求，掌握电气控制元器件的选择、测试和安装。
FX3U系列PLC应用技术项目教程 项目三 FX系列PLC常用功能指令的应用
源操作数
X000
FNC20 (D)ADD(P)
[S1.] D10
[S2.] [D.] D12 D14
目标操作数
步序 操作码 操作数
0 LD
X000
1 (D)ADD(P) D10 D12 D14
助记符
14 ……
数据长度 D表示32位
执行方式 P脉冲执行
图3-1 功能指令的表达形式
2022年2月18日星期五 4
[S.]，当源操作数不止1个时，可用[S1.]、[S2.]等表示。
目标操作数D。执行指令后数据被刷新的操作数，若使用变址功能时，表
示为[D.]，当目标操作数不止1个时，可用[D1.]、[D2.] 等表示。
其它操作数m、n。补充注释的常数，用K（十进制）和H（十六进制）表示
，两个或两个以上时可用m1、m2、n1、n2等表示。
本任务以8组LED灯组成的循环点亮流水灯为例，来分析如何利用PLC实现 其控制。为此，我们首先来学习功能指令的基本知识及应用。
2022年2月18日星期五 3
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项目三
任务一 流水灯的PLC控制
二、知识链接
（一）功能指令的表达形式
➢ 功能指令的编号和助记符
功能指令的编号
32位运算时V和Z组合使用，V为高16位，Z为低16位。
X000 [ MOV K8 V0]
X001 [ MOV K4 Z0]
X002 [ MOV D0V0 D10Z0]
V0=(8 )
Z0=(4 )
(D8)→(D14)
图3-4 变址寄存器的使用
2022年2月18日星期五 11
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电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)课程教案情境1
《电气控制与PLC应用》课程教案授课班级：学习情景三相异步电动机Y-△降压起动PLC控制实现项目名称电动机基本控制电路的PLC控制实现授课时数2学时教学地点多媒体实训室E-221教学目标1、能依据所控制电动机的接触器-继电器控制电路，确定控制器件和被控器件，分析电路实现的功能；2、能根据各元器件在电路中的作用和功能，完成PLC控制的硬件电路配置；3、能根据电气控制电路设计并优化梯形图或指令程序；4、熟练掌握程序的运行与调试，实现任务所提出的要求。
教学重点接触器-继电器法编程，主控指令教学难点电路中各元器件与PLC软元件之间的对应关系，梯形图的设计与优化教学媒体PPT与FLASH动画等多媒体课件教学方法教学内容教学时间学生行动1、问：FLASH动画提出问题课件展示（1）控制要求按下启动按钮，三相异步电动机M的定子绕组如图(a) 中Y形连接，定子绕组以220V电压启动；启动一定时间后定子绕组按图(a)中△形连接，其定子绕组以380V额定电压正常运行。
按下停止按钮，电动机M停止运行，要求电动机有过载、短路等保护环节。
该电路的动作原理？PLC控制与接触器继电器控制有何区别？PLC控制取代接触器继电器控制的哪一部分？(a)电动机绕组连接图20分钟疑:(b) 三相异步电动机Y-△降压起动控制图2、引：解析任务（2）分析控制器件和被控器件，确定有多少输入和输出信号？写出I/O分配？时间继电器在ＰＬＣ控制中如何表示？画出I/O端口接线图。
控制器件：作为PLC的输入信号：被控器件：作为PLC的输出信号其它内部软元件：用PLC的辅助继电器M、定时器T 、计数器等软元件PLC输入输出点分配表内部软元件分配表器件名名称代号内部元件编号时间继电器KT T0（3）由（2），可以画出三相异步电动机Y-△降压起动输入输出接线图输入信号输出信号器件名称输入点编号器件名称输出点编号停止按钮SB1 X0 接触器KM1Y0启动按钮SB2 X1 接触器KM2Y1过载保护FR X2 接触器KM3Y215分钟思：3、点：解析关键点（4）分析控制过程，画出工作流程图或时序图1）弄清各被控器件的启动条件和停止条件，得到正常启停时序：2）弄清各被控器件特殊启动条件和停止条件如电动机运行过程中出现过载，热继电器动作，则电动机马上停止运行，起故障停机作用。
PLC电工实训项目内容
实训项目基本规划环节1：电气控制实训实训基本内容：三相异步电动机点动控制电路的安装接线。
（1）实验所需电气元件明细表：（2）电气原理图1（a）电路原理图点动控制电路中，由于电动机的启动停止，是通过按下或松开按钮来实现的，所以电路中不需要停止按钮；而在点动按制电路中，电动机的运行时间较短，无需过热保护装置。
控制电路如图1(a)所示。
当合上电源开关QS时，电动机是不会起动运转的，因为这时接触器KM线圈未能得电，它的触头处在断开状态，电动机M的定子绕组上没有电压。
若要使电动机M转动，只要按下按钮SB，使接触器KM通电，KM在主电路中的主触头闭合，电动机即可起动，但当松开按钮SB时，KM线圈失电，而使其主触头分开，切断电动机M的电源，电动机即停止转动。
在电路中，我们用一个控制变压器来提供控制回路的电源，控制变压器的主要作用是将主电路较高的电压转变为控制回路较低的工作电压，实现电气隔离。
要注意的是变压器的副边要加一个熔断器，否则副边控制回路的短路会将变压器烧毁。
（3）安装接线按照图1（b）选择熔断器FU、空气开关QS、接触器KM、按钮SB后开始接线，动力电路的接线用黑色，控制电路的接线用红色，接线工艺应符合要求。
在通电试车前，应仔细检查各接线端连接是否正确、可靠，并用万用表检查控制回路是否短路或开路、主电路有无开路或短路。
注意：当线路都接好后，测U12，V12两相的电阻时，电阻很小（约为20几Ω）但不等于0Ω，这并不是表示短路，这个阻值是变压器输入绕组两端的阻值，可以在不接上变压器之前进行测量或者将万用表打到阻值较小的档，同理在测控制回路时也是这样。
图1(b) 点动控制电路接线图（4）检测与调试检查接线无误后，接通交流电源，“合”上开关QS，此时电机不转，按下按钮SB，电机即可起动，松开按钮电机即停转。
若电机不能点动控制或熔丝熔断等故障，则应分断电源，分析排除故障后使之正常工作。
环节2：测量电路安装实训实训基本内容：电度表原理与接线、三相三线制电度表的直接接线。
电气控制与plc应用综合实训装置实训指导书(学生版)
电气控制与PLC应用综合实训装置实训指导说明书长沙市电子器材有限公司二〇〇九年八月目录技术说明 (2)实训一电动机点动控制和自锁控制 (4)实训二电动机双重联锁正反转控制 (7)实训三电动机顺序控制 (10)实训四三相异步电动机星-三角起动控制 (13)实训五 PLC基本指令的编程练习 (15)实训六 PLC控制LED数码显示控制 (20)实训七 PLC控制彩灯闪烁显示控制 (21)实训八 PLC控制电动机星-三角起动控制 (22)实训九 PLC控制机械手动作模拟控制 (24)实训十 PLC控制十字路口交通灯模拟控制 (26)实训十一 PLC控制三层电梯模拟控制 (28)实训十二 PLC控制全自动洗衣机模拟控制 (30)技术说明一、概述“电气控制与PLC应用综合实训装置”是专为目前我国各院校开设的“可编程控制器技术”和“电气控制”课程配套设计的，它由实验桌、电源控制屏、实训组件等组成，集继电控制系统、可编程逻辑控制系统于一体。
在本装置上，可以直接进行三相异步电动机的各种电气控制，可直观地进行PLC的基本指令练习、PLC实际应用的模拟实验及实物实验与有关的电气控制实验。
主机配备采用三菱FX系列可编程序控制器。
电源部分设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电超过一定值，即切断电源，对人身安全起到一定的保护作用。
二、实验装置1、装置特点：（1）设有电源总开关和漏电保护装置以确保操作和人身安全。
（2）装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新产品，只需添加部件即可。
（3）实验项目齐全，包含了继电控制系统及PLC控制系统两大类。
（4）采用三菱FX系列可编程序控制器，功能强大、性能优越，采用模块化设计，组合灵活，用户可根据不同的需要组成不同的控制系统。
（5）实验现象形象逼真，通过本实验装置的训练，学生可快速适应工业现场的工作环境。
2、包含部件：1）实验桌实验桌采用铁质喷塑结构，桌面为防火耐磨高密度板，有极为宽敞的工作台面。
PLC应用技术实训指导书10级机电专业
PLC应用技术实训指导书（三菱FX2N系列PLC）电子与电气工程系2011年3月目录自制实训设备元件分布图 (3)实训项目一基本指令练习 (4)实训项目二直流电机正反转控制 (5)实训项目三滑块自动往返循环计数控制 (6)实训项目四滑块手动/自动运行控制 (7)实训项目五电机顺序启动与停止控制 (8)实训项目六抢答器控制 (10)实训项目七天塔之光控制 (11)实训项目八数码管循环显示 (18)实训项目九机械手控制 (19)实训项目十装配流水线控制 (24)实训项目十一四节传送带控制 (26)自制实训设备元件分布图3实训项目一基本指令练习一、实训目的1．熟悉自制实训装置。
2．熟悉使用手持编程器HPP。
二、实训设备自制实训装置、手持编程器、PLC及导线等三、实训内容及步骤1．观察本实训装置的PLC的型号，画出其对应的接线端子分布图。
2．用万用表测量开关电源输出的电压值，并记载。
3．观察24V继电器的，画出其触点构成与端子编号。
4．观察本实训台中的接近开关类型，并画出与PLC的接线图。
5．用HPP将程序输入到PLC内。
6. I/O分配并画出与PLC的外部接线图，按照接线图完成PLC于与输入输出装置的连接，认真检查，确保正确。
7．调试程序，是否与控制控制要求一致。
实训项目二直流电机正反转控制一、实训目的1．掌握电机正反转的主电路和控制电路接线。
2．熟悉使用手持编程器HPP。
二、实训设备自制实训装置、手持编程器、PLC及导线等三、实训面板图四、控制要求按下正转按钮，正转继电器动作，电机通过丝杆拖动滑块持续右移，红灯亮；按下反转按钮，反转继电器动作，滑块持续左移，绿灯亮。
任何时候按通知按钮，则电机停止滑块不动。
五、实训内容及步骤1．I/O分配2．画出直流电机正反转主电路与PLC的I/O接线图。
3. 按照接线图完成PLC于与输入输出装置的连接，认真检查，确保正确。
4. 用手持HPP正确输入程序。
5. 调试程序是否与控制要求一致。
电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)习题答案机工版
习题答案项目一习题及思考题1.答：①用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。
②用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。
2.答：熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。
当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。
熔管用于安放熔体。
3.答：①根据使用场合，选择按钮的型号和型式。
②按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。
③按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。
④按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。
⑤带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。
4.答：交流接触器有电磁机构、触点机构和灭弧系统等组成。
5.答：热继电器是利用电流热效应原理进行工作的保护电器，可用作电动机长期过载、断相及电流不均衡的运行保护，但它由于热惯性，当电路短路时不能立即使电路断开，因此不能作短路保护。
6.答：其图形符号如下：熔断器FU，复合按钮通电延时型时间继电器：接触器：中间继电器：7. 答：组合开关：额定电压380V；控制电动机则额定电流IN ≥(1.5～2.5)IDN，故可取25A或40A。
接触器：额定电压380V；接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。
对于电动机负载可按经验公式N Nc KU P I =计算：故额定电流可选20A ，吸引线圈工作电压220V 或380V 。
熔断器：额定电压380V ；额定电流25A 或32A ，保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流可按下式计算IfN ≥(1.5～2.5)IN ，故熔体额定电流为25A热继电器：额定电压380V ；额定电流20A ，热元件额定电流一般可按下式MN N )05.1~95.0(I I =，故热元件额定电流为16A 项目二 习题及思考题1. 答：一般可用起动按钮和接触器的常开触点并联,然后再和接触器的线圈串联可得。