机电传动控制实验指导书(最新).doc

机电传动控制实验指导书实验一、继电接触器控制三相异步电动机一、实验目的1熟悉继电接触器断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2掌握三相异步电动机主回路和控制回路的接线方法；3了解继电接触器断续控制电路的组成二、实验使用仪器、设备1 DB电工实验台；2 三相异步电动机二台；3 万用表一台；4 专用连接线一套。三、实验要求 实现三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求：(1) M1可以正、反向点动调整控制；(2) M1正向起动之后，才能起动M2；(3) 停车时，M2停止后，才能停M1；(4) 具有短路和过载保护；(5) 画出主电路和控制电路。四、实验参考电路五、实验步骤1 按布局图要求将各元器件定位；2 按接线图要求，以正确的规格电线连接各器件；3 按接线图要求，连接电动机的定子线圈；4 自查并互查连接线；5 合上电源，调试电路；6 观察电动机的运行情况。六、实验注意事项1 操作前切断总电源；2 接线完毕，必须检查接线情况，并做好记录；3 在指导老师认可后，方能接通电源。 七、思考题1熔断器与热继电器可否省去其中任何一个？为什么？2熔断器与热继电器的规格可否随意选择？为什么？3连接电线的规格可否随意选择？为什么？4交流接触器可否带直流负载？为什么？实验二、PLC控制三相异步电动机一、实验目的1了解PLCAC电动机断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2掌握继电接触器逻辑电路与PLC梯形图的转换方式；3熟悉PLC控制系统的接线方法；3了解PLC断续控制电路的组成。二、实验使用仪器、设备1 PLC模拟实验台；2 三相异步电动机二台；3 万用表一台；4 专用连接线一套。三、实验要求 实现PLC对三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求：(1) M1可以正、反向点动调整控制；(2) M1正向起动之后，延时5分钟再可起动M2；(3) 停车时，M2停止后，延时2分钟再可停M1；(4) 主电路同实验一。四、实验参考电路与梯形图1 电路2梯形图 学生自编五、实验步骤1按布局图要求将各元器件定位；2按接线图要求，以正确的规格电线连接各器件；3按接线图要求，连接电动机的定子线圈；4自查并互查连接线；5编程，下载程序；6调试程序（断开PLC输出与接触器线圈的连接线，通过PLC输出的发光二极管的明、暗状态调试程序）；7程序正确后，合上电源，调试电路；8观察电动机的运行情况。六、实验注意事项1操作前切断总电源；2接线完毕，必须检查接线情况，并做好记录；3在指导老师认可后，方能接通电源。七、思考题1梯形图与继电接触器逻辑电路有什么相似之处？转换时应注意哪些事项？2梯形图与继电接触器中的触点在被引用时，数量上有什么限制？为什么？3梯形图与继电接触器中的时间继电器有哪些不同？为什么？4继电接触器电路中使用的常开或常闭触点，在PLC中可否对应地用常闭或常开触点替换？此时在梯形图中应如何编程？实验三、PLC时间顺序控制一、实验目的1了解状态步进指令的适用场合和编程方法；2了解状态步进指令与普通指令的区别； 3掌握LAD、STL和SFC之间的转换方式；4掌握FXGPP仿真软件的使用。二、实验使用仪器、设备1 PC计算机；2 FXGPP仿真软件。三、实验要求 1四台电动机顺序启动，逆序停止；2四台电动机启动间隔延时5分钟，停止间隔延时2分钟；3正常停车时间可以发生在任一时刻；4紧急停车时所有电动机立即全部停止运行。四、实验参考流程状态图和程序1流程状态图2程序 学生自编五、实验步骤1按控制要求，在FXGP环境下编程；2在FXLLT环境下，将FXGP格式的程序转换成FXLLT格式；3用FXLLT的仿真界面进行模拟运行；六、实验注意事项1将时间继电器、各电动机的输出和各状态S作为观察对象；2调整合适的时间坐标，使之便与观察；3模拟运行开始后应该及时释放模拟运行按纽。七、思考题1顺序控制除了时间顺序以外，还可能有什么顺序控制？2用FXLLT的仿真界面进行模拟运行有什么好处？3模拟运行能否完全替代实物调试？为什么？实验四、PLC水泵房控制一、实验目的1了解条件、时间顺序控制的一般规律； 2熟悉状态步进指令的编程方法；3掌握LAD、STL和SFC之间的转换方式；4掌握FXGPP仿真软件的使用。二、实验使用仪器、设备3 PC计算机；4 FXGPP仿真软件。三、实验要求 1某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关x0、x1和x2。xO接通，表示水压偏 低；xl接通，表示水压正常；x2接通，表示水压偏高。要求：1) 自动工作时，当用水量少，压力增高，x2接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作 的水泵先切断。当用水量多，压力降低，x0接通，此时可延时30s后增设l台水泵工作，要求未曾工作的水泵增加投入运行。当Xl接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量，工作时要求水泵数量最少不得低于1台，最多不得超出4台，4台水泵分别用YOY3输出点控制 ，Y4一Y7分别用于其工作指示。2) 手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作，输入点X1OX13分别表示4台水泵起动按钮，X14X17分别接人4台水泵的停止按钮，此外，每台水泵设热过载保护，分别接入x3一x6，当它们使能时分别切断各自的输出Y0一Y3，x7=ON表示手动，x7=OFF表示自动，X20自动运行，X21自动运行停止。 四、实验参考梯形图1梯形图五、实验步骤1按控制要求，在FXGP环境下编程；2在FXLLT环境下，将FXGP格式的程序转换成FXLLT格式；3用FXLLT的仿真界面进行模拟运行；六、实验注意事项1将压力检测开关x0、x1和x2、各电动机的输出和各状态S作为观察对象；2调整合适的时间坐标，使之便与观察；3模拟运行开始后应该及时释放模拟运行按纽。七、思考题1本实验的顺序控制应属于何种类型的顺序控制？2该压力控制属于有级还是无级控制？为什么？ 3实现压力无级控制，本系统应如何修改？实验五、步进电动机控制 一、实验目的 1掌握用PLC控制步进电动机的程序设计方法； 2学会用PLC功能指令设计环形分配器； 3掌握PLC控制步进电动机的实际连线。二、实验使用仪器、设备1 PC计算机；2 FX2NPLC；3 步进电动机驱动器；4 步进电动机；5 连接线。二、实验原理和参考梯形图 数控机床的开环运动控制所用驱动，大多数采用步进电动机控制。一般CNC输出信号通过功率放大器后再驱动电动机。本次实验是采用PLC直接进行电动机控制。假设某步进电动机的工作方式是三相六拍，电动机有三组线圈，分别用A、B、C表示，公共端为E，当电动机正转时，其环形分配方式为AABBBCCCAA；当电动机反转时，其环形分配方式为AACCCBBBAA。步进电动机正、反转绕组的状态真值表如下表所示。步进电动机正、反转绕组状态表正 转反 转ABCABC1O0lO0110lOl01000l0llO1l0O101OlO1110控制步进电动机的输入开关和输出端所对应的PLC IO地址如下表所示。 IO地址分配表符 号器件号说 明开关0XO步进电动机正转起动开关1X1步进电动机反转起动开关2X2停止按钮开关3X3快慢开关A相Y0绕组A相B相Yl绕组B相C相Y2绕组c相 根据地址表输入及输出接口的安排，采用移位寄存器指令来实现控制，其状态如真值表所示。由表可知： 正转时 反转时 A相：Y0=M5+M4+M0 A相：Y0：M5+M4+M0 B相：Y1=14+M3+M2 B相：Y1：M2+M1+MO C相：Y2=M2+M1+MO C相：Y2：M4+M3+M2再将正、反转A、B、C相关系进行相加即得下图所示控制程序。移位寄存器及输出状态真值表 正转 反转 M5 M4 M3 M2 Ml M0Y0(A)Yl(B)Y2(C)Y0(A)Yl(B)Y2(C) 0 O 0 O 0 0 0 0 0 0 0 O l 0 0 O 0 0 l 0 O l O O O l O 0 O O l l O l O l O O l 0 O 0 0 l O O O 1 O 0 0 1 0 O 0 1 l 0 l l O 0 0 0 l O 0 0 l 0 l 0 0 0 0 0 O l l 0 l l l 0下图所示为PLC和步进电动机实验演示装置的电气接口图。步进电动机控制程序(一)步进电动机控制程序(二)三、实验内容及步骤 1按所示程序输入至PLC，并仔细检查，确保正确无误。 2置PLC在运行状态，置开关0为ON，开关1为OFF，观察输出Y0一Y2的状态是否和状态表所示正转时序相一致。再置X0为OFF，x1为ON，观察输出YOY2的状态是否为反转时序。 3关PLC电源，根据接线图将PLC与步进电动机演示装置相连，接线正确后接通24 V电源再运行程序观察输出情况。 4按下开关2，输出将保持不变，步进电动机就停止转动。 5重复步骤3、4，你将发现步进电动机工作情况：在开关(XO)合上为正转，开关(x1)合上为反转。 6置开关3(x3)在ON或OFF位置，就会发现步进电动机转动速度不一样。这是因为采用的定时器定时脉冲速度提高了10倍。四、思考题1PLC的继电器输出对步进电动机的运行有什么影响？实用中应该如何考虑？ 2 拿否用时间中断的方法来控制步进电动机的速度？这时与用定时器控制脉冲速度的方法有何不同？实验六、步进电动机矩频特性研究一、实验目的 1掌握步进电动机脉冲驱动器的使用方法与性能指标的含义； 2研究步进电动机脉冲频率与输出电流、输出转矩的关系； 3研究细分驱动对步进电动机运行性能的影响。二、实验使用仪器、设备1PC计算机；2FX2NPLC；3步进电动机驱动器；4步进电动机；5连接线。三、实验要求1 X轴控制时，步进电动机旋转360O 定位；2 从200Hz起逐步提高步进电动机的脉冲频率，测试步进电动机的输出电流、输出转矩；3 X、Y轴控制时，X轴步进电动机旋转360O 定位，同时Y步进电动机旋转180 O 定位；4 X轴控制时，可单步调整理。四、实验原理和参考梯形图1实验原理3 参考程序1）梯形图2）指令表五、试验注意事项1按所示要求接线，通电前仔细检查，并由指导教师确认接线无误后，方能同电；2先做单轴实验，后做双轴实验；3改变细分倍数，检验步进电动机的运行特性；六、思考题1细分的作用是什么？在细分步内的定位精度如何？为什么？2低频率和高频率对步进电动机运行的影响怎样？3为什么步进电动机驱动器一般都具有全流/半流控制方式？4本实验可否使用继电器输出型的PLC？为什么？5如果使用高速输入/输出指令控制步进电动机，应该如何修改程序？实验七、PLC随动控制一、实验目的1了解永磁低速同步电动机的工作原理与接线方法； 2了解电位差计测角位移的工作原理；3了解PLC A/D与D/A工作模块的工作原理与接线方法；4掌握随动控制系统的组成原理和应用方法；二、实验要求 1使用电位器和A/D,D/A组成角位移测量装置；2使用PLC - 电位器构成角位移随动系统。三、电位差计- PLC随动控制系统原理1 永磁低速同步电动机的接线方法PLC - 电位器构成角位移随动系统四、参考程序五、思考题1 使用电位差计测角位移的测量范围一般为多大？ 2 若其中一个电位器的极性接反了，会产生什么结果？实验七、交流异步电动机的变频调速器参数设定一、实验目的1. 熟悉变频器的使用方法；2. 掌握变频器的参数设定方法；3. 了解变频调速系统的组成原理。二、实验使用仪器、设备1 MITSUBISHI-FR-E500变频调速器1台；2 FX2N-32MR PLC 1台；3 PC机1台。三、实验要求1实现变频器的外部控制操作模式；2实现变频器的PU控制操作模式；3实现变频器的组合控制操作模式； 四、预备知识 1阅读计算机桌面上“MITSUBISHI-FR-E500变频器用户使用手册”电子文档第2章 安装和接线，了解接线方法。2阅读计算机桌面上“MITSUBISHI-FR-E500变频器用户使用手册”电子文档第3章 操作，了解变频器参数设定方法3阅读计算机桌面上“MITSUBISHI-FR-E500变频器用户使用手册”电子文档第4章 参数，了解变频器参数号定义。五、变频器与电源连接 1、参照PU控制方式，将变频器与电源和电动机正确连接；2、参照外部控制方式，将变频器与电源和电动机正确连接六、实验步骤1按参数编程要求，设定参数；2使用编程面板启动变频器，并实现升频/降频 ；2使用编程面板，分别监控频率、电流、电压和转矩的实时数值；3外部控制方式时，接通相应控制端子，实现电动机的多段速度控制和正/反向控制；4外部控制方式时，使用单位器实现速度的无级控制。七、实验注意事项1变频器的输入、输出接线端子不能接错；2不使用的功能，其对应的接线端子不连接任何电线；3电动机输出接成星形连接；4通电前必须由实验指导教师检查后方能合上电源。八、思考题1FR-E500变频器有几种操作控制模式？2PU操作与外部操作控制的区别在哪里？各适用什么工业应用场合？3FR-E500变频器的频率变化范围是多少？4在高于50HZ频率下运行时，对电动机有什么要求？实验八、交流异步电动机的变频调速一、实验目的4. 进一步熟悉变频器的使用方法；5. 掌握变频器有级调速的应用方法；6. 掌握PLC A/D、D/A模块的使用方式和编程方法；7. 掌握交流异步电动机的变频调速的控制方法；8. 了解PLC-变频调速系统的组成原理。二、实验使用仪器、设备4 MITSUBISHI-FR-E500变频调速器1台；5 FX2N-32MR PLC 1台；6 PC机1台。三、实验要求1实现变频器的多级速度控制，第1级频率10Hz，第2级频率20Hz，以次类推；2实现变频器无级速度控制，频率在0-50Hz范围内可调；四、实验参考原理图和参考程序1实验参考原理图3 参考程序1）梯形图2）语句表程序五、变频器与电源连接1、参照外部控制方式，将变频器与电源和电动机正确连接六、实验步骤1按多级速度要求，使用编程面板设定变频器有关参数；2先进行有级速度控制实验，在外部控制方式时，接通相应控制端子，实现电动机的多段速度控制和正/反向控制 ；2后进行无级速度控制实验，在外部控制方式时，使用A/D、D/A转换模块实现速度的无级控制，给定电位器的频率调节范围为050Hz；3使用编程面板，分别监控频率、电流、电压和转矩的实时数值。七、实验注意事项1变频器的输入、输出接线端子不能接错；2不使用的功能，其对应的接线端子不连接任何电线；3电动机输出接成星形连接；4通电前必须由实验指导教师检查后方能合上电源。八、思考题1变频器有几种频率变化模式？2什么是有级调速？什么是无级调速？各适用什么工业应用场合？3在构成PLC-变频器交流异步电动机调速系统时，A/D与D/A模块起什么作用？可不可以不用A/D、D/A模块？为什么？实验九、伺服电动机控制实验一、实验目的9. 熟悉伺服驱动器的使用方法；10. 掌握伺服电动机的速度/位置控制方法；11. 了解交流伺服系统的组成原理。二、实验使用仪器、设备7 MELSERVO-M2-J2S-10A伺服驱动器1台；8 FX2N-32MT PLC 1台；9 PC机1台。三、实验要求1 使用FX2N-32MT PLC的高速输出口，通过MELSERVO-M2-J2S-10A伺服驱动器，实现对伺服电动机的速度/位置控制；2 工艺要求如下图所示；其中：1) X0为原点位置(起始位置)传感器；2) X1为恒速位置传感器；3) X2为减速位置传感器；4) X3为终点位置传感器；5) n1为高速；6) n2为低速；7) X4为正向启动按钮；8) X5为停止按钮；9) X6为反向启动按钮。 四、预备知识 1MELSERVO-M2-J2S-10A伺服驱动器的标准位置控制模式注1）为防止触电必须将伺服放大器保护接地(PE)端子连接到控制柜的保护接地端子上。2）二极管的方向不能接错否则紧急停止和其它保护电路可能无法正常工作。 3） 必须安装紧急停止开关(常闭)。 4） CNIA、 CNlB、 CN2和CN3为同一形状，如果将这些接头接错可能会引起故障。 5） 外部继电器线圈中的电流总和应控制在80mA以下，如果超过80mA，I/O接口使用的电源应由外部提供。(参照3 6 2节) 6） 运行时异常情况下的紧急停止信号(EMG)、正向反向行程末端(LSP LSN)与SG端之间必须接通。(常闭接点) 7） 故障端子(ALM)在无报警(正常运行)时与SG之间是接通的OFF(发生故障)时请通过程序 停止伺服放大器的输出。 8） 同时使用模拟量输出通道1/2和个人计算机通讯时请使用维护用接口卡(MR-J2CN3TM)。(参照13.1.4节) 9） 同名信号在伺服放大器内部是接通的。 10） 指令脉冲串的输入采用集电极开路的方式，差动驱动方式为10m以下。 11） 伺服设置软件应使用MRAJW3-SETUPE 或更高版本。 12） 使用内部电源VDD时，必须将VDD连到COM上，当使用外部电源时，VDD不要与COM连接。请参照3.6.2节。 13） 使用中继端子台的场合，需连接CNlA一10。2、MELSERVO-M2-J2S-10A伺服驱动器的速度控制模式注1） 为防止触电必须将伺服放大器保护接地(PE)端子连接到控制柜的保护接地端子上。 2） 二极管的方向不能接错否则紧急停止和其它保护电路可能无法正常工作。 3） 必须安装紧急停止开关(常闭)。 4） CNIA、 CNlB、 CN2和CN3为同一形状，如果将这些接头接错可能会引起故障。 5） 外部继电器线圈中的电流总和应控制在80mA以下，如果超过80mA，I/O接口使用的电源应由外部提供。(参照3.6.2节) 6） 运行时异常情况下的紧急停止信号(EMG)、正向反向行程末端(LSP LSN)与SG端之间必须接通。(常闭接点) 7） 故障端子(ALM)在无报警(正常运行)时与SG之间是接通的OFF(发生故障)时请通过程序 停止伺服放大器的输出。 8） 同时使用模拟量输出通道1/2和个人计算机通讯时请使用维护用接口卡(MR-J2CN3TM)。(参照13.1.4节) 9） 同名信号在伺服放大器内部是接通的。 10） 通过设定参数No43-48，能使用TL(转矩限制选择)和TLA功能。 11） 伺服设置软件应使用MRAJW3-SETUPE或更高版本。 12） 使用内部电源(VDD)时，必须将VDD连到COM上，当使用外部电源时，VDD不要与COM 连接。请参照3.6.2节。 、 13） 微小电压输入的场合，请使用外部电源。3、MELSERVO-M2-J2S-10A伺服驱动器的转矩控制模式注1） 为防止触电必须将伺服放大器保护接地(PE)端子连接到控