《电气控制与PLC》实训指导书

1 电气控制与电气控制与 PLC PLC 实训指导书实训指导书 第一部分第一部分 继电器继电器 接触器控制接触器控制 实训一实训一 工作台自动往复控制工作台自动往复控制 一 实训目的一 实训目的 1 掌握实现三相异步电动机限位控制的方法 2 熟悉常见低压电器 3 培养电气线路安装操作能力 二 实训设备和元器件二 实训设备和元器件 1 电动机控制线路接线模拟板 1 块 2 常用电工工具 1 套 3 试车用三相异步电动机 350w 左右 380v1 台 4 BV1 0mm2 导线 BVR0 75 mm2 若干 三 实训电路控制原理三 实训电路控制原理 1 限位控制线路 2 限位控制线路如图所示 图中 SQ 为行程开关 又称限位开关 它装在预定 的位置上 当运动部件移动到此位置时 装在部件上的撞块压下行程开关 使 其常闭触头断开 控制回路被切断 电动机停止转动 2 自动循环控制线路 工作台前进 后退自动循环控制线路如图所示 线路的动作原理如下 按下 SB2 接触器 KM1线圈通电 主触头闭合 电动机 M 正转 工作台向前 运动 当工作台前进到一定位置时 固定在工作台上的撞块压动行程开关 SQ1 固定在床身上 其常闭触头打开 断开 KM1的控制回路 同时 SQ1的常开 触头闭合 使 KM2的线圈回路通电 KM2的主触头闭合 M 因电源相序改变而变 为反转 于是拖动工作台向后运动 在运动过程中 撞块使 SQ1复位 当工作 台向后运动到一定位置时 撞块又使行程开关 SQ2动作 断开 KM2线圈回路 接 通 KM1线圈回路 电动机又从反转变为正转 工作台就这样往复循环工作 按 下 SB1 KM1或 KM2接触器断电释放 电动机停止转动 工作台停止 SQ3和 SQ4 起极限保护作用 四 实训操作内容及要求实训操作内容及要求 1 在电动机控制线路安装模拟板上安装限位控制 工作台自动循环控制线 路 安装时要注意文明安全操作 保护好电器 接点要安装牢靠 接触良好 2 每安装一个线路 经检查无误后 接入三相异步电动机 通电试运转 仔细观察电器及电动机动作 运转情况 掌握正确的操作方法 五 实训报告与考核要求实训报告与考核要求 一 实训报告 1 画出限位控制和工作台自动循环控制线路 并分析线路工作原理 2 设计一个带点动的限位控制电路 二 考核要求 1 在规定时间内正确安装线路 且试运转成功 操作方法正确 2 安装工艺达到基本要求 线头长短适当 接点牢靠 接触良好 3 文明安全操作 没有电器损坏及安全事故 3 实训二实训二 三相异步电动机三相异步电动机 Y Y 减压起动控制减压起动控制 一 实训目的一 实训目的 1 掌握实现三相异步电动机限位控制的方法 2 熟悉常见低压电器 3 培养电气线路安装操作能力 二 实训设备和元器件二 实训设备和元器件 1 电动机控制线路接线模拟板 1 块 2 常用电工工具 1 套 3 试车用三相异步电动机 350w 左右 380v1 台 4 BV7 0mm2 BVR0 75 mm2 导线若干 三 实训电路控制原理三 实训电路控制原理 电动机 Y 减压起动控制方法只适用于正常工作时定子绕组为三角形 联结的电动机 这种方法既简单又经济 使用较为普遍 但其起动转距 只有全压起动时的 1 3 因此 只适用于空载或轻载起动 利用时间继电器可以实现 Y 减压起动的自动控制 典型线路如图所示 动作原理分析略 图4 2 自动控制减压起动线路 四 实训操作内容及要求四 实训操作内容及要求 1 在电动机控制线路接线练习板上安装手动控制 Y 减压起动线路和自 动控制 Y 减压起动线路中的任意一个 安装时注意文明安全操作 接点要 4 牢靠 接触要良好 2 安装完线路 检查无误后 接入三相异步电动机 通电试操作 接入点 动机前 要用万用表区分好电动机的三个定子绕组 同时要认真观察电动机及 电器的运转及动作情况 五 实训报告与考核要求五 实训报告与考核要求 一 实训报告 1 画出手动控制 Y 减压起动和自动控制 Y 减压起动的线路 并分 析后者的动作原理 2 自动控制 Y 减压起动电动机线路是否可以设计成其他形式 试设计 一种 二 考核要求 1 在规定的时间内完成安装任务 且试运转成功 操作方法正确 2 安装工艺达到基本要求 线头长短适当 接点牢靠 接触良好 3 文明安全操作 没有损坏电器及违反安全规程 二 二 PLCPLC 部分部分 本实训仅给出 PLC 控制题目及要求 由实训者自行设计 PLC 外部接线和应 用程序 并反复进行程序的输入 修改 调试 直至得出正确的运行结果 意 在提高创新和独立思考能力及综合素质 题目一 题目一 工作台自动循环控制工作台自动循环控制 1 实训目的 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 S7 200 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 实训内容及要求 1 设计工作台自动循环的 PLC 控制电路 2 连接 PLC 外部电路 使用通用器件板开关元器件 5 3 输入梯形图程序 4 建立符号表 对 POU 赋值 图 1 工作台自动循环 5 为程序注释 I O 分配 符号表及注释参考 I0 0 SB1 正向起动按钮 I0 5 SQ3 前进位置检测 I0 1 SB2 反向起动按钮 I0 6 SQ4 前进位置保护 I0 2 SB3 停止开关 Q0 0 KM1 正转接触器 I0 3 SQ1 起始位置检测 Q0 1 KM2 反转接触器 I0 4 SQ2 起始位置保护 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 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实验装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 实训板 1 块 4 连接导线若干 4 实训内容与要求 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 M 后退 SQ3SQ4SQ2 工 作 台 SQ1 前进 6 设计 PLC 控制工作台自动循环的梯形图程序 选择 CPU 的工作方式 RUN 或 STOP 输入梯形图程序 建立符号表 为程序添加注释 程序的编译 下载 程序的调试和运行 5 实训报告内容 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 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 题目二题目二 智力竞赛抢答器智力竞赛抢答器 1 实训目的 1 掌握 PLC 外部输入 输出电路的设计和连接方法 2 掌握应用软件的编程方法 3 掌握应用符号地址编程的方法 2 智力竞赛抢答器的要求 利用 PLC 控制系统设计 1 个 4 组的智力竞赛抢答器 3 抢答器的控制要求 1 在主持人侧 设置抢答指示电路和启动 复位按钮 选手侧各设置 1 个抢答按钮 2 主持人按动启动按钮 可以进行一次抢答 黄色发光二极管作允许抢 答指示 3 竟猜者抢答主持人所提的问题时 按动各自的抢答按钮 4 收到第 1 个抢答信号后 主持人侧红色发光二极管作抢答指示 数码 7 管显示抢先 1 组的组别 主持人按下复位按钮 指示灯和数码管熄灭 4 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 实验板 1 块 图 2 抢 答器实验板 5 实训内容及要求 1 设计 PLC 外部电路 2 使用通用器件板开关元器件和实验板连接 PLC 外部电路 采用符号地 址 应用七段码指令编写用户程序 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 6 思考练习 1 指出影响系统响应速度的因素 2 利用 CPU214 PLC 制成的抢答器 最多为几组 试设计最多组时 PLC 的外部电路 题目三题目三 电动机电动机 Y Y 起动起动 1 实训目的 1 用 PLC 控制电动机 Y 起动电路 2 通过实训 提高分析 解决问题的能力 2 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 电动机 Y 起动实验模板 1 块 4 连接导线若干 3 电动机 Y 起动要求图 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 型起动 经 3 秒后 KM4 断开 红 ed fg ch 黄 ba 8 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 起动 经 3 秒后 KM4 断开 KM3 闭合 实现正向 型运行 按停车按钮 SB1 电动机 M 停止运行 4 实训内容及要求 1 根据电动机 Y 起动要求 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 程序如 何改动 2 结合实训过程和结果写出实训报告 题目四题目四 自动送料装车系统自动送料装车系统 1 实训目的 1 了解工业生产过程中 PLC 控制方法 2 学会熟练使用 PLC 解决生产实际问题 2 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 自动送料装车系统实训模板 1 块 4 连接导线若干 3 自动送料装车系统的控制要求 初始状态 绿灯 L1 亮 红灯 L2 灭 表示 图 4 自动装车模拟 控制板 允许汽车开进装料 此时 进料阀门 k1 料斗阀门 k2 电动机 M1 M2 M3 皆为 OFF 状态 当汽车到来时 检测开关 S3 接通 负载板上未设 可从通用器件板选 取 红色信号灯 L2 亮 绿色 L1 灭 传送带驱动电动机 M3 运行 2 秒后 电 9 动机 M2 运行 再经过 2 秒钟 M1 运行 依次顺序起动送料系统 电动机 M3 运行后 进料阀门 K1 打开料斗进料 料斗装满时 检测开 关 S1 1 进料阀门 K1 关闭 设 1 料斗物料足够装满 1 车 料斗出料阀门 K2 在 M1 运行及料满 S1 1 后 打开放料 物料通过传送带的传送 装入汽车 当装满汽车后 称重开关 S2 动作 料斗出料阀门 K2 关闭 同时电动机 M3 断电停止 2 秒后 M2 停止 再过 2 秒 M1 停止 L1 亮 L2 灭 表示汽车可以 开走 4 实训内容及要求 1 根据自动送料装车系统的控制要求 设计 PLC 外部电路 2 连接 PLC 外部 输入 输出 电路 配合通用器件板开关元器件 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 在原控制要求的基础上 增加每日装车次数统计功能 2 结合实训过程和结果写出实训报告 题目五题目五 多种液体自动混合多种液体自动混合 1 实训目的 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 2 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 多种液体自动混合实验模板 1 块 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 图 5 多种液体 混合模拟控制板 10 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 Y2 为 ON 注入液体 B 当液面升至 L2 时 L2 为 ON 关闭电磁阀 Y2 Y2 为 OFF 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 10 秒 停止搅拌 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 5 秒延 时 液体可以全部放完 停止放出 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 实训内容及要求 1 按液体混合要求 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 结合实训过程和结果写出实训报告 题目六题目六 循环显示电路循环显示电路 1 实训目的 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 11 3 学会熟练使用 PLC 解决动态显示问题 2 实训器材 1 计算机 编程器 1 台 图 1 20 循环显示 模拟控制板 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 循环显示实验模板 1 块 4 连接导线若干 3 循环显示要求 模板中心的黄灯 L1 亮 红灯 L2 L3 L4 L5 间隔 0 5 秒依次点 亮 1 5 秒 绿灯 L6 L7 L8 L9 间隔 0 5 秒依次点亮 1 5 秒 黄 灯 L1 熄灭 1 5 秒 L2 L3 L4 L5 同时熄灭 1 5 秒 L6 L7 L8 L9 同时熄灭 1 5 秒 返回初始步 循环显示 4 实训内容及要求 1 按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 1 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 结合实训结果写出实训报告 题目七题目七 水塔水位系统水塔水位系统 1 实训目的 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 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 12 水箱开始注水 水箱水位达到 S4 高度后 液位开关 S4 闭合 S4 为 ON 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 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 时 液位开关 S2 为 OFF 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 水塔电机 M 停止抽水 M 为 OFF 循环控制使得水塔水 位自动保持在 S1 S2 之间变化 3 实训设备 1 计算机 编程器 1 台 2 实训装置 含 S7 200 24 点 CPU 1 台 3 水塔水位实验模板 1 块 4 连接导线若干 4 实训内容及要求 1 按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 图 7 水塔水 位模拟控制板 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 结合实训结果写出实训报告 题目八题目八 电梯控制电梯控制 1 实训目的 1 掌握 PLC 的基本指令 功能指令的综合应用 13 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 实训器材 1 编程器 1 台 PC 机 2 可编程序控制实验装置 1 台 3 四层电梯自动控制演示板 1 块 4 连接导线若干 3 实训内容与步骤 电梯实验动作要求如下 图 8 1 电梯模拟 控制板 1 电梯上行设计要求 当电梯停于 1 楼 1F 或 2F 3F 时 4 楼呼叫 则上行到 4 楼碰行程开 关后停止 电梯停于 1F 或 2F 3F 呼叫时 则上行 到 3F 行程开关控制停止 电梯停于 1F 2F 呼叫 则上行 到 2F 行程开关控制停止 电梯停于 1F 2F 3F 同时呼叫 电梯上行到 2F 停 5 秒 继续上行到 4F 停止 电梯停于 1F 3F 4F 同时呼叫 电梯上行到 3F 停 5 秒 继续上行到 4F 停止 电梯停于 1F 2F 4F 同时呼叫 电梯上行到 2F 停 5 秒 继续上行到 4F 停止 电梯停于 1F 2F 3F 4F 同时呼叫 电梯上行到 2F 停