PLC控制電機正反轉實驗講義.doc

實習二 PLC控制電機正反轉實驗一、實驗元件介紹1. 低壓斷路器低壓斷路器也稱為自動開關或空氣開關，主要用于電路中的過載、短路保護。(1) 組成結構： 1 ) 觸點和滅弧系統(tǒng)。 2 ) 各種可供選擇的脫扣器，包括過電流脫扣器，失電壓、欠電壓脫扣器，熱脫扣器和分勵脫扣器。本實驗中低壓斷路器選用的是過電流脫扣器。 3 ) 操作機構和自由脫扣機構。 (2) 工作原理 當電路正常工作是，斷路器可以接通或分斷正常負載電流；當電路發(fā)生嚴重的過載或短路時，斷路器能自動地分斷故障電路，有效地保護串接在其后的電氣設備。 (3) 文字符號為QF,圖形符號如圖 2-1-1。 圖2-1-1 低壓斷路器的圖形符號 注：本實驗所用低壓斷路器接入的是三相交流電和一相零線（黑色線），需特別注意零線位置與顏色。2交流接觸器（前六組使用）交流接觸器是一種自動接通和斷開主電路、大容量控制電路的控制電器，其主要控制對象是電動機。(1) 組成結構： 1 ) 電磁機構 它由電磁線圈、靜鐵芯和銜鐵等組成，其功能是操作觸點的閉合和斷開。 2 ) 觸點系統(tǒng) 它包括主觸點和輔助觸點，主觸點可以通斷較大電流，用于主回路；輔助觸點通斷較小電流，用于控制電路。本實驗中的交流接觸器共有3對主觸點和2對常開、常閉觸點。 3 ) 滅弧系統(tǒng) 4 ) 其他部分 它包括彈簧、傳動機構、接線柱及外殼等。 (2) 工作原理當線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合，銜鐵帶動動觸橋向下運動，使常開觸點閉合，常閉觸點斷開，同時將主觸點閉合。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下釋放，各觸點又恢復原來位置。(3) 文字符號為KM, 圖形符號如圖2-1-2。 a) b) c) d)圖2-1-2 接觸器的圖形符號a)線圈 b)主觸點 c)動合（常開）輔助觸點 d)動斷（常閉）輔助觸點注：本實驗所用交流接觸器和以前有所不同，其常開、常閉觸點并不對稱，因此需注意它上面的主觸點（黃綠紅）、線圈（紅色）、常開觸點（黃色NO）和常閉觸點（藍色NC）的位置，并且是上下對稱的。3. 直流接觸器（后十四組使用）其工作原理與交流接觸器工作原理相同，不同之處在于交流接觸器的線圈由交流電源供電,直流接觸器的線圈由直流電源供電。注：1 ) 由于其常開、常閉觸點并不對稱，因此需注意它上面的主觸點（黃綠紅）、線圈（紅色）、常開觸點（黑色NO）和常閉觸點（藍色NC）的位置，并且是上下對稱的。 2 ) 其線圈供電必須是上面接入正極下面接入負極（即上正下負） 4. 熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應原理來工作的保護電器，它在電路中主要用作電動機的過載保護。由于發(fā)生短路故障時，要求電路立即斷開，而熱繼電器不能立即動作，因而不能作短路保護。(1) 組成結構它主要由熱元件、雙金屬片和觸點三部分組成。本實驗中的熱繼電器有3對主觸點、1對常開和1對常閉觸點組成。(2) 工作原理當電機正常運行時，熱元件中流過的電流小，產(chǎn)生的熱量隨能使雙金屬片彎曲，但不足以使觸點動作；當電動機過載時，熱元件流過的電流增大，產(chǎn)生熱量增加，使雙金屬片產(chǎn)生的彎曲位移增大，經(jīng)過一定時間后，雙金屬片推動導板使常閉觸點斷開，切斷電動機控制電路，最終切斷電動機電源，使電動機得以保護。(3) 文字符號為FR，圖形符號如圖2-1-4。a) b)圖2-1-4熱繼電器的圖形符號a)熱元件 b)動斷輔助觸點5. PLC（可編程控制器）PLC的結構主要由電源模塊、微處理器模塊、存儲器模塊、輸入模塊和輸出模塊組成。PLC的基本工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。1）每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。2）輸入刷新過程，當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。3）一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4）元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5）掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓?。6）由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應延遲。注：本實驗中所使用的三菱PLC的外部接點分布為：上部有交流電源輸入點火線（L）、零線（N）和地線，還有指令輸入接點X0、X1、X2、X3X27和其唯一的公共點COM；下部有輸出接點COM0到COM5 ，Y0到Y17，但是它并沒有公共的COM端，而是由一個COM端來控制一定數(shù)量的Y端，例如COM0來控制Y0，COM1來控制Y1，COM2來控制Y2和Y3，COM3來控制Y4、Y5、 Y6 和Y7 等。6. 中間繼電器中間繼電器的結構和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。其文字符號為KA，圖形符號如圖2-1-6。 a) b) c) 圖2-1-6 中間繼電器的圖形符號 a)線圈 b)動合觸點 c)動斷觸點注：1 ) 前六組的中間繼電器的線圈需供交流電源，并且線圈燈是紅色的；后十四組的中間繼電器的線圈需供直流電源，并且線圈燈是綠色的，不能將它們混合使用。 2 ) 所有的中間繼電器公共端與一個常開觸點構成一對常開，而其公共端與另一個常閉觸點構成一對常閉，而且分布是左右對稱的。7. 控制按鈕控制按鈕是一種結構簡單的手動電器，它由按鈕帽、橋式觸點、復位彈簧、一對常開、一對常閉觸點組成。當按下按鈕帽時，帶動橋式觸點向下移動，將常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當松開按鈕時，在復位彈簧的作用下，恢復原來狀態(tài)。按鈕文字符號為SB，圖形符號如圖2-1-7。 a) b) c) 圖2-1-7 按鈕的圖形符號a)動合觸點 b)動斷觸點 c)復式觸點注：前六組的按鈕黃色線接的是常開觸點，藍色線接的是常閉觸點；后十四的組按鈕是燈的顏色對照著線的顏色（即紅對紅、綠對綠、黃對黃、白對藍）；并且需特別注意的是紅燈接的是常閉觸點，而其它各燈接的是常開觸點。8. 熔斷器（后十四組使用） 熔斷器是一種最簡單有效的保護電器，主要用于短路保護。(1) 組成結構熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管兩部分組成。(2) 工作原理熔斷器的熔體與被保護電路串聯(lián)，當電路正常工作時，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷；當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體上流過很大的故障電流，經(jīng)過一段時間，當電流產(chǎn)生的熱量達到熔體的熔點時，熔體被熔斷，切斷電流，從而達到保護目的。(3) 文字符號為FU，圖形符號如圖2-1-8。 圖2-1-8 熔斷器的圖形符號9. 開關電源（后十四組使用）開關電源就是利用電子開關器件（如晶體管、場效應管、可控硅閘流管等），通過控制電路，使電子開關器件不停地“接通”和“關斷”，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈沖調制，從而實現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調和自動穩(wěn)壓。而在本實驗中由于要用到直流接觸器和直流中間繼電器，因此所用的開關電源主要用于獲得一定功率的直流電源（即24V）。注：其各輸出點分布為：L是輸入220V交流電的火線，N是輸入220V交流電的零線，藍線是接地線，兩個V+是輸出24V直流電的正極，兩個COM是輸出24V直流電的負極。二、實驗電路本實驗主要是利用PLC來控制電機的正反轉，實驗電路如圖2-2-1。梯形圖為：指令表為：實驗流程：首先，當線路連接完畢后，合上空氣開關接通電源，確定PLC正常工作之后，將程序運行檔撥至停止檔（即STOP）,用數(shù)據(jù)線將編寫好的梯形圖從電腦傳輸?shù)絇LC中，電腦顯示傳輸完畢后，將程序運行檔撥至運行檔（即RUN）,并用電腦對運行程序進行監(jiān)控，之后按下正轉啟動按鈕SB2，PLC輸入節(jié)點X2接收到信號后閉合，在梯形圖中顯示正轉通路接通并顯示輸出Y2（這說明正轉控制程序無誤），與此同時中間繼電器KA1線圈吸合，其常開觸點閉合，從而使接觸器KM1的線圈吸合，其主觸點閉合，主電路接通，電機正轉運行，而其常閉觸點斷開用于切斷控制KM2線圈的支路；若要電機反轉，必須先按下停止按鈕SB1，PLC輸入節(jié)點X1接收到信號后閉合，而在梯形圖中顯示X1斷開，并停止輸出Y2后，電機停止運轉，之后按下反轉啟動按鈕SB3，PLC輸入節(jié)點X3接收到信號后閉合，在梯形圖中顯示反轉通路接通并顯示輸出Y3（這說明反轉控制程序無誤