高职电气自动化实训指导书

高职电气自动化实训指导书绪论电气自动化技术是现代工业发展的核心驱动力之一，其应用遍及制造业、能源、交通、建筑等各个领域。本实训指导书旨在配合高职电气自动化技术专业的理论教学，通过一系列贴近工程实际的实训项目，帮助学生将课堂所学的理论知识转化为实际操作能力、分析问题与解决问题的能力，培养其严谨的工程态度和规范的操作习惯。本指导书的编写紧密结合高职教育的特点，强调实用性和技能性，突出“做中学、学中做”的职业教育理念。内容选取上，既包含了电气自动化领域的经典基础技能训练，也融入了当前行业应用广泛的新技术、新工艺相关的实训项目。希望同学们在实训过程中，能够勤于动手、善于思考、勇于探索，严格遵守操作规程，确保人身与设备安全，充分利用实训机会提升自身的综合职业素养，为未来的职业发展奠定坚实基础。第一章安全用电与实验室管理1.1实训室安全总则安全生产是实训教学的首要前提和基本保障。所有进入实训室的人员必须严格遵守国家及学校的安全生产法规和实训室的各项安全管理制度，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想。实训前，必须认真学习本指导书及相关设备的安全操作规程，熟悉实训室的布局、消防器材（灭火器、消防栓等）的位置和使用方法，了解紧急情况下的疏散路线和应急处理措施。严禁在实训室内吸烟、饮食、嬉戏打闹或进行与实训无关的活动。保持实训场地整洁有序，通道畅通。1.2电气安全基本要求*着装要求：进入实训室必须按规定穿着工作服，不穿短裤、裙子、拖鞋，长发者需将头发盘起并戴上工作帽。*电源操作：接通电源前，务必检查设备及线路连接是否正确、牢固，确认无误后方可合闸。操作高压设备时，必须有教师在场指导，并严格执行监护制度。*设备检查：实训前应检查所用仪器设备是否完好，有无破损、漏电现象。发现问题应立即报告指导教师，严禁擅自拆卸、修理。*线路敷设：实训用导线应绝缘良好，走线规范，避免杂乱无章或被踩踏碾压。接线时应先断开电源，按照“先接负载侧，后接电源侧；先接接地端，后接相线”的顺序进行。拆线时顺序相反。*故障处理：实训过程中如发生跳闸、异味、冒烟等异常情况，应立即切断电源，并报告指导教师，不得擅自处理。*工具使用：使用电工工具和仪表前，应检查其绝缘是否良好，功能是否正常。使用电烙铁等发热设备时，应放置在专用支架上，使用完毕及时切断电源。1.3实训室日常管理规定*学生应按时到达实训室，不得无故迟到、早退或缺席。*实训时应服从指导教师的安排和指导，严格按照实训步骤进行操作。*爱护实训设备和工具，节约耗材。如发生设备损坏或丢失，应立即报告并按规定处理。*实训结束后，应按要求整理好仪器设备、工具和实训场地，关闭电源、水源，经指导教师检查同意后方可离开。*认真填写实训记录和设备使用登记。第二章常用低压电器认知与测试2.1实训目的1.认识常用低压电器的外形、结构、型号及含义。2.理解常用低压电器的工作原理和主要技术参数。3.掌握常用低压电器的基本测试方法。4.培养正确选用低压电器的初步能力。2.2实训设备与工具*常用低压电器（刀开关、组合开关、熔断器、按钮、接触器、热继电器、中间继电器、时间继电器等）若干。*万用表*兆欧表（摇表）*电工工具（螺丝刀、尖嘴钳、剥线钳等）*记录本、笔2.3实训原理低压电器是指工作在交流电压1000V及以下、直流电压1500V及以下的电路中，用于通断、保护、控制或调节电路和设备的电器。根据其在电路中的作用，可分为控制电器和保护电器。本实训通过对典型低压电器的外观观察、结构剖析（针对示教用透明外壳或解剖模型）、参数查阅及基本性能测试，使学生建立对低压电器的感性认识和理性理解。例如，接触器主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置组成。通过给线圈通电和断电，观察触点的吸合与释放状态，用万用表测量触点的通断情况和线圈的直流电阻。2.4实训内容与步骤2.4.1低压电器的识别与分类1.观察所提供的各种低压电器，记录其名称、型号、生产厂家。2.根据所学知识，对这些低压电器进行分类（如刀开关、熔断器、接触器、继电器等）。3.查阅相关资料或产品手册，了解各电器型号中字母和数字所代表的含义及其主要技术参数（如额定电压、额定电流、线圈电压等）。2.4.2常用低压电器的结构观察1.观察刀开关、组合开关的操作手柄、静触点、动触点及灭弧罩（如有）。2.观察熔断器的外壳、熔体及额定电流标识。3.观察按钮的按钮帽、复位弹簧、常开/常闭触点。4.观察交流接触器的电磁机构（线圈、铁芯、衔铁）、主触点、辅助触点及灭弧装置。5.观察热继电器的热元件、双金属片、动作机构及复位按钮。6.观察时间继电器的延时机构（气囊式、电子式等）、延时触点和瞬时触点。2.4.3常用低压电器的基本参数测试1.绝缘电阻测试：使用兆欧表，在断电状态下，测量各低压电器导电部分与外壳之间的绝缘电阻，记录测量值，并判断其绝缘性能是否良好（一般要求大于1兆欧）。注意：测量前应先放电。2.线圈直流电阻测量：使用万用表的电阻档，测量接触器、继电器等电磁式电器线圈的直流电阻，记录测量值，并与标称值或经验值进行比较。3.触点通断测试：使用万用表的导通档，手动操作（或给线圈通电）电器，测量其常开触点和常闭触点在不同状态下的通断情况。2.5实训注意事项*测量绝缘电阻时，必须确保被测电器未接入电源，且已放电。*测量线圈电阻时，应选择合适的万用表量程。*手动操作接触器、继电器时，动作应轻柔，避免损坏触点。*对于有极性要求的电器（如某些直流继电器），注意线圈电压的极性。2.6实训报告要求1.整理所识别的低压电器的名称、型号、主要参数及实物照片或示意图。2.简述各类低压电器的结构特点和工作原理。3.记录各项测试数据，并对测试结果进行分析。4.总结本次实训的收获与体会，以及遇到的问题和解决方法。第三章电动机基本控制电路安装与调试3.1实训目的1.掌握三相异步电动机正反转控制电路的工作原理和接线方法。2.掌握电动机星三角降压启动控制电路的工作原理和接线方法。3.学会控制电路的安装、检查、调试及故障排除方法。4.培养规范操作和安全用电意识。3.2实训设备与工具*三相异步电动机（带接线盒）一台*低压断路器（空气开关）一只*交流接触器（CJ系列，如CJX2）两只*热继电器一只*控制按钮（LA系列）一套（含正转、反转、停止按钮）*熔断器及熔芯若干*端子排一块*接线端子若干*控制板（木板或绝缘板）一块*导线若干（不同颜色）*万用表、兆欧表*电工工具一套（螺丝刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电工刀等）*转速表（可选）3.3实训原理3.3.1三相异步电动机正反转控制电路三相异步电动机的旋转方向由通入定子绕组的三相电源的相序决定。要改变电动机的旋转方向，只需将接入电动机的三相电源中的任意两相对调即可。正反转控制电路通常采用两个接触器（正转接触器KM1和反转接触器KM2）来实现。为防止两个接触器同时吸合造成电源短路，电路中必须设置互锁保护（电气互锁，必要时加机械互锁）。电气互锁是将两个接触器的常闭辅助触点分别串联在对方的线圈回路中。典型的正反转控制电路还包括短路保护（熔断器FU）、过载保护（热继电器FR）和欠压失压保护（接触器本身的电磁机构）。3.3.2电动机星三角降压启动控制电路对于容量较大的三相异步电动机，直接启动时启动电流过大，会对电网造成冲击。星三角（Y-Δ）降压启动是一种常用的减压启动方法，适用于正常运行时定子绕组接成三角形的电动机。启动时，将电动机定子绕组接成星形（Y），此时加在每相绕组上的电压为额定电压的1/√3，启动电流和启动转矩也相应减小。待电动机转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组换接成三角形（Δ），电动机进入全压正常运行。星三角降压启动控制电路通常由三个接触器（主接触器KM、星接接触器KM_Y、角接接触器KM_Δ）、一个时间继电器KT以及相应的控制按钮和保护电器组成。时间继电器用于控制星形启动的延时时间。3.4实训内容与步骤3.4.1三相异步电动机正反转控制电路1.元器件检查：按照第二章的方法，对所用的接触器、热继电器、按钮、熔断器等元器件进行外观检查和基本参数测试，确保其完好。2.绘制电路图：在实训报告上绘制正反转控制电路的电气原理图（主电路和控制电路）。3.布局与固定：根据电气原理图和元器件的大小，在控制板上合理布局各元器件，并使用螺丝将其牢固固定。注意留有足够的接线空间，方便操作和检查。4.导线选择与连接：*根据主电路和控制电路的电流大小，选择合适截面和颜色的导线。主电路一般用较粗的导线（如黑色或棕色），控制电路用较细的导线（如红色、绿色、黄色等，注意区分相线、零线、控制线）。*接线前，先用剥线钳剥去适当长度的导线绝缘层（注意不要损伤线芯），按顺时针方向弯成接线环。*严格按照电气原理图进行接线。先接主电路，从电源端（空气开关下口）开始，依次连接到接触器主触点、热继电器热元件，最后连接到电动机接线盒。再接控制电路，从控制电路电源端开始，连接按钮、接触器线圈、辅助触点、热继电器常闭触点等。*所有接线应牢固可靠，接触良好，导线走向横平竖直，美观整齐。导线两端应套上标号管，标号应与电气原理图一致。5.电路检查：*不通电检查：断开主电源开关。用万用表电阻档检查控制电路各环节的通断是否正常，检查各接触器线圈电阻是否正常，检查主电路各相间及相对地绝缘电阻是否符合要求（用兆欧表）。特别注意检查正反转接触器之间的互锁触点是否正确接入，防止电源短路。*通电前复查：再次检查接线是否正确无误，各元器件安装是否牢固，无松动现象。6.通电调试：*在指导教师监护下进行通电调试。先合上主电源开关。*按下正转启动按钮，观察电动机是否正转启动，接触器是否吸合正常，有无异常声响或异味。*按下停止按钮，电动机应停止转动，接触器释放。*按下反转启动按钮，观察电动机是否反转启动。*分别在正转和反转运行时，测试热继电器的动作情况（可通过调节热继电器整定电流或模拟过载方法进行，具体由指导教师指导）。*调试过程中如发现异常，立即切断电源，查明原因并排除故障后再进行调试。3.4.2电动机星三角降压启动控制电路（选做或分组进行）1.参照上述步骤，完成星三角降压启动控制电路的原理图绘制、元器件检查、布局固定、接线。2.重点理解时间继电器的工作原理及其在电路中的作用，以及星接接触器和角接接触器的动作顺序和互锁关系。3.电路检查时，特别注意星接和角接转换时的相序是否正确，避免电动机反转或短路。4.通电调试时，观察启动过程中电动机转速的变化，听启动声音，比较与直接启动的区别。记录启动延时时间。3.5实训注意事项*严格遵守安全操作规程，确保人身和设备安全。所有接线和拆线操作必须在断电状态下进行。*接线时，电动机外壳应可靠接地（如控制板有接地端子）。*按钮接线时，注意区分常开触点和常闭触点。*通电调试前，务必得到指导教师的许可。*调试过程中，手不得接触带电部分，身体任何部位不得靠近旋转的电动机。*若出现异常情况（如火花、冒烟、异味、异常声响），应立即切断电源，并报告指导教师。*严禁用手或金属工具直接短接接触器触点进行调试。3.6实训报告要求1.画出所安装控制电路的电气原理图（正反转和星三角启动），并标注元器件符号和编号。2.简述各控制电路的工作原理和保护环节。3.记录所用主要元器件的型号、规格和参数。4.详细描述电路安装步骤、遇到的问题及解决方法。5.记录调试过程、观察到的现象及测试数据（如启动时间、有无异常等）。6.总结本次实训的心得体会、收获与不足。第四章PLC基本指令编程与应用4.1实训目的1.了解PLC的基本组成、工作原理及编程语言。2.熟悉PLC编程软件（如STEP7-Micro/WINSMART、GXWorks2等）的界面和基本操作。3.掌握PLC基本逻辑指令（如LD,LDI,OUT,AND,ANI,OR,ORI,SET,RST,PLS,PLF等）的功能和应用方法。5.实现PLC对典型控制对象（如电动机、指示灯等）的控制。4.2实训设备与工具*PLC主机（如SiemensS7-200SMART系列、MitsubishiFX系列等）一台及编程电缆一根*个人计算机（安装有相应PLC编程软件）一台*PLC实训模块或实验板（含电源、输入按钮、指示灯、接触器、小型电动机等）一套*万用表*电工工具若干4.3实训原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的工作方式是周期循环扫描。其工作过程一般包括：输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。本实训主要采用梯形图编程语言。梯形图源于继电器控制电路，直观易懂。基本逻辑指令是构成PLC控制程序的基础，通过这些指令的组合，可以实现各种复杂的逻辑控制功能。例如，用PLC控制电动机的正反转，就是通过将外部的按钮信号接入PLC的