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文档简介
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
2、-反转控制电路工 作原理的理解。 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
3、电器元件的型号规格实验一电器元件的型号规格 名称 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
4、对各接点做通断检查。检查控制电路,也是同样断开 FU,切 断主回路,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
5、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,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
6、。 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)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
7、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 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
8、 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,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
9、 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)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
10、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)
11、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 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;
12、 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
13、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” ,
14、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
15、.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
16、入寄存器I0.0I15.7 Q过程映像输出寄存器Q0.0Q15.7 V变量存储区VB0VB2047 M位存储区M0.0M31.7 T定时器存储区T0T255 C计数器存储区C0C255 SM特殊存储区SM0.0SM299.7 L局部存储器区LB0LB63 AI模拟量输入AIW0AIW30 AQ模拟量输出AQW0AQW30 HC高速计数器HC0HC5 AC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
17、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。. DC24V AC220V L N V+ V- 24V 0V L N 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 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1M 2M SA 1234 COM COM 5678 H 0.00.30.1 0.20.4 0.5 1M L+ 3 1 2 4 5 6 7 8 9 COM 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
18、.0.1.2.3 .4.5.6.7 1M 1L+.4 .5 .6.7 .0.1 .2.3 2L+ 3L+ 2M 3M 模拟量输入 模拟量输出 RA RB RC RD A+ 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
19、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 M1Q0.0KM1 M2Q0.1KM2 M3Q0.2KM3 表4-2 I/O地址分配表 M L+ 0.0 0.10.2 0.30.4 0.5 ML+ DC 1M 0.00.10.2 0.30.4 0.
20、5 2M 0.6 0.7 M L+ KM1KM2KM3 SB1SB2 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 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1M 2M SA 1234 COM COM 5678 H 0.00.30.1 0.20.4 0.5 1M L+ 3 1 2 4 5 6 7 8 9 COM 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 .4.5.6.7 1M 1L+.4.5.6.7 .0.1.2.3 2L+ 3L+ 2M 3M 模拟量输入 模拟量输出 RA RB RC RD
21、A+ 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EM235 DC24V AC220V L N V+ V- 24V 0V L N 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
22、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、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。
23、 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,10s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
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