基于PLC的电气控制技术实验指导书(改)

1、基于 PLC 的电气控制技术实验许昕琪 焦妍君 编西安科技大学实验一 三相笼型异步电动机正-停-反转控制 .2实验二 三相笼型异步电动机的正反转控制.6实验三三相笼型异步电动机 Y减压起动控制 .8实验四 可编程控制器 S7-200 系列的认识实验.11实验五 定时器与计数器应用.21实验六 PLC 控制电动机正反转.24实验七 PLC 控制电动机 Y减压起动.25实验一 三相笼型异步电动机正-停-反转控制一、实验目的及要求一、实验目的及要求 1）熟悉控制电路中各电器元件结构、型号规格、工作原理、使用方法及其在电路中所起的作用。 2）通过实验加深对三相异步电动机和正-停-反转控制电路工作原理的

2、理解。 3）掌握三相异步电动机正转和反转控制电路安装接线的步骤、方法、调试及排除故障的方法。 二、实验装置及仪表二、实验装置及仪表 元器件数量元器件数量三相笼型异步电动机1 台熔断器3 个空气开关1 个热继电器1 个按钮3 个万用表1 块交流接触器2 个导线若干三、电气原理图三、电气原理图 实验电气原理图，如图 1.1 所示。 图 1.1 三相电机正-停-反控制原理图四、实验步骤四、实验步骤 1.熟悉、检查电器元件 查看本次实验各电器元件，并将其型号规格等填入表中。 检查各电器元件的质量，用万用表的欧姆档检测各电器的常开、常闭触点的通断情况。实验一电器元件的型号规格实验一电器元件的型号规格 名

3、称 文字符号 型号规格 数量 用途 异步电动机 接触器 热继电器 熔断器 按钮 空气开关 按图接线 按图 1.1 主电路和正-停-反转控制电路接线，从空气开关的下端开始自上而下地接线，先接主电路后接控制电路，先串联后并联，先控制点后保护点的接线规律连接，最后接电源进线。 主电路使用导线的粗细按电动机的工作电流选取，中小容量电动机的辅助电路一般可用截面积为 1mm2左右导线，实验中使用实验室提供的导线即可。 检查电路 接线完成后，仔细检查电路有无漏接、短接、错接以及接线端的接触是否良好。检查主电路，断开 FU，切除控制电路，用万用表欧姆档对各接点做通断检查。检查控制电路，也是同样断开 FU,切断

4、主回路，用万用表欧姆档对各接点做通断检查。 通电实验 1）电动机正转起动、停止控制：合上电源开关 QS，接通电源，按下按钮 SB2，观察接触器 KM1 动作情况以及电动机运行情况，放开按钮 SB2，接触器 KM1 的常开触点闭合，进行“自保”，电动机仍继续运转。 按下停止按钮 SB1，接触器 KM1 失电，电动机停转。反复操作SB1、SB2，观察电路的工作情况。切记千万不能同时按下SB2、SB3 按钮，否着可能会烧毁电机。2）电动机反转起动、停止控制：合上电源开关 QS，接通电源，按下按钮 SB3，观察接触器 KM2 动作情况以及电动机运行情况，放开按钮 SB2，接触器 KM2 的常开触点闭合

5、，进行“自保”，电动机仍继续运转。 按下停止按钮 SB1，接触器 KM2 失电，电动机停转。反复操作SB1、SB3，观察电路的工作情况。切记千万不能同时按下SB2、SB3 按钮，否着可能会烧毁电机。 3）热继电器的触点动作对电路的影响：可用手动断开热继电器 FR 的常开触点，观察电动机停转情况。 4）故障的分析及排除：实验过程中若出现异常现象，应立即切断电源，并记录下故障现象。分析并排除故障，再通电实验（也可由老师人为设置故障点）。 5）结束实验：实验完成后，先切断电源，再拆线并清点整理电器元件和实验器材。 五、注意事项五、注意事项 1）把电路接好后，先进行自检，经老师检查正确后，再通电实验。

6、 2）实验中如发现有接触器振动、有噪声、主触点燃弧严重、电动机不能正常起动等异常现象，应立即切断电源，分析原因，排除故障后再通电实验。 3）热继电器安装时应使盖板向上以便散热，确保在工作时使其保护特性符合要求。 实验二 三相笼型异步电动机的正反转控制一、实验目的及要求一、实验目的及要求 1）掌握三相笼型异步电动机正反转转控制电路的工作原理，加深理解电路中电气联锁与机械联锁的原理。 2）进一步熟悉异步电动机控制电路的接线方法。 3）学会正反转控制电路的故障分析及排除故障的方法。 二、实验装置及仪表二、实验装置及仪表 元器件数量元器件数量三相笼型异步电动机1 台熔断器3 个空气开关1 个热继电器1

7、 个按钮3 个万用表1 块交流接触器2 个导线若干三、电气原理图三、电气原理图 实验电气原理图如图 2.1 所示 图 2.1 三相电机正反控制原理图四、实验步骤四、实验步骤 检查元器件及接线 1）检查按钮、交流接触器、热继电器、三相空气开关、熔断器等所有电器元件质量是否良好，查看型号规格，明确使用方法。 2）按电气原理图，遵循一般接线规律，正确连接电路。 3）自检电路无误，经老师检查后，可接通电源。 通电实验 1）正反转运行。分别按 SB2、SB3，观察电动机正反转运行情况，按 SBl 则停机。 2）电气互锁、机械互锁控制的验证。同时按下 SB2 和 SB3，接触器 KMl 和 KM2 均无电

8、，电动机不转。按下正转按钮 SB2，电动机正向运行，再按反转按钮 SB3，电动机从正转变为反转。 3）若在实验中出现异常现象，则断开电源，记录下故障现象分析并排除故障，再通电实验。 五、注意事项五、注意事项1）主电路 KMl 和 KM2 主触点的换相连线须正确。 2）按钮 SB2 和 SB3 常开、常闭触点接成联锁连线须正确，并仔细检查，以防“自起动”甚至造成短路故障。 3）电动机不宜频繁持续由正转变反转，反转变正转，故不能频繁持续操作 SB2 和 SB3。 实验三 三相笼型异步电动机 Y减压起动控制一、实验目的及要求一、实验目的及要求 1）了解空气阻尼式时间继电器的结构、原理和使用方法 2）

9、掌握 Y-减压起动控制电路工作原理。 3）进一步熟悉电路的接线方法，故障分析及排除方法。 二、实验装置及仪表二、实验装置及仪表 元器件数量元器件数量三相笼型异步电动机1 台熔断器3 个空气开关开关1 个热继电器1 个按钮3 个万用表1 块交流接触器3 个导线若干时间继电器 1 个三、电气原理图三、电气原理图 实验电气原理图如图 3.1 所示。图 3.1 三相电机 Y启动控制原理图图 3.2 三相电机运行接线原理图四、实验步骤四、实验步骤 检查元器件及接线 1）按常规要求查看各电器元件型号规格、质量情况，明确使用方法。特别是对空气阻尼式时间继电器，用手操作检查延时情况，再检查时间继电器的瞬时、延

10、时动作触点的位置。 2）遵循一般接线规律，按图接线。注意电动机六个出线标志的正确接线。 3）自检电路无误后，适当调整时间继电器的延时时间，经老师再作检查后，可接通电源。 通电实验 1）自动实现 Y-减压起动控制。要求设置好 KT 时间继电器的时间后，操作 SB2 观察 KM1、KM3、KT 的动作情况并记录。然后观察当 KT 的定时时间达到后 KM2、KM3、KT 的动作情况并记录。这样就完成了电动机 Y-切换的减压起动过程。 2）实验过程中若出现异常现象，断开三相电源，记录下故障现象。分析并排除故障，再通电实验。五、注意事项五、注意事项 1）通电前重点检查主电路中电动机六个出线端的接线，以及

11、KM2、KM3 主触点的接线，确保电动机实现 Y-切换。2）注意控制电路中联锁线的正确接线，KM2、KM3 常闭点的不能接错位置，KT 常开、常闭触点接线要正确。 3）时间继电器的衔铁释放方向正确。 实验四 可编程控制器 S7-200 系列的认识实验一、实验目的一、实验目的1）熟悉可编程控制器（PLC）S7-200系列的基本结构与应用；2） 掌握PLC S7-200系列的编程软件Step7 Micro-WIN的使用；3）了解PLC的外部硬件接线图；4） 编写基本的指示灯闪烁程序。二、实验原理与电路二、实验原理与电路 1. S7-200系列PLC的硬件介绍 1.1 S7-200 CPU是将微处理

12、器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成一个功能强大的Micro PLC，如图4.1所示。图4.1 PLC的硬件结构PLC根据输出类型的不同，分为继电器输出型、晶体管输出和双向晶闸管输出，例如 CPU22* DC/DC/DC 表示型号为22*的输入、输出电压为直流的晶体管输出型PLC。不同型号的S7-200 PLC的外部接线图略有不同，如图4.2，图4.3所示：图4.2 CPU222型PLC外部接线图图4.3 CPU224型PLC外部接线图 2. S7-200系列系列PLC的软件介绍的软件介绍 2.1 PLC编程软件与通讯点击STEP 7-Micro/WIN 的图标，打

13、开一个新项目，如图4.4所示，注意左侧的操作栏，可以点击操作栏中的通讯图标，进入通讯对话框，对STEP 7-Micro/WIN 设置通讯参数。在项目如图4.5中,使用的USB/PPI 多主站电缆的缺省设置，PC/PPI电缆的通讯地址设为0，接口使用USB安装的接口,图中为COM4（右击“我的电脑” ，选中“管理” ，查看通讯接口安装的地方），单击“设置PG/PC接口”“属性” ，可选择通讯速率等参数设置，本例中传输波特率用9.6Kbps。设置完成后，在通讯对话框中双击刷新图标，搜索所连接的S7-200站的CPU图标并确认。如果未能找到S7-200 CPU，需要核对通讯参数设置并重复设置步骤。图

14、4.4 新建STEP7-Micro/WIN项目图4.5 设置通讯参数图4.6 设置PG/PC接口 建立与S7-200的通讯之后，就可创建并下载编写的程序了。2.2 PLC编程常用指令集2.2.1 S7-200 数据存储区S7-200的基本操作如下:CPU读取输入状态CPU利用存储的程序执行逻辑控制。当程序运行时，CPU刷新有关数据CPU将数据写到输出。图4.7说明一个继电器是如何与S7-200联系起来的。电机启动开关的状态和其他输入点的状态结合在一起，它们计算的结果决定通讯对话框了控制执行机构即启动电机的输出点状态。图4.7 输入和输出的控制S7-200将信息存于不同的存储器单元内，每个单元都

15、有唯一的地址，只要指出要访问的存储器地址，用户程序就可以直接访问该地址。若要访问存储区的某一位，必须指定具体地址，包括存储器标识符、字节地址和位号，如图4.8。使用这种字节寻址方式，可以按照字节、字或双字来访问其他存储区（V、I、Q、M、S、L及SM，如表4-1所示）中的地址。图4.8 字节、位寻址存储区功能地址范围I过程映像输入寄存器I0.0I15.7Q过程映像输出寄存器Q0.0Q15.7V变量存储区VB0VB2047M位存储区M0.0M31.7T定时器存储区T0T255C计数器存储区C0C255SM特殊存储区SM0.0SM299.7L局部存储器区LB0LB63AI模拟量输入AIW0AIW3

16、0AQ模拟量输出AQW0AQW30HC高速计数器HC0HC5AC累加器AC0AC3表4-1 数据存储区3I/O转换模块为接线方便，I/O 转接模块将 PLC 所有信号端子及公共端通过牛角接插线引入自身，做实验时只需按照原理图将演示模块对应的信号点及公共端连接至转接模块即可。由于本实验所用 PLC 是直流24V 供电，所以从电源模块上将电源引入 I/O 转换模块，如图4.9、4.10 所示。.DC24VAC220VLNV+V-24V0VLN总总电电源源开开关关24V电源指示灯急停按钮24V0V图 4.9 电源模块数字量输入数字量输出0.0 0.1 0.2 0.30.4 0.5 0.6 0.71M

17、2MSA1234COMCOM5678H0.00.30.1 0.20.40.5 1M L+312456789COM数字量输入数字量输出.0.1.2 .3.4.5.6.71M.0.1.2 .3.4.5.6.72M.0.1.2.3.4.5.6.71M 1L+.4.5.6.7.0.1 .2.32L+3L+2M3M模拟量输入模拟量输出RARBRCRDA+C+B+D+A-C-B-D-M0 V0 I0输入输出接口板S7-200 CPU222数字量扩展模块EM223模拟量扩展模块EM235图 4.10 I/O 转换模块三、实验器材I/O 转换模块装置 一套、编程电脑一台、PLC USB/PPI 编程电缆、万用

18、表、连接导线若干根。四、实验内容及步骤1. 在电脑上打开 STEP 7-Micro/WIN 软件，新建项目，并与 S7-200建立通讯连接；2. 在新建项目中，编写程序如图 4.11 所示，运行 PLC，并通过 I/O LED 观察其输出结果及状态； I0.0图1-11 程序实例3. 按下表给出的I/O地址分配表和硬件接线图，按照接线图将输入与输出接好，再将编写好的程序下载到PLC中。在运行状态下，通过观察I/O的LED显示查看程序的正确性。符号I/O地址功能SB1I0.0启动按键SB2I0.1停止按钮M1Q0.0KM1M2Q0.1KM2M3Q0.2KM3表4-2 I/O地址分配表M L+ 0

19、.0 0.10.2 0.30.4 0.5 ML+ DC1M 0.00.10.2 0.30.4 0.5 2M 0.6 0.7 M L+KM1KM2KM3SB1SB2图4.12 外部硬件接线图数字量输入数字量输出0.0 0.1 0.2 0.30.4 0.5 0.6 0.71M2MSA1234COMCOM5678H0.00.30.1 0.20.40.5 1M L+312456789COM数字量输入数字量输出.0.1.2.3.4.5.6.71M.0.1.2.3.4.5.6.72M.0.1.2.3.4.5.6.71M 1L+.4.5.6.7.0.1.2.32L+3L+2M3M模拟量输入模拟量输出RARB

20、RCRDA+C+B+D+A-C-B-D-M0 V0I0输入输出接口板S7-200 CPU222数字量扩展模块 EM223模拟量扩展模块EM235DC24VAC220VLNV+V-24V0VLN总总电电源源开开关关24V电源指示灯急停按钮24V0V图4.13 实物硬件接线图五、注意事项五、注意事项 1）把电路接好后，先进行自检，经老师检查正确后，再通电实验。 2) 注意 I/O 地址分布及具体对应关系。实验五 定时器与计数器应用一、实验目的一、实验目的1）掌握定时器、计数器的正确编程方法2）学会定时器和计数器扩展方法，用编程软件对PLC的运行进行监控二、实验器材二、实验器材I/O转换模块装置一套

21、、编程电脑一台、PLC USB/PPI编程电缆、万用表、连接导线若干根。3 3、定时器与计数器的认识定时器与计数器的认识1）定时器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。2）计数器计数器用于对输入信号进行计数，在计数信号输入的上升沿计数一次。西门子s7-200系列的内部计数器分为加计数器、减计数器和加减计数器三种。4 4、实验内容与步骤实验内容与步骤1）在电脑上打开 STEP 7-Micro/WIN 软件，新建项目，并与 S7-200 建立通讯连接。2）编写一段程序，能够实现如下功能：按下启动按钮后，输出Q0.0点亮5s，之后输出Q0.1点亮，10

22、s后输出Q0.2点亮。如果在10s之内按下停止按键，输出都断开。3）写出以 i0.4 为加计数条件，i0.5 为减计数条件，i0.6 为复位条件，预设值为 10 的计数器，当计数器输出为真时触发输出开关量Q0.5，将梯形图程序下载到 PLC 中调试，记录调试结果。实验六 PLC 控制电动机正反转一、实验目的一、实验目的1）了解机床电气中三相电机的正反转控制。2）掌握电动机的常规控制电路设计。3）通过 PLC 进行电动机的控制，代替了常规的由接触器构成的控制回路，来了解 PLC 在工业场合的实用性。4）掌握西门子 s7-200 系列 PLC 的电动机正反转程序编写。二、实验器材二、实验器材I/O 转换模块装置一套、PYS3