电气控制与可编程控制器实验讲义

1、电气控制与可编程控制器实验讲义绍兴文理学院元培学院信息与电子系张树成编制2011.10.1实验一 三相异步电动机的正、反转控制一、实验目的1 了解交流接触器、热继电器的结构，并掌握其工作原理。2. 掌握电动机实现正、反转控制的原理。3. 掌握电动机正、反转控制线路正确的接线方法和操作方法。二、预习要点1、三相异步电动机的主要结构和工作原理。2、三相异步电动机的接法；3、三相异步电动机的点动与自锁控制。三、实验原理1 直接起动的正反转不少生产机械，例如吊车、刨床等都需要上下、左右等两个方向的运动，这 就要求拖动它的电动机必须能实现正、反转控制。由三相异步电动机工作原理可知，电动机的转动方向与旋转

2、磁场的方向一 致，要改变电动机的转向只要改变旋转磁场的方向即可，而旋转磁场的方向由三 相电源的相序决定。因此将电动机的三根电源线中的任意两根对调，便可实现电 动机的反转，其原理图如右图所示。主电路控制冋路在右图的控制电路中，sb是停机按钮，sb,止转起动按钮，km/止转控制接 触器，当km/的线圈通电，其主触头闭合，定子绕组三个头分别接入电源的s 队w三相，电动机正转。s$是反转起动按钮，km?是反转控制接触器，当kan的线圈通电，其主触 头闭合，定子绕组三个头分别接入电源的队w三相，电动机反转。可见当 通入定子绕组的屯流相序改变时，屯动机就反转。注意：（1）为保证正转或反转能连续工作，在电路

3、中设置了两个自锁开关，他们 分别与其起动开关并联。如果没有自锁开关，则木电路只能实现点动运转控制。（2）为保证正转时，反转控制电路可靠断开，即km/与km?不能同时闭合, 因此在电路中分别设置了两个互锁开关。四、实验仪器1. 控制电路装置一套2. 三相异步电动机一台五、实验步骤1. 按图连接好线路（注意电动机绕组接成y形联接），由同学相互检查无误 并请教师检查同意后，合上开关0s。2. 电动机正反转控制（1）正转 按下正转按钮s5,观察电动机正向旋转。（2）停机 按下停止按钮sb?。（3）反转 按下反转按钮se，观察电动机反向旋动。六、实验注意事项1. 实验电路较复杂，相与相的触头距离近，因此

4、接线时要求十分小心。2. 通电后不要再改动电路，避免发生短路事故。3. 控制电路的连接，起始线连在w相上，终点线却要连在v相上去，切记。七、实验报告根据上述实验，书写实验报告，作必要的分析和总结。实验二 三相异步电动机的y降压起动控制一、实验目的1 了解交流接触器、热继电器的结构，并掌握其工作原理。2. 掌握电动机实现y降压起动控制的原理。3. 掌握电动机y降压起动控制线路正确的接线方法和操作方法。二、预习要点1、三相异步电动机的主要结构和工作原理。2、三相异步电动机的接法；3、三相异步电动机的y降压起动控制。三、实验原理(1)线路设计思想y降压起动也称为星形一三角形降压起动，简称星三角降压起

5、动。这一 设计思想仍是按时间原则控制起动过程。所不同的是，在起动时将电动机定子绕 组接成星形，每相绕组承受电压为电源的相电压(220v),减小了起动电流对电 网的影响。而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承 受的电压为电源的线电压(380v),电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子 绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路。(2)典型线路介绍 qsfusb2lxj-/km1rikwtklbkm3kt tf定子绕组接成y降压起动的自动控制线路图(3) 工作原理：1、按下起动按钮sb2,接触器km1线圈得电，电动机m接入电源。同吋, 吋间继电器kt及接触器km2线圈

6、得电。2、接触器km2线圈得电，其常开主触点闭合，电动机m定子绕组在星形 连接下运行。km2的常闭辅助触点断开，保证了接触器km3不得电。3、时间继电器kt的常开触点延时闭合；常闭触点延时继开，切断km2线 圈电源，其主触点断开而常闭辅助触点闭合。4、接触器km3线圈得电，其主触点闭合，使电动机m由星形起动切换为 三角形运行。5、按sb1辅助电路断电，各接触器释放，电动机断电停车线路在km2与km3之间设有辅助触点联锁，防止它们同吋动作造成短路; 此外，线路转入三角接运行后，km3的常闭触点分断，切除i寸间继电器kt、接 触器km2,避免kt、km2线圈长时间运行而空耗电能，并延长其寿命。三相

7、鼠笼式异步电动机采用y_降压起动优点：定子绕组星形接法时，起动电压为直接采用三角形接法时的1/3,起 动电流为三角形接法时的1/3,因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。缺点：起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3,转矩特性差。所以该线路适用于轻载或空载起动的场合。另外应注意，y联接时耍注 意其旋转方向的一致性。四、实验仪器1. 控制电路装置一套2. 三相异步电动机一台五、实验步骤1. 按图连接好线路(注意电动机绕组的y联接方法)，由同学相互检查无 误并请教师检查同意后，合上开关2. 按其工作原理1、2、3、4、5的顺序操作并观察电机运转情况。六、实验注意事项1. 实验电路较复杂，相与相的触

8、头距离近，因此接线时要求十分小心。2. 通电后不要再改动电路，避免发生短路事故。3. 控制电路的连接，起始线连在w相上，终点线却要连在v相上去，切记。七、实验报告根据上述实验，书写实验报告，作必要的分析和总结。实验三可编程控制器编程和基本指令编程练习输入、输出、与或非功能的实验一、实验目的1、熟悉plc实验装置，s7-200系列编程控制器的外部接线方法2、了解编程软件step7的编程环境，软件的使用方法。3、掌握输入、输出、与、或、非逻辑功能的编程方法。二、实验说明首先应根据参考程序，判断qo.o、qo.l、q0.2的输出状态，在拨动输入开关10.1、10.2、 10.3,观察输111指示灯q

9、0.1、q0.2、q0.3是否符合与、或、非逻辑的正确结果。在本装置中输入公共端要求接主机模块电源的“l+”，此时输入端是低电平有效；输出 公共端要求接主机模块电源的“m”，此时输出端输出的是低电平。图中的接线孔通过防转座插锁紧线与plc的主机相输入输出插孔相接。i为输入点，q 为输岀点。上图中下面两排10.011.5为输入按键和开关，模拟开关量的输入。上边一排q0.0q 1.1 是led指示灯，接plc主机输出端，用以模拟输出负载的通与断。四.梯形图参考程序q0.0实验四 定时器、计数器指令编程练习定时器/计数器功能实验一、实验目的掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方

10、法,用编程软件对 可编程控制器的运行进行监控。二、实验说明simatic定时器可分为接通延时定时器（ton）,有记忆的接通延时定时器（tonr） 和断开延时定时器（tof）。simatic计数器可分为递增计数器（ctu）,递减计数器（ctd）和递增/递减计数器（ctud）o在运行程序之前，首先应该根据梯形图分析各个定时器、计数器的动作状态。三、梯形图参考程序1）定时器参考程序（1隨通延时定时器1山炭通，100m碇时器t3731s后到时10尚开 t37®位网络1i0.0 t37intoni i10-pt网络2t37q0.0i()（2）有记忆的接逋延时定时器i0.備通，10m锁器t1在h

11、后到时 icm接通t1复位冋络110.0t11intonr*100-pt（3）断开延时定时器, 10ms定时器t33e1s后到时lo.cil, t33g位110.0t3311intof100-ptt1q0.0()网络2网络2t33q0.0ti()网络310.1t1(r)12)计数器参考程序1谴増计数器向上计数计数器c1当前值从s十数至3 其中10咲iq0由关闭到打开递減口 当前值j晋下计数计数器弟前值从計数至0 其中i0咲用"iq 0由关闭到打开递減c2 当前值冋络110.0 c2cdctd1 110.1i ii ild3-pv网络2c2q0.0t i()10.0c3冋路2c1q0.

12、0ti()3谴増递減计数器i0加通10.1和i0.2s斤开时计数器从s十数到3 心1接通，lo cwlcl瀏开时计数器从扰十数到0网络1冋络22.c3q0.03）定时器扩展参考程序（1症时器扩展程序lo.qgis，chs定时器t38在3s后，t3啲常开融点闭合0.1s定时器t39e3s后，t細第闭触点断开冋络2t38冋络1ikjthm1in1uin30-ptt39t381,1inton+5pt10.0t37网络3t37intonptt39t38q0.04）计数器扩展实验（略）由于plc的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。如果需要的设定值超过机器 范围，我们可以通过儿个定时器和计数器的

13、串联组合来扩充设定值的范围。四、思考题1、s7-200的定时器最长的定时时间是多少？2、用定时器设计延时接通延时断开电路，要求输入10.0和输出q0.1的波形如下 图所示。10.0 _|1q0.1 |1137 的13x的常开触点|h-l 宀3、用定时器设计闪烁电路，10.0接通后，开始定时，2s时间到，q0.0为on,再过3s, q0.0为off,以后q0.0的线圈这样周期地通电、断电，直到10.0变为offo实验五 十字路口交通灯控制一、实验目的熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握plc的编程方法和程序调试方法，了解使用 plc解决一个实际问题。二、实验说明信号灯受一个启动开关控制，当启动开

14、关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯 亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭；南北红灯亮维持25秒，在南北 红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。 在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同 时，南北红灯熄灭，绿灯亮，东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒 后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始三、实验面板图：十字路口交通灯控制 i乙oi北o=7oy=o y启动osdfgo oo东西灯ayo o(ooo)iiiiiiiiiiiiiiiiii

15、iv+comog四、实验步骤1、输入输出接线。输入sd输出ryg输出ryg10.0南北q0.2q0.1q0.0东西q0.5q0.4q0.32、打开主机电源将程序下载到主机屮。3、出动并运行程序观察实验现彖。五. 梯形图参考程序网络1t37i0.0网络2t37网络3i0.0t37碑4t43t43ilnton200- ptt44inton+30 ptt44咖5t42intonpt网络13q0.5tt38网络14t39网络1510.0冋络16t59t59ilntonptt60inton+5 pt六、思考题1、画出交通灯动作时序图。2、用其它方法编写程序实现该功能。3、如交通灯动作时序图如下图所示，试

16、修改程序实现。红 q0.0绿q0ii黄q°2|! ! ! !i 2.5s m1绿 q0.4 |!黄 q0.5!红 q0.3ledeofogohosdo实验六led数码显示控制一、实验目的熟练掌握移位寄存器位shrb ,能够灵活的运用。二、实验说明1) 、shrb指令简介移位寄存器位(shrb)指令将data数值移入移位寄存器。s_bit指定移位寄存器的最低 位。n指定移位寄存器的长度和移位方向(移位加二n,移位减二n)。shrb指令移出的 每个位被放置在溢出内存位(sm1.1)中。该指令由最低位(s_bit)和由长度(n)指定 的位数定义。2) 、参考程序描述按下启动按钮后，ftl八

17、组led发光二极管模拟的八段数码管开始显示：先是一段段显 zj,显不次序是a、b、c、d、e、f> g、h,随后显不数字及字符，显不次序是0、1、2、 3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f,断开启动按钮程序停止运行。三、实验面板图：数码显示控制ooooooooooo四、实验步骤输入输出接线输入sd10.0输出abcdefghq0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.72、打开主机电源将程序下载到主机中。3、启动并运行程序观察实验现彖。五、梯形图参考程序网络1+10-t37intonpti0.0m0.1网络2m0.1t37网络3i0.0t38|htam1i

18、in1 uin+15-ptt38m1.0z1 , )网络4网络5m11.7m20.0阴7m01shrbenenom1o.o-m1o.1-+15datas bitshrbenenom20.0-m2o.1-datas.bit n网络8m20.3m20.4m20.6m21.0m21.1网路9m10.2q0.1m11.1m11.3m11.4m20.1m20.2m20.4网络10m10.3网络11m10.4m11.1m11.3m11.6m11.7m20.2m20.5m21.0网络12m10.5q0.4)m21.0m21.1网络13m10.6q0.5()m11.1m11.6m20.2t im20.3m20

19、.4m20.5m20.6m21.0m21.1网络14m10.7q0.6()m11.6m11.7m20.2m20.3i im20.4m205m20.7m21.0m21.1咖15m11.0q0.7ii()网貉ib100m10.1稠1710.0m20.1t i n|a)9六、思考题1、读懂原程序，并将显示数字或字符的功能用另一更简短的方法实现。2、若增加一选择按钮11.0,用户可选择仅显示各段，或仅显示数字、字符, 请修改原程序。实验七天塔之光模拟控制一、实验目的了解并掌握移位寄存器位shrb基本应用及编程方法。二、实验说明合上启动开关后，按以下规律显示：l1 - li、l2 - li、l3 - l

20、i、l4 - li、l2 一 ll> l2、l3、l4 - li、l8 - li、l7-* li、l6 - li、l5 -* li、l8 - li、l5、l6、 l7、l8 - li - li、l2、l3、l4 li、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8 - li一循环 执行，断开启动开关程序停止运行。三、实验面板图：天塔之光l7l2ol4ol6ol8ocomo四、实验步骤1、输入输出接线输入sd输出l1l2l3l4l5l6l7l810.0q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.72、打开主机电源将程序下载到主机中。3、启动并运行程序观察实验现象。五.梯形图参考程序网络110.0m0.0t37网络2t37m0.0网络310.0网络4网络5网络61shrbcm匚1tntnuam10.0-datam10.1-s_bit16*nm0.0网络7qo.om10.1网络8m10.2q0.1<m10.5q0.4网络12q0.3)q0.2)q0.5)网络13m11.0q0.6()m11.4网络14m10.7q0.7t i)m11.3m11.4网络1510.0m11.7m10.1(r)16六、思考题1、若显示规律为 l8-> l8