电气技术及PLC控制 00-实验内容讲解学习资料

电气控制及PLC技术制作：电气学院杨霞2014年6月修订1PLC原理及应用实验讲解实验一三相异步电动机继电-接触器控制实验实验二三相异步电动机PLC控制实验实验三交通信号灯控制实验实验四自主设计操作测验2实验一三相异步电动机继电-接触器控制一、实验目的1．看懂三相异步电动机铭牌数据和定子三相绕组六根引出线在接线盒中的排列方式；2．根据电动机铭牌要求和电源电压，能正确连接定子绕组(Y形或Δ形)；3．了解复式按钮、交流接触器和热继电器等几种常用控制电器的结构，并熟悉它们的接用方法；4．通过实验操作加深对三相异步电动机直接起动、点动和正反转控制线路工作原理、接线方式、操作方法及各环节作用的理解和掌握，明确自锁和互锁的作用；5．在理解顺序控制工作原理的基础上，学会对三相异步电动机进行简单顺序控制；6．学会检查线路故障的方法，培养分析和排除故障的能力。

3二、预习要求

复习三相异步电动机直接启动、点动和正反转控制线路的工作原理，并理解自锁、互锁及点动的概念，以及短路保护、过载保护和欠压保护的概念。实验一三相异步电动机继电-接触器控制4实验一三相异步电动机继电-接触器控制三、实验内容和步骤1．熟悉实验装置上的电源开关、交流接触器、按钮等器件接线端位置。2．按图1和图2接线，进行如下实验：（1）点动实验：不接KM的自锁触点，按SB2。（2）直接启动及停车试验：接上KM的自锁触点，启动按SB2，停车按SB1。（3）欠压保护实验：电动机启动后，拉开实验装置上的三相开关Q，使电动机停转，然后重新合上实验装置上的三相开关Q，不按SB2按钮，观察电动机是否会自行启动。（4）电动机的正反转实验：拉开实验装置上的三相开关Q，将电动机定子绕组的三根电源线中任意两根的一头对调，再合上实验装置上的三相开关Q，重新启动电动机，观察电动机是否改变了转向。

5实验一三相异步电动机继电-接触器控制图1电动机正、反向点动控制电力接线示意图6实验一三相异步电动机继电-接触器控制图2三相异步电动机单向启、保、停控制线路图7实验一三相异步电动机继电-接触器控制图3三相异步电动机的正、反转控制电路图8实验一三相异步电动机继电-接触器控制四、实验报告内容1．画出实验步骤中的线路图。2．写出实验的操作步骤。3．写出实验心得。五、思考题1．在图2中，线路是如何实现电气互锁的？2．为什么图1主回路只串联两只发热元件？以星行连接的负载为例，没有串联发热元件的一项发生过载时，是否也能得到保护？3．热继电器是否也能起到短路保护？4．若在实验中发生故障，画出故障线路，分析故障原因。9实验二三相异步电动机的PLC控制一、实验目的1.学习西门子s7-200PLC与外部设备的连接。2.学习编程软件STEP7-Micro/WIN32的操作。3.根据三相交流异步电机的原理图，学习用PLC来控制电机的正反转和Y/△启动的方法。

二、实验设备1.西门子s7-200可编程序控制器一台2.装有STEP7-Micro/WIN32软件的微机一台3.三相交流异步电动机一台及相关实验设备。

10PLC参考电路图

电机控制PLC电气原理图11三、实验内容12实验1电机正反转控制实验任务：当按下按钮SB1时，KM△接通，KM1灯亮，电机正转；当按下按钮SB2时，KMY接通，KM2灯亮，电机反转；KMY和KM△绝不能同时接通；正反转之间要联锁。（特殊内部标志位存储器SM0.0，RUN状态监控，PLC在运行RUN状态，该位始终为1）输入信号信号元件及作用I0.0I0.1I0.2SB1：正转SB2：反转SB3：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMYI/O分配：13电机正反转控制参考梯形图程序I0.0↓→Q0.2→Q0.0正转I0.1↓→Q0.3→Q0.1反转正反转互锁星角互锁I0.0↓→Q0.2→角起I0.1↓→Q0.3→星起14实验2自锁运行实验实验任务：按下SB1，KM1、KM△接通，电动机正转。5秒后KM△断开，2秒钟后KM2、KMY接通，电动机反转，5秒后断开，2秒后KM1、KM△接通，如此交替；按下停止按钮SB2，KM灯全灭，电机停止运行。

I/O分配：输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：反转输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMY15自锁运行实验参考梯形图程序161718实验3电机Y-△起动实验任务：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。

I/O分配：输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMY19电机Y-△起动参考梯形图程序20参考梯形图程序21四、实验报告内容1．画出实验步骤中的线路图，并说明各器件的作用。2．写出实验的操作步骤，控制梯形图。3．写出实验心得五、思考题1．继电器控制电路转换为梯形图法。2．自锁运行的观察。3．电机Y-△启动的原因。

22实验三交通信号灯控制一、实验目的1.学习西门子S7-200PLC与外部设备的连接。2.学习编程软件STEP7-Micro/WIN32的操作。3.进一步学习PLC控制程序设计。4.根据交通信号灯控制规则，学习用PLC来控制交通信号灯的方法。二、实验设备1．西门子S7-200可编程序控制器一台2．装有STEP7-Micro/WIN32软件的微机一台3．交通信号灯实验设备。三、实验内容设计PLC程序控制十字路口的红绿黄三色信号灯，并通过交通信号灯实验板验证程序的正确性。23PLC参考电路图

红绿灯控制PLC电气原理图24实验1交通灯实验

实验任务：第一步：东西绿灯和南北红灯亮10秒钟第二步：东西黄灯和南北红灯闪亮5秒钟第三步：东西红灯和南北绿灯亮10秒钟第四步：东西红灯和南北黄灯闪亮5秒钟第五步：返回到第一步

I/O分配：输入信号信号元件及作用元件或端子位置输出信号控制对象及作用元件或端子位置Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯南北红灯交通灯实验区25参考梯形图程序26参考梯形图程序27参考梯形图程序28实验2按钮控制实验

实验任务：人行道口常态亮红灯,当人行道口的按钮按下时，人行道的交通灯绿灯随下一次十字路口的南北绿灯亮一次,之后再次一直亮红灯。在人行道亮过绿灯的1分钟内按下人行道按钮均不响应。1分钟之后按下可重复前面的动作。

I/O分配：输入信号信号元件及作用元件或端子位置输出信号控制对象及作用元件或端子位置Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯南北红灯交通灯实验区29参考梯形图程序30参考梯形图程序31参考梯形图程序32四、实验报告设计方案；梯形图、I/O接线图；操作步骤；运行结果，程序修改和评价。五、思考题

1.定时器的应用。

2.按钮控制如何？33实验四自主设计操作测验

一、实验目的对PLC控制理论、PLC程序设计及实际操作综合测评。二、实验设备1．西门子s7-200可编程序控制器一台2．装有STEP7-Micro/WIN32软件的微机一台3．各相关实验设备。三、实验要求控制程序学生完全自主设计，在四层电梯控制、混料罐控制、输料线控制、天塔之光控制、自控轧钢机控制、邮件分拣控制、自动售货机控制等设计中任选其一，在PLC上执行这个程序，并实际控制被控对象运行，以验证程序的功能和正确性。341.程序设计要求设计的程序要求进行顺序控制，至少有六个状态(及格标准)，具体规律由设计者自己确定。2.设计报告对程序设计要求有完整的设计报告，其内容包括：①自定的文字控制方案；②输入输出信号表；③PLCI/O分配接线图；④功能流程图；⑤梯形图；⑥运行结果。设计报告在程序运行之前统一交上来。3.考核由程序的正确性和复杂程度、设计报告情况、独立完成情况决定成绩。四、实验步骤课前设计，课上调试。五、实验报告设计方案；梯形图；运行操作步骤；运行结果，程序修改和评价。

35四层电梯控制

（四层内选升降控制）电梯为四层四站有司机驾驶客梯,上下运行由直流电机拖动，电机正转时电梯下降，反转时上升。轿厢行走由滑块动作示意,开门动作由信号灯示意。每层的电梯门旁装有外呼电梯轿厢升降的按钮SB1～­­‍SB5T，内呼梯轿厢升降的按钮SB6～­­‍SB9，轿厢运行的井道内装有位置控制行程开关SQ1～SQ4。由于按钮和信号灯数目不够，开关门信号则由天塔之光实验区的L5、L8两组灯代替。实验任务：用内部楼层选择信号1～4控制轿厢升降到相应楼层；轿厢运行过程中有选择信号时，优先执行前方的选择信号；轿厢到达选择的楼层后，停车3秒再继续运行或等待信号；未选择的楼层不停留。36混料罐控制

（循环运行实验）实验特点：本实验是在基本实验中的简单的模拟工业生产中的混料罐生产工艺全过程实验。其中的液面设计是通过电机电动嵌有LED灯的滑块。在移动中照料混料罐面板来进行实验的。电磁阀和搅拌电机用LED灯来模拟。3个限位开关连接LED指示灯。实验效果如下图所示。实验任务：液面在最下方时，按下启动按钮。液体A阀门打开，液体A流入容器；当液面升到M传感器检测位置时，液体A阀门关闭，液体B阀门打开；当液面升到H传感器检测位置时，液体B阀门关闭，搅拌电机开始工作。搅拌电机工作5秒后停止搅拌，混合液体C阀门打开，开始放出混合液体。当液面降到L传感器检测位置时，延时两秒，关闭液体C阀门，开始下一周期操作。37输料线控制

（自动运行实验）实验任务：按下启动按钮，皮带1启动，经过5秒皮带2启动，再经过5秒皮带3启动，再经过5秒，卸料阀打开，物料流下经各级皮带向后下放传送进入下料仓。料满后，卸料阀关闭，停止卸料，经过5秒后，皮带3停止，再经过5秒，皮带2停止。料欠则重复执行38天塔之光控制

（顺序点亮控制）实验任务：L1灯亮，1秒后L2灯亮，再过1秒后L3灯亮……再过1秒后L8灯亮，再过1秒后全部灯熄灭。39自动售货机控制

（单交易系统）实验目的：掌握基本逻辑指令的使用方法，熟悉传送比较指令和四则运算指令的用法。实验特点：本实验是模拟现实生活中的自动售货机的工作情况而设计的实验。实验中，取物及退币用LDE灯来模拟，其他与现实中的自动售货机基本相似。注：本实验八段码数码管带74LS247N译码模块。实验任务：该机接受硬币后能自动送出顾客选择的商品并找零。要求实现：按下投币口按钮1元或5元，数码管显示投币金额之和（不能大于9元）。有四种商品可选：纯水一元；可乐二元；牛奶三元；酸奶四元。按下商品对应按钮时，数码管显示金额变为原金额减去所买商品价格之差，即余额。40邮件分拣控制

（邮码检测实验）实验目的：掌握邮件分拣机的的工作原理，熟悉数字量的应用，学习BCD码向BIN码的转换。实验特点：下图为本实验的模拟图。本实验的功能是将五个地方的邮件进行分拣。邮政编码由拨码盘决定，自动转化为BCD码输入。实验时，打开启动开关后按“检测邮码”按钮，当前的邮码输入PLC中。若检测到此邮码有效，则L2亮，表示开始分拣，不能再进邮件，同时电机M5运行，带动皮带运行输送邮件。邮件运送到与邮码相对应的邮箱处时，M5停止运行。则分拣机M1～M4中相应的那一台动作（用发光二极管发亮表示），将该邮件推入对应邮箱（二极管发亮）。若检测到邮码无效时，L1亮，表示出错，分拣机停止工作，需按下复位键，才能重新运行。当拨下停止开关时，待本轮分拣结束后系统停止运行。实验任务：按下检测邮码按钮,拨码盘上对应灯亮,超出范围灯不亮，邮政编码只有1～5编码有效，其它为无效码。

41自控轧钢机控制

（计数自动控制）实验目的：根据自控轧钢机的原理图，在实验中掌握自控轧钢机的工作原理。练习步进顺控指令，学习用PLC来构成轧钢机自控系统。实验介绍：自控轧钢机的压力输出端为一特殊端子，其功能是：开机时，ABC三个发光二极管均为OFF，端子第一次接通时，最上面的A灯亮，表示有一个压下量；第二次接通时，上面和中间的A、B灯亮，表示有两个压下量；第三次接通时，A、B、C三灯都亮，表示有三个压下量；第四次接通时，A、B、C三灯皆熄灭，表示轧钢机复位；第五次接通时动作同第一次，如此循环。其中电机MI、M2、M3和皮带的正反转均由相应的发光二极管表示其工作状态，Y1的亮灭模拟汽缸的状态。实验任务：打开启动开关，电机M1、M2运行，传送钢板。传送带上有钢板时，传感