自动控制实验一

1、实验一 三相异步电动机点动、自锁、正反转控制系统实验一、实验目的1、通过实验，掌握电机电气技术实验装置的工作原理及操作方式，掌握实验过程的安全操作及注意事项。并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。2、掌握三相异步电动机正反转的原理和及控制方法以及电机正反转控制线路的不同接法。3、了解PLC常用资源的意义及应用过程。并学会用PLC实现三相异步电动机正/反转（互锁）控制的编程控制方法。达到加深理解PLC程序控制方式与继电器线路控制方式的不同。二、实验设备序 号型 号名 称数 量1DJ16三相鼠笼异步电动机(/220V)1件2D61继电接触控制挂箱（一）1件3D62

2、继电接触控制挂箱（二）1件4FX2N-32MR三菱可编程序控制器1台5FX-20P-E手提编程器1台6D65PLC控制挂件1台7D66PLC控制挂件1台8D67PLC控制挂件1台三、实验原理实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位，开启电源总开关，按下“启动”按钮，旋转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先切断三相交流电源。1.三相异步电动机点动控制线路：按图2-1接线。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

3、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，从熔断器FU4插孔V开始，经按钮SB1常开、接触器KM1线圈到插孔W。检查无误后，启动电源进行实验：(1)按下控制屏上“启动”按钮；(2)先合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。2.三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2-2接线，检查无误后，启动电源进行实验。 图2-1 点动控制线路 图2-2 自锁控制线路3. 三相异步电动机点动、自锁控制线路：按

4、下控制屏上“停止”按钮切断三相交流电源后，按图2-3接线，检查无误后通电实验。4.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2-5接线。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、接触器各触点的通断情况。(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。 图2-3 点动、自锁控制线路 图2-5 接触器联锁正反转控制线路5.按钮联锁正反转控制线路：(1)按下“停止”按钮切断

5、交流电源。按图2-6接线。经检查无误后，按下“启动”按钮通电操作。合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。(2) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。(3) 按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。(4) 按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。6.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2-7接线。经检查无误后，按下“启动”按钮通电操作。 合上电源开关Q1，接通220V交流电源。(2) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的通断情况。(3) 按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的通

6、断情况。(4) 按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的通断情况。图2-6 按钮联锁正反转控制线路 图 2-7按钮和接触器双重联锁正反转控制线路7.采用PLC控制线路实验：图 2-8、2-9是PLC控制电机联锁正反的主电路及控制电路接线图。按照以下步骤完成实验，并验证实验结果。实验步骤：1.分析PLC控制系统的输入和输出；2.根据控制要求画出各输入输出的时序关系图；3.由时序关系图，结合三菱FX2N32MR的继电器配置画出梯形图；4.由梯形图结合三菱FX2N32MR的指令系统编写指令程序；5.将程序输入FX-20P-E手提编程器，并进行程序执行验证；6.将验证后的程序写入PLC；进行控制

7、实践，观察并记录分别合上正转按钮、反转按钮、停止按钮后电机的转动情况，验证其是否满足控制要求。 图2-8 主电路 图2-9 PLC控制系统接线图4、 实验现象记录1. 三相异步电动机点动控制线路:按下SB1，电动机M即运转，松开SB1，电动机M即停止运转，长按SB1，电动机的转速r=1500r/min，点动SB1，电动机的转速r=800r/min。2. 三相异步电动机自锁控制线路：按下启动按钮SB2，松手后电动机M连续运转；按下SB1，松手后电动机即停止运转。3. 三相异步电动机点动、自锁控制线路：按下启动按钮SB2，松手后电动机仍继续运转；运转半分钟后按下SB3，然后松开，电动机即停止运转；

8、连续按下和松开，此时属于电动控制状态。4. 接触器联锁正反转控制线路：按下SB1，KM1显示灯亮，KM2不亮，此时电动机处于正转；按下SB3，KM1和KM2均不亮，此时电动机停止运转；再按下SB2，KM2亮，KM1不亮，此时电动机处于反转。5. 按钮联锁正反转控制线路：按下SB1，KM1显示灯亮，KM2不亮，此时电动机处于正转；按下SB3，KM1和KM2均不亮，此时电动机停止运转；再按下SB2，KM2亮，KM1不亮，此时电动机处于反转。6. 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路：按下SB1，KM1显示灯亮，KM2不亮，此时电动机处于正转；按下SB2，KM2亮，KM1不亮，此时电动机处于反转。按下

9、SB3，KM1和KM2均不亮，此时电动机停止运转；7. 采用PLC控制线路实验（程序指令）: LD X1; OR Y1 ANI X2 ANI X3 ANI Y2 OUT Y1 LD X2 OR Y2 ANI X1 ANI X3 ANI Y1 OUT Y2 END5、 讨论题1.试分析什么叫点动，什么叫自锁，并比较图2-1和图2-2的结构和功能上有什么区别？答：点动：在某一工作状态中对电动机的控制要求是一点一动，即按按一次按钮动一次，连续按则连续动，不按则不动，这种动作常称为“点动”或“点车”。自锁：是在接触器线圈得电后，利用自身的常开辅助触头保持回路的接通状态。图2-2比图2-1多了热继电器F

10、R1和接触器SB2,以及辅助触头KM1，热继电器可以实现过载保护，SB2和辅助触头KM1可以实现自锁控制，图2-1没有此功能。2.图2-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？答：能。、图2-2中是用热继电器FR作为过流保护装置，热继电器FR的发热元件串在电动机的主回路中，而其触点则串在控制电路接触器线圈的回路中，当电动机过载时，热继电器的热元件就会发热，将其在控制电路内的动断触点断开，控制器线圈失电，触点断开，电动机停转；、断器FU是该电路的短路保护元件，熔断器串于被保护的电路中，当电路发生短路或者严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏；、触器线

11、圈KM1是该电路的欠压（失压）保护元件，在图所示的自动控制线路中，若电路暂停供电或电压降低，接触器线圈就失电，触点断开，电动机脱离电源而得到保护，过后当电源电压恢复时，不重新按启动按钮，电动机就不会自动启动。3.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？答：接触器的联锁触点是继电器的殿后线圈使使常闭触点断开实现联锁，属于电气联锁；而按钮的联锁触点则是利用按钮按下时使其常闭开关断开来实现联锁的，属于机械联锁。4.在图2-4中，欲使电机反转，为什么要把手柄扳到“停止”使电动机M停转后，才能扳向“反转”使之反转，若直接扳至“反转”会造成什么后果？答：若直接扳至“反转”，电动机的工作状态相当

12、于反接电源制动，制动期间电枢电动势E和电源电动势是串联相加的，因此会产生较大的电枢电流，在串接的 限流电阻不够的情况下易产生过流。5.试分析图2-4、2-5、2-6、2-7各有什么特点？并画出运行原理流程图。答：图2-5采用KM接触器互锁，其运行的正常与否取决于接触器的反应速度与先后顺序。图2-6采用按钮互锁其运行的正常与否取决于按钮的反应速度与先后顺序。图2-7采用按钮和接触器双重联锁正反转控制线路，其安全性与稳定性最高，避免因其中一种互锁失效而导致电源短路。6图2-5、2-6虽然也能实现电动机正反转直接控制，但容易产生什么故障，为什么？图2-7比图2-5和2-6有什么优点？ 答：图2-5有

13、下述缺点：若同时按下正向按钮和反向按钮，可是使KM1和KM2接触器同时接通，造成电源短路事故； 图2-6有电气连锁保护的线路，当按下KM1按钮后，接触器KM1就动作，使电动机正转，KM1除有一动合触电将其自锁外，另有意动断触点串联在接触器KM2线圈的控制回路内，它此时断开，因此，若在按下KM2按钮，接触器KM2不受KM1的动断触点连锁不能动作，这样就防止了电源短路的事故。但此线路尚存在下述缺点：反向时，必先按停止按钮，不能直接按反向按钮KM2，故操作不太方便。造成此缺点的原因在于按KM1时，不能断开正向接触器KM1的电路，因KM1的动断触点继续连锁保护。 图2-7采用复合按钮，此电路是一个较完

14、整的正反转自动控制线路，可以解决上述中的问题。7.简单说明采用继电器、接触器控制电机正反转实验与采用PLC控制实验的优缺点。答：继电器、接触器控制：优点是控制电器结构简单、价格便宜、应用广泛，能够满足生产机械一般的生产要求；缺点是电器接线复杂，容易出错，所用到的电器较多，对于操作人员的要求高。PLC控制：优点是接线简单、操作方便、有监视和诊断功能，安全性高，易于实现自动化控制。缺点是价格昂贵，操作人员需具备较好的编程能力。8.针对PLC与继电控制线路工作方式上的不同，如何避免在PLC扫描周期小于接触器动作响应时间情况下出现正反转回路短路？答：可以在PLC程序中添加延时程序，使正反转切换过程中被切断的接触器瞬时动作，而接通的接触器要延时一段时间才动作，以保证系统工作的可