电气控制及PLC实验指导书.doc

电气控制与 PLC 实验指导书 刘跃华 吴德强 编 教学单位 自动化工程系 课程名称 电气控制与 PLC 电子科技大学中山学院 2010 年 3 月 目 录 实验的基本要求及安全操作规程 1 实验名称 实验一 三相异步电动机点动和自锁控制线路 3 实验名称 实验二 三相异步电动机的正反转控制线路 8 实验名称 实验三 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路 14 实验名称 实验四 PLC 基本指令的编程练习 22 实验名称 实验五 十字路口交通灯的 PLC 模拟控制 31 实验名称 实验六 三相异步电动机的 PLC 模拟控制 38 1 实验的基本要求及安全操作规程实验的基本要求及安全操作规程 0 1 实实验验的的基基本本要要求求 电气控制及 PLC 技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能 培养学 生学会根据实验目的 实验内容及实验设备拟定实验线路 选择所需仪表 确定实验步骤 测 取所需数据 进行分析研究 得出必要结论 从而完成实验报告 在整个实验过程中 必须集中精力 及时认真做好实验 现按实验过程提出下列基本要求 一 实验前的准备一 实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节 认真研读实验指导书 了解实验目的 项目 方法与步骤 明确实验过程中应注意的问题 有些内容可到实验室对照实验预习 如熟悉组件的编号 使用及 其规定值等 并按照实验项目准备记录抄表等 实验前应写好预习报告 经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备 方可开始做实验 认真作好实验前的准备工作 对于培养同学独立工作能力 提高实验质量和保护实验设备 都是很重要的 二 实验的进行二 实验的进行 1 建立小组 合理分工 每次实验都以小组为单位进行 每组由 2 3 人组成 实验进行中每人应有明确的分工 以 保证实验操作协调 记录数据准确可靠 2 选择组件和仪表 实验前先熟悉该次实验所用的组件 记录电机铭牌和选择仪表量程 然后依次排列组件和 仪表便于测取数据 3 按图接线 根据实验线路图及所选组件 仪表 按图接线 线路力求简单明了 按接线原则是先接串 联主回路 再接控制回路 为查找线路方便 每路可用相同颜色的导线 4 起动电机 观察仪表 在正式实验开始之前 先熟悉仪表刻度 并记下倍率 然后按一定规范起动电机 观察所 有仪表是否正常 如指针正 反向是否超满量程等 如果出现异常 应立即切断电源 并排除 故障 如果一切正常 即可正式开始实验 5 测取数据 预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数 正式实验时 根据实验步骤逐次 测取数据 6 认真负责 实验有始有终 实验完毕 须将数据交指导教师审阅 经指导教师认可后 才允许拆线并把实验所用的组 件 导线及仪器等物品整理好 三 实验报告三 实验报告 实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题 经过自己分析研究或分析讨论后 写出的心得体会 实验报告要简明扼要 字迹清楚 图表整洁 结论明确 实验报告包括以下内容 1 实验名称 专业班级 学号 姓名 实验日期 室温 2 列出实验中所用组件的名称及编号 电机铭牌数据 PN UN IN nN 等 3 列出实验项目并绘出实验时所用的线路图 并注明仪表量程 电阻器阻值 电源端编号 等 4 数据的整理和计算 2 5 根据数据和曲线进行计算和分析 说明实验结果与理论是否符合 可对某些问题提出一些 自己的见解并最后写出结论 实验报告应写在一定规格的报告纸上 保持整洁 6 每次实验每人独立完成一份报告 按时送交指导教师批阅 0 2 实实验验安安全全操操作作规规程程 为了按时完成电气控制及 PLC 技术实验 确保实验时人身安全与设备安全 要严格遵守 如下规定的安全操作规程 1 实验时 人体不可接触带电线路 2 接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行 3 学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许 并使组内其他同学引起注 意后方可接通电源 实验中如发生事故 应立即切断电源 经查清问题和妥善处理故障后 才 能继续进行实验 4 电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求 有否短路回路存 在 以免损坏仪表或电源 5 总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制 其他人只能由指导人 员允许后方可操作 不得自行合闸 3 实验名称 实验一实验一 三相异步电动机点动和自锁控制线路三相异步电动机点动和自锁控制线路 学时安排 2 学时 实验类别 验证性 实验要求 必做 一 实验目的和任务 1 通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线 掌握由电气原理图 变换成安装接线图的知识 2 通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点以及在机床控制中的应用 二 实验原理介绍 1 1 点动控制电路 点动控制电路 点动控制电路是用按钮和接触器控制电动机的最简单的控制电路 如图 1 1 所示 其原理图分为 主电路和控制电路 主电路的电源引入采用隔离开关 QS 电动机的电源由 接触器 KM 的主触点的通 断来控制 其工作原理 首先合上电源开关 QS 起动时 按下 SB KM 线圈得电 KM 主触点闭合 电动机 M 运转 停止时 松开 SB KM 线圈失电 KM 主触点分断 电动机 M 停转 这种当按钮按下时电动机就运转 但按钮松开后电动机就停止的控制方式称为点动控制 2 2 自锁控制电路 自锁控制电路 如图 1 2 a 所示为接触器自锁控制电路 它是一种广泛采用的连续运行控制电路 是在点动 控制电路的基础上又在控制电路中增加了一个停止按钮 SB1 还在起动按钮 SB2 的两端并接了 接触器的一对辅助动合触点 KM 此外 由于电动机是连续工作 所以还增设了热继电器 FR 作为电动机的过载保护 它的动 断触点串联在控制回路中 发热元件串接在主回路中 4 工作原理 首先合上电源开关 QS 起动时 按下 SB2 KM 线圈得电 KM 主触点闭合 KM 辅助触点闭合 自锁 电动机 M 运转 停止时 松开 SB1 KM 线圈失电 KM 主触点分断 KM 辅助触点断开 解除自锁 电动机 M 停转 当松开 SB2 后 由于 KM 辅助动合触点闭合 KM 线圈仍然得电 电动机 M 继续运转 这种依靠接触器自身辅助动合触点使其线圈保持通电的现象称为自锁 或称自保 起自锁 作用的辅助动合触点称为自锁触点 或称自保触点 这样的控制线路称为具有自锁 或称自保 的控制电路 3 3 点动和自锁混合控制电路 点动和自锁混合控制电路 图 1 2 b 所示是既能进行点动又能进行自锁控制的电路 称为点动和自锁混合控制电路 图中 SB2 为连续运转起动按钮 当按下按钮 SB2 时 其工作原理与自锁控制电路 的工作原理相同 SB3 为点动按钮 当按下按钮 SB3 时 接触器 KM 线圈得电 其三个主触点闭 合 电动机通电运转 此时 SB3 的动断触点分断 KM 辅助动合触点的自锁不起作用 当松开 SB3 时 接触器 KM 线圈失电 主触点分断 电动机 M 断电停转 工作原理 首先合上电源开关 QS 点动控制时 按下点动按钮 SB3 其常闭触头先断开自锁电路 常开触头后闭合 接通起 动控制电路 KM 线圈通电 主触头闭合 电动机起动运转 当松开 SB3 时 其常开触头先断开 常闭触头后闭合自锁电路 KM 线圈断电 主触头断 开 电动机停止运转 三 实验设备介绍 序 号型 号名 称数 量 1DJ24三相鼠笼异步电动机 220V 1 件 2D61继电接触控制挂箱 一 1 件 3D62继电接触控制挂箱 二 1 件 4数字万用表1 块 屏上挂件排列顺序 D61 D62 5 四 实验内容和步骤 实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位 下面 直流电机电源 的 电枢电源 开关及 励磁电源 开关须在 关 断位置 开启 电源总开关 按下启动按钮 旋转控制屏左侧 调压器旋钮将三相交流电源输出端 U V W 的线电压调到 220V 再按下控制屏上的 停止 按 钮以切断三相交流电源 以后在实验接线之前都应如此 1 三相异步电动机点动控制线路 三相异步电动机点动控制线路 按图 1 3 接线 图中 SB1 KM1选用 D61 上元器件 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4选用 D62 上元器件 电机选用 DJ24 220V 接线时 先接主电路 它是从 220V 三相交流电源 的输出端 U V W 开始 经三刀开关 Q1 熔断器 FU1 FU2 FU3 接触器 KM1主触点到电 动机 M 的三个线端 A B C 的电路 用导线按顺序串联起来 有三路 主电路经检查无误后 再接控制电路 从插孔 W 开始 经熔断器 FU4 按钮 SB1常开 接触器 KM1线圈到插孔 V 线接好经指导老师检查无误后 按下列步骤进行实验 1 按下控制屏上 启动 按钮 2 先合上 Q1 接通三相交流 220V 电源 3 按下启动按钮 SB1 对电动机 M 进行点动操作 比较按下 SB1和松开 SB1时电动机 M 的运转情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 2 三相异步电动机自锁控制线路 三相异步电动机自锁控制线路 按下控制屏上的 停止 按钮以切断三相交流电源 按图 1 4 接线 图中 SB1 SB2 KM1 FR1选用 D61 挂件 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4选用 D62 挂件 电机选用 ABC KM1 U21V21W21 FU1 U11V11W11 Q1 L1L2L3 220V SB1 KM1 FU4 FU2 FU3 图 1 3 点动控制线路 6 DJ24 220V 检查无误后 启动电源进行实验 1 合上开关 Q1 接通三相交流 220V 电源 2 按下起动按钮 SB2 松手后观察电动机 M 运转情况 3 按下停止按钮 SB1 松手后观察电动机 M 运转情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 1 4 自锁控制线路 3 三相异步电动机既可点动又可自锁控制线路 三相异步电动机既可点动又可自锁控制线路 按下控制屏上 停止 按钮切断三相交流电源后 按图 1 5 接线 图中 SB1 SB2 SB3 KM1 FR1选用 D61 挂件 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4选用 D62 挂件 电机 选用 DJ24 220V 检查无误后通电实验 1 合上 Q1接通三相交流 220V 电源 2 按下起动按钮 SB2 松手后观察电机 M 是否继续运转 3 按下停止按钮 SB1 松手后观察 M 是否停转 4 在 M 运转半分钟后按下 SB3 然后松开 电机 M 是否停转 连续按下和松开 SB3 观 察此时属于什么控制状态 根据实验步骤观察并记录操作结果 A BC KM1 U21V21W21 FU1 U11 V11W11 Q1 L1L2L3 220V SB1 KM1 FU4 FR1 SB2 KM1 FR1 FU2 FU3 7 图 1 5 既可点动又可自锁控制线路 五 注意事项和要求 六 作业及预习要求 1 1 预习要求预习要求 1 复习各种点动及长动电气控制线路的接线方法与工作原理 2 如何实现自锁控制功能 2 2 作业 作业 1 试分析什么叫点动 什么叫自锁 并比较图 1 3 和图 1 4 的结构和功能上有什么区别 2 图中各个电器如 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4 KM1 FR SB1 SB2 SB3各起什么作 用 已经使用了熔断器为何还要使用热继电器 已经有了开关 Q1为何还要使用接触器 KM1 3 图 1 4 电路能否对电动机实现过载 短路 欠压和失压保护 4 画出图 1 3 1 4 1 5 的工作原理流程图 ABC KM1 FU1 U11V11 W11 Q1 220V SB1 KM1 FU4 FR1 SB2 KM1 FR1 SB3 SB3 UV W FU2 FU3 8 七 参考书目 电气控制与可编程控制器技术 第二版 史国生 主编 化学工业出版社 实验名称 实验二实验二 三相异步电动机的正反转控制线路三相异步电动机的正反转控制线路 学时安排 2 学时 实验类别 验证性 实验要求 必做 一 实验目的和任务 1 通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线 掌握由电路原理图接成实际操作电路的 方法 2 掌握三相异步电动机正反转的原理和方法 3 掌握手动控制正反转控制 接触器联锁正反转 按钮联锁正反转控制及按钮和接触器双 重联锁正反转控制线路的不同接法 并熟悉在操作过程中有哪些不同之处 二 实验原理介绍 由三相异步电动机转动原理可知 若要电动机逆向运行 只需将接于电动机定子的三相电 源线中的任意两相对调一下即可 与反接制动的原理相同 电动机可逆运行控制线路 实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合 并且为了避免 误操作引起电源相间短路 必须在这两个相反方向的单向运行线路中加设必要的联锁机构 根据电动机可逆运行操作顺序的不同 有 正 停 反 手动控制电路与 正 反 停 手动控制电路 1 1 电动机 电动机 正正 停停 反反 控制电路控制电路 正 停 反 控制电路是指电动机正向运转后要反向运转 必须先停下来再反向 图 2 1 b 所示为电动机 正 停 反 手动控制电路 主电路中 KM1 KM2 分别为实 现正 反转的接触器主触点 图 2 1 三相异步电动机的正反转控制电路 为了防止两个接触器同时得电而导致电源短路 利用两个接触器的常闭触点 KM1 KM2 分 别串接在对方的工作线圈电路中 构成互相制约关系 以保证电路安全可靠地工作 这种相互 9 制约的关系称为 联锁 或 互锁 实现联锁的常闭辅助触点称为联锁 或互锁 触点 若电动机正在正向运行时 直接按下反向起动按钮 是无法反转的 因为此时正向接触器 连锁触点已切断了反向接触器的回路 工作原理 合上电源开关 QS 正转时 按下正转启动按钮 SB2 接触器 KM1 线圈通电吸合 KM1 主触点闭合 自锁 联锁 电动机 M 得电正向运行 停止时 按下停止按钮 SB1 接触器 KM1 线圈断电释放 KM1 复位 电动机 M 失电停 转 反转时 按下反转启动按钮 SB3 接触器 KM2 线圈通电吸合 KM2 主触点闭合 自锁 联锁 电动机 M 反向运行 图 2 1 b 控制电线路作正反转操作时 必须先按下停止按钮 SB1 工作接触器断电后 再按下反转按钮实现反转 所以具有 正 停 反 的控制特点 2 2 电动机 电动机 正正 反反 停停 控制电路控制电路 在实际中 为了提高工作效率 减少辅助工时 要求直接实现正反转的控制 如图 2 1 c 所示为电动机 正 反 停 控制电路 由于电动机正转的时候 按下反转按钮时首先应断开正转接触器线圈线路 待正转接触器 释放后再接通反转接触器 在图 2 1 c 中 采用复合按钮来控制电动机的正反转 线路中 正转启动按钮 SB2 的常开触点串接于正转接触器 KM1 的线圈回路中 用于接通 KM1 线圈 而 SB2 的常闭触点则串接于反转接触器 KM2 的线圈回路中 首先断开 KM2 线圈 以 保证按下 SB2 时 KM1 能可靠得电 反转启动按钮 SB3 的接法与 SB2 类似 SB3 的常开触点串接于 KM2 的线圈回路中 常闭触 点则串接于正转接触器 KM1 的线圈回路中 以保证按下 SB3 时 KM2 能可靠得电 实现电动机 的反转 图 2 1 c 中既有 电气互锁 又有 机械互锁 称为 双重互锁 此控制线路工作 可靠性高 操作方便 是电力拖动系统中常用的线路 工作原理 正转时 按下正转启动按钮 SB2 其常闭触点先断开 KM2 线圈电路 KM2 复位 电动机 M 断电停转 然后其常开触点使接触器 KM1 线圈通电吸合 KM1 主触点闭合 自锁 联锁 电 动机 M 正向运行 反转时 按下反转启动按钮 SB3 其常闭触点先断开 KM1 线圈电路 KM1 复位 电动机 M 断电停转 然后其常开触点使接触器 KM2 线圈通电吸合 KM2 主触点闭合 自锁 联锁 电 动机 M 反向运行 停止时 按下停止按钮 SB1 接触器 KM1 或 KM2 线圈断电释放 KM1 或 KM2 复位 电 动机 M 失电停转 当按下 SB2 或 SB3 时 首先是常闭触头断开 然后才是常开触头闭合 这样在需要改变 电动机运转方向时 就不必按 SB1 停止按钮了 可直接操作正反转按钮即能实现电动机运转情 况的改变 三 实验设备介绍 序 号型 号名 称数 量 1DJ24三相鼠笼异步电动机 220V 1 件 2D61继电接触控制挂箱 一 1 件 3D62继电接触控制挂箱 二 1 件 10 4数字万用表1 块 屏上挂件排列顺序 D61 D62 四 实验内容和步骤 1 倒顺开关正反转控制线路 倒顺开关正反转控制线路 1 旋转控制屏左侧调压器旋钮将三相调压电源 U V W 输出线电压调到 220V 按下 停 止 按钮切断交流电源 2 按图 2 2 接线 图中 Q1 用以模拟倒顺开关 FU1 FU2 FU3选用 D62 挂件 电机 选用 DJ24 220V 3 启动电源后 把开关 Q1合向 左合 位置 观察电机转向 4 运转半分钟后 把开关 Q1合向 断开 位置后 再扳向 右合 位置 观察电机转向 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 2 2 倒顺开关正反转控制线路 2 接触器联锁正反转控制线路 接触器联锁正反转控制线路 1 按下 停止 按钮切断交流电源 按图 2 3 接线 图中 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2 FR1选用 D61 件 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4选用 D62 挂件 电机选用 DJ24 220V 经指导老师检查无误后 按下 启动 按钮通电操作 2 合上电源开关 Q1 接通 220V 三相交流电源 3 按下 SB1 观察并记录电动机 M 的转向 接触器自锁和联锁触点的吸断情况 4 按下 SB3 观察并记录 M 运转状态 接触器各触点的吸断情况 ABC L1L2L3 220V Q1 F U3 F U2 F U1 左合 断开 右合 11 5 再按下 SB2 观察并记录 M 的转向 接触器自锁和联锁触点的吸断情况 6 在电动机正转时 直接按下 SB2 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 2 3 接触器联锁正反转控制线路 3 按钮联锁正反转控制线路 按钮联锁正反转控制线路 1 按下 停止 按钮切断交流电源 按图 2 4 接线 图中 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2 FR1选用 D61 挂件 Q1 FU1 FU2 FU3 FU4选用 D62 挂件 电机选用 DJ24 220V 经检查无误后 按下 启动 按钮通电操作 2 合上电源开关 Q1 接通 220V 三相交流电源 3 按下 SB1 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 4 按下 SB3 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 ABC KM1 FU1 Q1 L1L2L3 220V FR1 FU4 KM2 KM1KM2 KM2KM1 KM1 FU2 FU3 12 5 按下 SB2 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 6 在电动机正转时 直接按下 SB2 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 2 4 按钮联锁正反转控制线路 4 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路 1 按下 停止 按钮切断三相交流电源按图 2 5 接线 图中 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2 FR1选用 D61 挂件 FU1 FU2 FU3 FU4 Q1选用 D62 挂件 电机选用 DJ24 220V 经检查无误后 按下 启动 按钮通电操作 2 合上电源开关 Q1 接通 220V 交流电源 3 按下 SB1 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 4 按下 SB3 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 5 按下 SB2 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 ABC KM1 FU1 Q1 L1L2L3 220V FR1 FU4 KM2 SB2 SB1 FU2 FU3 13 6 在电动机正转时 直接按下 SB2 观察并记录电动机 M 的转向 各触点的吸断情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 2 5 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路 五 注意事项和要求 六 作业与预习要求 1 1 预习要求 预习要求 1 复习各种电动机正反转控制线路的接线方法与工作原理 2 如何实现联锁控制功能 2 2 作业 作业 1 试分析图 2 2 2 3 2 4 2 5 各有什么特点 并画出运行原理流程图 2 接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用 ABC KM1 FU1 Q1 L1L2L3 220V FR1 FU4 KM2 SB2 SB1 KM1KM2 FU3 FU2 14 七 参考书目 电气控制与可编程控制器技术 第二版 史国生 主编 化学工业出版社 实验名称 实验三实验三 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路 学时安排 2 学时 实验类别 验证性 实验要求 必做 一 实验目的和任务 1 通过对三相异步电动机降压起动的接线 进一步掌握降压起动在机床控制中的应用 2 了解不同降压起动控制方式时电流和起动转矩的差别 3 掌握在各种不同场合下应用何种起动方式 二 实验原理介绍 降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动 待电动 机启动运转后 再使其恢复到额定值 电动机正常运行 由于电流随电压的降低而减小 从而达到限制启动电流的目的 笼型异步电动机常用的降压启动方法有 定子绕组中串接电阻降压启动 Y 降压启动 自耦变压器降压启动等 1 1 定子绕组中串接电阻降压启动控制电路 定子绕组中串接电阻降压启动控制电路 图 3 1 所示为定子绕组中串接电阻降压启动控制电路 电动机启动时 在定子绕组中串接 电阻 使定子绕组电压降低 从而限制了启动电流 待电动机转速接近额定转速时 再将串接 电阻短接 使电动机在额定电压下正常运行 这种启动方式 不受电动机接线型式的限制 设备简单 经济 得到广泛应用 图 3 1 定子绕组串接电阻降压启动控制电路 图 3 1 b 控制电路工作原理 合上电源开关 QS 按下起动按钮 SB2 KM1 得电吸合并自锁 电动机串电阻 R 起动 接触 器 KM1 得电的同时 时间继电器 KT 得电吸合 其延时闭合常开触点的延时闭合使接触器 KM2 不 能得电 经过一段延时后 KM2 得电动作 将主回路电阻 R 短接 电动机在全压下进入稳定正 15 常运行 此电路虽然简单 但 KM1 线圈及 KT 线圈始终得电 不安全 也没必要 从主回路看 只 要 KM2 得电就能使电动机正常运行 图 3 1 c 在原控制线路的基础上进行改进 在 KM2 得电后 用其常闭触点断开 KM1 线 圈及 KT 线圈电路 同时 KM2 自锁 使得电动机正常运行时 仅有 KM2 得电工作 提高控制线路 的安全性和可靠性 图 3 1 c 工作原理 自行分析 2 2 Y Y 降压启动控制电路降压启动控制电路 对于正常运行为三角形接法 而且三相绕组六个抽头均引出的笼型异步电动机 常用星形 三角形降压方法来达到限制起动电流的目的 在启动时 定子绕组先接成星形 当转速上升到接近额定转速时 将定子绕组接线方式由 星形改接成三角形 使电动机进入全压正常运行 图 3 2 所示为 Y 降压启动控制电路 该电路用两个接触器来控制 Y 降压启动 由于 电动机容量不大 且三相平衡 星形接法电流很小 所以可以利用接触器 KM2 的常闭辅助触点 来连接电动机 该电路采用时间原则实现由 Y 接法向 接法的自动换接 图 3 2 Y 降压启动控制电路之一 工作原理 自行分析 图 3 3 所示为另一种 Y 降压启动控制线路 该控制线路中用三个接触器来实现控制目 的 其中 KM3 为星形连接接触器 KM2 为三角形连接接触器 KM1 为接通电源的接触器 当 KM1 KM3 线圈得电 绕组实现 Y 形接法降压启动 当 KM1 KM2 线圈得电 绕组实现 形接法 电动机转入正常运行 该电路是由时间继电器按时间原则实现自动换接 该电路常用于 13kW 以上的电动机启动 控制 16 图 3 3 Y 降压启动控制电路之二 工作原理 三 实验设备介绍 序 号型 号名 称数 量 1DJ24三相鼠笼异步电动机 220V 1 件 2D61继电接触控制挂箱 一 1 件 3D62继电接触控制挂箱 二 1 件 4D41三相可调电阻箱1 件 5D32交流电流表1 件 6数字万用表1 块 屏上挂件排列顺序 D41 D61 D62 D32 17 四 实验内容和步骤 1 手动接触器控制串电阻降压起动控制线路 手动接触器控制串电阻降压起动控制线路 把三相可调电压调至线电压 220V 按下屏上 停止 按钮 按图 3 4 接线 图中 FR1 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2选用 D61 挂件 FU1 FU2 FU3 FU4 Q1选用 D62 挂件 R 用 D41 上 180 电阻 两个 90 电阻串联 安培表用 D32 上 3A 档 电机用 DJ24 220V 1 按下 启动 按钮 合上 Q1开关 接通 220V 交流电源 2 按下 SB1 观察并记录电动机串电阻起动运行情况 安培表读数 冲击值 3 隔一段时间后 再按下 SB2 观察并记录电动机全压运行情况 安培表读数 稳态值 图 3 4 手动接触器控制串电阻降压起动控制线路 4 按下 SB3使电机停转后 按住 SB2不放 再同时按 SB1 观察并记录全压起动时电动 机和接触器运行情况 安培表读数 冲击值 ABC KM1 Q1 L1L2L3 220V FR1 KM2 KM1KM2 KM1 M 3 A RR FU4 FU3 18 5 试比较 I串电阻 I直接 并分析差异原因 根据实验步骤观察并记录操作结果 2 时间继电器控制串电阻降压起动控制线路 时间继电器控制串电阻降压起动控制线路 关断电源后 按图 3 5 接线 图中 FR1 SB1 SB2 KM1 KM2 KT1选用 D61 挂件 FU1 FU2 FU3 FU4 Q1选用 D62 挂件 R 选用 D41 上 180 电阻 安培表选用 D32 上 3A 档 电机用 DJ24 220V 选择 KT1延时 10s 1 起动电源 合上 Q1 接通 220V 交流电源 2 按下 SB2 观察并记录电动机串电阻起动时各接触器吸合情况 电动机运行状态 安培 表读数 冲击值 3 隔一段时间 时间继电器 KT1吸合后 观察并记录电动机全压运行时各接触器吸合情 况 电动机运行状态 安培表读数 稳态值 4 按下 SB1 观察并记录电动机运行状态 根据实验步骤观察并记录操作结果 图 3 5 时间继电器控制串电阻降压起动控制线路 3 手动接触器控制 手动接触器控制 Y 降压起动控制线路降压起动控制线路 A BC KM2 FU1 Q1 L1L2 L3 220V FU2 KM1KM2 KM1 M 3 A KT1 KT1 KM2 FR1 KM1 RRR FU4 FU3 19 关断电源后 按图 3 6 接线 图中 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2 KM3 FR1用 D61 挂件 FU1 FU2 FU3 FU4 Q1选用 D62 挂件 安培表用 D32 上 3A 档 电机选用 DJ24 220V 图 3 6 接触器控制 Y 降压起动控制线路 1 起动控制屏 合上 Q1 接通 220V 交流电源 2 按下 SB1 电动机作 Y 接法起动 注意观察起动时 电流表最大读数 IY 起动 A 冲击值 3 隔一段时间后 按下 SB2 使电机为 接法正常运行 注意观察并记录 运行时 电 流表电流为 I 运行 A 稳态值 4 按 SB3停止后 先按下 SB2 再同时按下起动按钮 SB1 观察并记录电机在 接法直接 起动时电流表最大读数 I 起动 安 冲击值 5 比较 IY 起动 I 起动 结果说明什么问题 根据实验步骤观察并记录操作结果 AB C KM1 FU1 Q1 L1L2L3 220V FR1 FU2 KM3 KM1KM2 KM1 M 3 A KM2 SB2SB2 KM3 KM3 KM2 KM3 Z XY FU4 FU3 20 4 时间继电器控制 时间继电器控制 Y 降压起动控制线路降压起动控制线路 图 3 7 时间继电器控制 Y 降压起动控制线路 关断电源后 按图 3 7 接线 图中 SB1 SB2 KM1 KM2 KM3 KT1 FR1选用 D61 挂 件 FU1 FU2 FU3 FU4 Q1选用 D62 挂件 安培表用 D32 上 3A 档 电机用 DJ24 220V 选择 KT1延时 10s 1 起动控制屏 合上 Q1 接通 220V 三相交流电源 2 按下 SB1 电动机作 Y 接法起动 观察并记录电机运行情况和交流电流表读数 冲击 AB C KM1 FU1 Q1 L1L2L3 220V FR1 FU4 KM3 KM1KM2 KM1 M 3 A KM2 KT1 KM3 KM3 KM2 KT1 ZX Y KM3 KT1 FU2 FU3 21 值 3 经过一定时间延时 电机按 接法正常运行后 观察并记录电机运行情况和交流电流 表读数 稳态值 4 按下 SB2 观察并记录电动机 M 运行状态 根据实验步骤观察并记录操作结果 五 注意事项和要求 六 作业与预习要求 1 1 预习要求 预习要求 1 复习各种异步电动机的起动控制线路 工作原理及特点 2 什么是时间原则 什么是速度原则 2 2 作业 作业 1 画出图 3 4 3 5 3 6 3 7 的工作原理流程图 2 时间继电器在图 3 5 3 7 中的作用是什么 3 图 3 5 比图 3 4 中串电阻方法有什么优点 4 采用 Y 降压起动的方法时对电动机有何要求 七 参考书目 电气控制与可编程控制器技术 第二版 史国生 主编 化学工业出版社 22 实验名称 实实验验四四 PLC 基基本本指指令令的的编编程程练练习习 学时安排 2 学时 实验类别 验证性 实验要求 必做 一 实验目的和任务 1 熟悉 FX1S系列 PLC 装置 2 熟悉 PLC 及实验系统的操作 3 掌握与 或 非逻辑功能的编程方法 4 认识定时器 计数器 掌握针对定时器 计数器的正确编程方法 二 实验原理介绍 1 1 FXFX 系列系列 PLCPLC 内部资源内部资源 FX 系列 PLC 内部有 CPU 输入 输出接口单元等硬件资源 这些硬件资源在其系统软件的 支持下 使 PLC 具有很强的功能 在 PLC 的 RAM 存储区中应有存放数据的存储单元 按存储数据的性质把这些数据存储 器 RAM 命名为输入继电器区 输出继电器区 辅助继电器区 状态继电器区 定时器 计数 器区 变址寄存器区等 1 输入继电器 X 与输出继电器 Y 输入继电器 X 是 PLC 接收外部输入的开关量信号的窗口 PLC 将外部信号的状态读 入并存储在输入映像寄存器中 即输入继电器中 在梯形图中 可以用它的常开触点和常闭触 点 但是不能用它的线圈 即绝对不能出现输入继电器线圈 输出继电器 Y 是 PLC 向外部负载发送信号的窗口 输出继电器用来将可编程序控制器 的输出信号传送给输出模块 再由后者驱动外部负载 在梯形图中 可以用它的常开触点和常 闭触点 线圈 其状态由程序驱动 2 辅助继电器 M 在 PLC 内部的继电器称为辅助继电器 PLC 内部有很多辅助继电器 M 辅助继电器与 PLC 外部无任何直接联系 它的线圈只能由 PLC 内部程序控制 它的常开 触点和常闭触点只能在 PLC 内部编程时使用 且可以无限次地自由使用 它的状态由程序驱动 但没有输出触点与之对应 不能直接驱动外部负载 外部负载只能由输出继电器触点驱动 3 定时器 T PLC 中的定时器相当于继电器接触器控制系统中的时间继电器 每个定时器有一个设定定时时间的设定值寄存器 一个字长 一个对标准时钟脉冲进行 计数的计数器 一个字长 一个用来存储其输出触点状态的映像寄存器 位寄存器 这三个 存储单元使用同一个元件号 设定值可以用常数 K 进行设定 也可以用数据寄存器 D 的内 容来设定 FX2N系列 PLC 提供最多 256 个定时器 其中 常规定时器 246 个 积算定时器 10 个 4 计数器 C 计数器是用来记录触点接通的次数 共有 256 个 计数器的设定值由 K 值决定 按计数脉冲来源不同 可以分为内部计数器和外部高速计数器 前者内部计数器 是对 PLC 内的元件 X Y M S T C 的信号计数 计数的频率低于扫描频率 所以是低速计 数器 后者外部高速计数器 是对从外部输入端子引入的信号计数 计数的频率高于扫描频率 23 所以是高速计数器 按计数器位数和计数方向可以分为 16 位加计数器 32 位双向计数器和高速计数器 2 2 基本指令 基本指令 三菱 FX 系列 PLC 的指令分为 3 类 即基本指令 步进指令和功能指令 FX2N系列 PLC 有 27 条基本指令 1 LD LDI OUT 指令 LD 取指令 用于与母线连接的常开触点 或触点组合开始的常开触点 LDI 取反指令 用于与母线连接的常闭触点 或触点组合开始的常闭触点 OUT 驱动线圈的输出指令 2 AND ANI 指令 AND 与指令 用于常开触点的串联 ANI 与非指令 用于常闭触点的串联 3 OR ORI 指令 OR 或指令 用于单个常开触点的并联 ORI 或反指令 用于单个常闭触点的并联 4 LDP LDF ANDP ANDF ORP 和 ORF 指令 LDP ANDP ORP 指令是用来进行上升沿检测的指令 仅在指定位软元件的上升沿时 由 OFF ON 变化时 接通一个扫描周期 又称为上升沿微分指令 LDF ANDF ORF 指令是用来进行下降沿检测的指令 仅在指定位软元件的下降沿时 由 ON OFF 变化时 接通一个扫描周期 又称为下降沿微分指令 5 SET RST 指令 SET 置位指令 使动作保持 RST 复位指令 使操作保持复位 或清零 6 NOP END 指令 NOP 空操作指令 程序中仅作空操作运行 END 结束指令 表示程序结束 三 实验设备介绍 在 D65 模拟实验挂箱中基本指令的编程练习实验区完成本实验 基本指令编程练习的实验 面板图 如下图所示 1 PLC 输出端口及输出指示灯布置图 如图 4 1 所示为 PLC 输出端口及输出指示灯布置图 DO 输出端 图 4 1 PLC 输出端口及输出指示灯布置图 2 PLC 输入端口及输入按钮 开关布置图 如图 4 2 所示为 PLC 输入端口及输入按钮 开关布置图 输出指示灯输出指示灯 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 输出端口输出端口 COM0 COM1 COM2 COM3 COM4 24 COM 24 DI 输入端 图 4 2 PLC 输入端口及输入按钮 开关布置图 注意 连线时 要把输出端的 COM 端连接起来 四 实验内容和步骤 1 与与或或非非逻逻辑辑功功能能实实验验 在 D65 模拟实验挂箱中基本指令的编程练习实验区完成本实验 此控制电路用两个开关QS1 QS2 X003 X004 控制 4 只彩灯 HL1 HL4 Y001 Y004 的亮灭 要求 合上PLC 电源开关时 开关QS1 QS2 X003 X004 断开时 彩灯 HL3 HL4 Y003 Y004 亮 开关QS1 QS2 X003 X004 都合上时 彩灯 HL1 HL2 Y001 Y002 亮 开关QS1 X003 合上 QS2 X004 断开时 彩灯 HL2 HL4 Y002 Y004 亮 开关QS1 X003 断开 QS2 X004 合上时 彩灯 HL2 HL4 Y002 Y004 亮 其编程元件的地址分配如表所示 输入 输出继电器地址分配列表 Y1Y2Y3Y4输出 接线 Y001 Y002 Y003Y004 其梯形图程序如图 4 3 所示 X3X4输入 接线 X003X004 输入端口输入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 COM X7 X10 X11 X12 X13 按钮按钮 X0 X1 X2 X3 X4 X5 开关开关 25 图 4 3 梯形图程序 其指令表程序为 LD X003 LDI X003 AND X004 ANI X004 OUT Y001 OUT Y003 LD X003 LDI X003 OR X004 ORI X004 OUT Y002 OUT Y004 END 通过专用电缆连接PC 与 PLC 主机 打开编程软件 逐行输入梯形图程序 检查无误 在 PLC 编程状态下 把程序下载到 PLC 主机后 将主机上的STOP RUN 按钮拨到RUN 位置 运 行指示灯点亮 表明程序开始运行 有关的指示灯将显示运行结果 拨动输入开关X3 X4 观察输出指示灯Y1 Y2 Y3 Y4 是否符合与 或 非逻辑的正确 结果 操作步骤 1 将编制好的程序写入PLC 使 PLC 进入运行方式 2 开关 QS1 QS2 X003 X004 断开时 观察各彩灯亮灭情况 3 开关 QS1 QS2 X003 X004 都合上时 观察各彩灯亮灭情况 4 开关 QS1 X003 合上 QS2 X004 断开时 观察各彩灯亮灭情况 5 开关 QS1 X003 断开 QS2 X004 合上时 观察各彩灯亮灭情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 2 定定时时器器 计计数数器器功功能能实实验验 在 D65 模拟实验挂箱中基本指令的编程练习实验区完成本实验 1 定定时时器器的的认认识识实实验验 定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作 然后产生控制作用 其控制作用同一般 继 电器 其梯形图程序如图4 4 所示 26 图 4 4 梯形图程序 其指令表程序为 LD X003 LD T0 OUT T0 OUT Y000 K50 END 合上开关QS X003 T0 线圈通电 延时 5s 后 其常开触点闭合 Y000 线圈通电 彩灯 HL Y000 亮 断开开关 QS X003 T0 线圈断电 Y000 线圈断电 HL 彩灯灭 操作步骤 1 将编制好的程序写入PLC 使 PLC 进入运行方式 2 合上开关QS X003 观察彩灯亮灭情况 3 断开开关QS X003 观察彩灯亮灭情况 4 调整 T0 的时间常数为K100 观察彩灯亮灭的变化情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 2 计计数数器器认认识识实实验验 三菱 FX1S系列的内部计数器分为16 位二进制加法计数器和32 位增计数 减计数器两种 其中的 16 位二进制加法计数器 其设定值在K1 K32767 范围内有效 这是一个由定时器T0 和计数器C0 组成的组合电路 T0 形成一个设定值为1 秒的自复位定 时器 当X11 接通 T0 线圈得电 经延时1 秒 T0 的常闭接点断开 T0 定时器断开复位 待下 一次扫描时 T0 的常闭接点才闭合 T0 线圈又重新得电 即T0 接点每接通一次 每次接通时间 为一个扫描周期 计数器对这个脉冲信号进行计数 计数到10 次 C0 常开接点闭合 使Y0 线 圈接通 从X11 接通到 Y0 有输出 延时时间为定时器和计数器设定值的乘积 T总 T0 C0 1 10 10S 其梯形图程序如图4 5 所示 图 4 5 梯形图程序 其指令表程序为 27 LD X003 LD T0 ANI T0 OUT C0 OUT T0 K10 K10 LD C0 LDF X003 OUT Y000 RST C0 END 操作步骤 1 将编制好的程序写入PLC 使 PLC 进入运行方式 2 合上开关QS X003 观察彩灯亮灭情况 3 断开开关QS X003 观察彩灯亮灭情况 4 调整 T0 的设定值为 K5 观察彩灯亮灭的变化情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 3 PLC 应应用用控控制制电电路路 1 双双定定时时器器PLC 闪闪光光控控制制电电路路 要求彩灯HL 点亮及熄灭的时间分别可以调节 接通电源开关 彩灯点亮5 秒 熄灭3 秒 再点亮 5 秒 熄灭3 秒 PLC 闪光控制电路是用两个内部编程元件 定时器T0 和 T1 来实现的 在梯形图程序中 PLC 接通电源后 定时器T0 线圈接通 计时开始 其常闭触点使输出线圈Y000 得电 彩灯亮 5 秒后 其常闭触点断开Y000 的线圈 彩灯熄灭 其常开触点接通T1 的线圈 T1 计时开始 经过 3 秒后 T1 的常闭触点断开T0 的线圈 使T0 复位 T0 的常开触点断开T1 的线圈 T1 也 复位 T0 的常闭触点再次接通Y000 彩灯亮 T1 的常闭触点又接通T0 的线圈 这样 输出 Y000 所接的负载灯 以接通5s 断开 3s 的频率不停地闪烁 直到断开电源为止 若要想改变闪光电路的频率 只需要改变两个定时器的时间常数即可 其控制电路硬件接线如图4 6 所示 其梯形图程序及指令表程序如图 4 7 所示 图 4 6 控制电路硬件接线图 28 图 4 7 梯形图程序及指令表程序 其编程元件的地址分配如表所示 输入输出继电器的地址分配表 编程元件I O 端子电路器件作用 输入继电器无输入控制 输出继电器Y000HL输出彩灯 其他编程元件地址分配表 编程元件编程地址K 值作用 T050点亮时间定时器 100ms T130熄灭时间 操作步骤 1 将编制好的程序写入PLC 使 PLC 进入运行方式 2 观察彩灯是否立即点亮 并且按点亮5s 熄灭 3s 的规律不停地闪烁 3 调整 T0 的时间常数为K30 T1 的时间常数为K10 观察彩灯闪光的变化情况 根据实验步骤观察并记录操作结果 2 计计数数器器彩彩灯灯控控制制电电路路 此控制电路用秒时钟特殊辅助继电器M8013 控制彩灯HL1 以 1s 为周期闪烁发光 还通过 初始脉冲M8002 常开触点 对 PLC 内部通用计数器C0 复位 再通过外接按钮SB 控制 X000 的常开触点 对C0 输入计数脉冲 当X000 第 10 次接通时 C0 常开触点闭合 使Y001 得电 HL2 点亮 其控制电路硬件接线如图4 8 所示 其梯形图程序及指令表程序如图 4 9 所示 29 图 4 8 控制电路硬件接线图 图 4 9 梯形图程序及指令表程序 其编程元件的地址分配如表所示 输入输出继电器的地址分配表 编程元件I O 端子电路器件作用 输入继电器X000SB计数输入控制 Y000HL1输出彩灯 输出继电器 Y001HL2输出彩灯 其他编程元件地址分配表 编程元件编程地址K 值作用 M8013 1 秒脉冲发生特殊功能辅 助继电器M8002 对计数器清零 30 计数器 16 位通用型 C010输入脉冲计数 操作步骤 1 将编制好的程序写入PLC 使 PLC 进入运行方式 2 观察彩灯HL1 是否以 1s 为周期闪烁发光 3 按下 松开 SB X000 计数按钮10 次 观察彩灯HL2 是否在第10 次按下 SB 时点亮 4 继续按下计数按钮第11 次 第 12 次 观察彩灯是否变化 根据实验步骤观察并记录操作结果 五 注意事项和要求 六 作业与预习要求 1 1 预习要求 预习要求 1 复习 PLC 的结构组成及基本工作原理 2 复习 PLC 编程软件的使用方法及 PLC 的编程 转换 写入及监控方法 3 复习常用 P