基于PLC的電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(改)

基于PLC的電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)許昕琪焦妍君編西安科技大學(xué)TOC\o"1-1"\h\z\u實(shí)驗(yàn)一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)正-停-反轉(zhuǎn)控制2實(shí)驗(yàn)二三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制6實(shí)驗(yàn)三三相籠型異步電動(dòng)機(jī)Y—△減壓起動(dòng)控制8實(shí)驗(yàn)四可編程控制器S7-200系列的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)11實(shí)驗(yàn)五定時(shí)器與計(jì)數(shù)器應(yīng)用21實(shí)驗(yàn)六PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)24實(shí)驗(yàn)七PLC控制電動(dòng)機(jī)Y—△減壓起動(dòng)25實(shí)驗(yàn)一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)正-停-反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>

1〕熟悉控制電路中各電器元件結(jié)構(gòu)、型號(hào)規(guī)格、工作原理、使用方法及其在電路中所起的作用。

2〕通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)和正-停-反轉(zhuǎn)控制電路工作原理的理解。

3〕掌握三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制電路安裝接線的步驟、方法、調(diào)試及排除故障的方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置及儀表元器件數(shù)量元器件數(shù)量三相籠型異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)熔斷器3個(gè)空氣開關(guān)1個(gè)熱繼電器1個(gè)按鈕3個(gè)萬(wàn)用表1塊交流接觸器2個(gè)導(dǎo)線假設(shè)干三、電氣原理圖

實(shí)驗(yàn)電氣原理圖，如圖1.1所示。圖1.1三相電機(jī)正-停-反控制原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉、檢查電器元件

查看本次實(shí)驗(yàn)各電器元件，并將其型號(hào)規(guī)格等填入表中。檢查各電器元件的質(zhì)量，用萬(wàn)用表的歐姆檔檢測(cè)各電器的常開、常閉觸點(diǎn)的通斷情況。

實(shí)驗(yàn)一電器元件的型號(hào)規(guī)格名稱文字符號(hào)型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途異步電動(dòng)機(jī)

接觸器

熱繼電器

熔斷器

按鈕

空氣開關(guān)

２．按圖接線

按圖1.1主電路和正-停-反轉(zhuǎn)控制電路接線，從空氣開關(guān)的下端開始自上而下地接線，先接主電路后接控制電路，先串聯(lián)后并聯(lián)，先控制點(diǎn)后保護(hù)點(diǎn)的接線規(guī)律連接，最后接電源進(jìn)線。

主電路使用導(dǎo)線的粗細(xì)按電動(dòng)機(jī)的工作電流選取，中小容量電動(dòng)機(jī)的輔助電路一般可用截面積為1mm2左右導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)中使用實(shí)驗(yàn)室提供的導(dǎo)線即可。

３．檢查電路

接線完成后，仔細(xì)檢查電路有無(wú)漏接、短接、錯(cuò)接以及接線端的接觸是否良好。檢查主電路，斷開FU，切除控制電路，用萬(wàn)用表歐姆檔對(duì)各接點(diǎn)做通斷檢查。檢查控制電路，也是同樣斷開FU,切斷主回路，用萬(wàn)用表歐姆檔對(duì)各接點(diǎn)做通斷檢查。

４．通電實(shí)驗(yàn)

1〕電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)、停止控制：合上電源開關(guān)QS，接通電源，按下按鈕SB2，觀察接觸器KM1動(dòng)作情況以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況，放開按鈕SB2，接觸器KM1的常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行“自保〞，電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

按下停止按鈕SB1，接觸器KM1失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。反復(fù)操作SB1、SB2，觀察電路的工作情況。切記千萬(wàn)不能同時(shí)按下SB2、SB3按鈕，否著可能會(huì)燒毀電機(jī)。2〕電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)、停止控制：合上電源開關(guān)QS，接通電源，按下按鈕SB3，觀察接觸器KM2動(dòng)作情況以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況，放開按鈕SB2，接觸器KM2的常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行“自保〞，電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

按下停止按鈕SB1，接觸器KM2失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。反復(fù)操作SB1、SB3，觀察電路的工作情況。切記千萬(wàn)不能同時(shí)按下SB2、SB3按鈕，否著可能會(huì)燒毀電機(jī)。3〕熱繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作對(duì)電路的影響：可用手動(dòng)斷開熱繼電器FR的常開觸點(diǎn)，觀察電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)情況。

4〕故障的分析及排除：實(shí)驗(yàn)過程中假設(shè)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，并記錄下故障現(xiàn)象。分析并排除故障，再通電實(shí)驗(yàn)〔也可由老師人為設(shè)置故障點(diǎn)〕。

5〕結(jié)束實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)完成后，先切斷電源，再拆線并清點(diǎn)整理電器元件和實(shí)驗(yàn)器材。五、考前須知1〕把。

2〕實(shí)驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)有接觸器振動(dòng)、有噪聲、主觸點(diǎn)燃弧嚴(yán)重、電動(dòng)機(jī)不能正常起動(dòng)等異常現(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，分析原因，排除故障后再通電實(shí)驗(yàn)。

3〕熱繼電器安裝時(shí)應(yīng)使蓋板向上以便散熱，確保在工作時(shí)使其保護(hù)特性符合要求。實(shí)驗(yàn)二三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>

1〕掌握三相籠型異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控制電路的工作原理，加深理解電路中電氣聯(lián)鎖與機(jī)械聯(lián)鎖的原理。

2〕進(jìn)一步熟悉異步電動(dòng)機(jī)控制電路的接線方法。

3〕學(xué)會(huì)正反轉(zhuǎn)控制電路的故障分析及排除故障的方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置及儀表元器件數(shù)量元器件數(shù)量三相籠型異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)熔斷器3個(gè)空氣開關(guān)1個(gè)熱繼電器1個(gè)按鈕3個(gè)萬(wàn)用表1塊交流接觸器2個(gè)導(dǎo)線假設(shè)干三、電氣原理圖

實(shí)驗(yàn)電氣原理圖如圖2.1所示

圖2.1三相電機(jī)正反控制原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟

１．檢查元器件及接線

1〕檢查按鈕、交流接觸器、熱繼電器、三相空氣開關(guān)、熔斷器等所有電器元件質(zhì)量是否良好，查看型號(hào)規(guī)格，明確使用方法。

2〕按電氣原理圖，遵循一般接線規(guī)律，正確連接電路。

3〕自檢電路無(wú)誤，經(jīng)老師檢查后，可接通電源。

２．通電實(shí)驗(yàn)

1〕正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。分別按SB2、SB3，觀察電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行情況，按SBl那么停機(jī)。

2〕電氣互鎖、機(jī)械互鎖控制的驗(yàn)證。同時(shí)按下SB2和SB3，接觸器KMl和KM2均無(wú)電，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行，再按反轉(zhuǎn)按鈕SB3，電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。

3〕假設(shè)在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常現(xiàn)象，那么斷開電源，記錄下故障現(xiàn)象分析并排除故障，再通電實(shí)驗(yàn)。五、考前須知1〕主電路KMl和KM2主觸點(diǎn)的換相連線須正確。

2〕按鈕SB2和SB3常開、常閉觸點(diǎn)接成聯(lián)鎖連線須正確，并仔細(xì)檢查，以防“自起動(dòng)〞甚至造成短路故障。

3〕電動(dòng)機(jī)不宜頻繁持續(xù)由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)，故不能頻繁持續(xù)操作SB2和SB3。實(shí)驗(yàn)三三相籠型異步電動(dòng)機(jī)Y—△減壓起動(dòng)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>

1〕了解空氣阻尼式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法

2〕掌握Y-△減壓起動(dòng)控制電路工作原理。

3〕進(jìn)一步熟悉電路的接線方法，故障分析及排除方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置及儀表元器件數(shù)量元器件數(shù)量三相籠型異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)熔斷器3個(gè)空氣開關(guān)開關(guān)1個(gè)熱繼電器1個(gè)按鈕3個(gè)萬(wàn)用表1塊交流接觸器3個(gè)導(dǎo)線假設(shè)干時(shí)間繼電器1個(gè)三、電氣原理圖實(shí)驗(yàn)電氣原理圖如圖3.1所示。圖3.1三相電機(jī)Y—△啟動(dòng)控制原理圖圖3.2三相電機(jī)△運(yùn)行接線原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟１．檢查元器件及接線

1〕按常規(guī)要求查看各電器元件型號(hào)規(guī)格、質(zhì)量情況，明確使用方法。特別是對(duì)空氣阻尼式時(shí)間繼電器，用手操作檢查延時(shí)情況，再檢查時(shí)間繼電器的瞬時(shí)、延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)的位置。

2〕遵循一般接線規(guī)律，按圖接線。注意電動(dòng)機(jī)六個(gè)出線標(biāo)志的正確接線。

3〕自檢電路無(wú)誤后，適當(dāng)調(diào)整時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間，經(jīng)老師再作檢查后，可接通電源。

２．通電實(shí)驗(yàn)

1〕自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Y-△減壓起動(dòng)控制。要求設(shè)置好KT時(shí)間繼電器的時(shí)間后，操作SB2觀察KM1、KM3、KT的動(dòng)作情況并記錄。然后觀察當(dāng)KT的定時(shí)時(shí)間到達(dá)后KM2、KM3、KT的動(dòng)作情況并記錄。這樣就完成了電動(dòng)機(jī)Y-△切換的減壓起動(dòng)過程。2〕實(shí)驗(yàn)過程中假設(shè)出現(xiàn)異常現(xiàn)象，斷開三相電源，記錄下故障現(xiàn)象。分析并排除故障，再通電實(shí)驗(yàn)。五、考前須知1〕通電前重點(diǎn)檢查主電路中電動(dòng)機(jī)六個(gè)出線端的接線，以及KM2、KM3主觸點(diǎn)的接線，確保電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)Y-△切換。

2〕注意控制電路中聯(lián)鎖線的正確接線，KM2、KM3常閉點(diǎn)的不能接錯(cuò)位置，KT常開、常閉觸點(diǎn)接線要正確。

3〕時(shí)間繼電器的銜鐵釋放方向正確。實(shí)驗(yàn)四可編程控制器S7-200系列的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?〕熟悉可編程控制器〔PLC〕S7-200系列的根本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；2〕掌握PLCS7-200系列的編程軟件Step7Micro-WIN的使用；3〕了解PLC的外部硬件接線圖；4〕編寫根本的指示燈閃爍程序。二、實(shí)驗(yàn)原理與電路1.S7-200系列PLC的硬件介紹1.1S7-200CPU是將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路集成在一個(gè)緊湊的外殼中，從而形成一個(gè)功能強(qiáng)大的MicroPLC，如圖4.1所示。圖4.1PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC根據(jù)輸出類型的不同，分為繼電器輸出型、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出，例如CPU22*DC/DC/DC表示型號(hào)為22*的輸入、輸出電壓為直流的晶體管輸出型PLC。不同型號(hào)的S7-200PLC的外部接線圖略有不同，如圖4.2，圖4.3所示：圖4.2CPU222型PLC外部接線圖圖4.3CPU224型PLC外部接線圖2.S7-200系列PLC的軟件介紹2.1PLC編程軟件與通訊點(diǎn)擊STEP7-Micro/WIN的圖標(biāo)，翻開一個(gè)新工程，如圖4.4所示，注意左側(cè)的操作欄，可以點(diǎn)擊操作欄中的通訊圖標(biāo)，進(jìn)入通訊對(duì)話框，對(duì)STEP7-Micro/WIN設(shè)置通訊參數(shù)。在工程如圖4.5中,使用的USB/PPI多主站電纜的缺省設(shè)置，PC/PPI電纜的通訊地址設(shè)為0，接口使用USB安裝的接口,圖中為COM4〔右擊“我的電腦〞，選中“管理〞，查看通訊接口安裝的地方〕，單擊“設(shè)置PG/PC接口〞→“屬性〞，可選擇通訊速率等參數(shù)設(shè)置，本例中傳輸波特率用9.6Kbps。設(shè)置完成后，在通訊對(duì)話框中雙擊刷新圖標(biāo)，搜索所連接的S7-200站的CPU圖標(biāo)并確認(rèn)。如果未能找到S7-200CPU，需要核對(duì)通訊參數(shù)設(shè)置并重復(fù)設(shè)置步驟。圖4.4新建STEP7-Micro/WIN工程通訊對(duì)話框通訊對(duì)話框圖4.5設(shè)置通訊參數(shù)圖4.6設(shè)置PG/PC接口建立與S7-200的通訊之后，就可創(chuàng)立并下載編寫的程序了。2.2PLC編程常用指令集2.2.1S7-200數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)S7--200的根本操作如下:CPU讀取輸入狀態(tài)→CPU利用存儲(chǔ)的程序執(zhí)行邏輯控制。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，CPU刷新有關(guān)數(shù)據(jù)→CPU將數(shù)據(jù)寫到輸出。圖4.7說(shuō)明一個(gè)繼電器是如何與S7-200聯(lián)系起來(lái)的。電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)和其他輸入點(diǎn)的狀態(tài)結(jié)合在一起，它們計(jì)算的結(jié)果斷定了控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)即啟動(dòng)電機(jī)的輸出點(diǎn)狀態(tài)。圖4.7輸入和輸出的控制S7-200將信息存于不同的存儲(chǔ)器單元內(nèi)，每個(gè)單元都有唯一的地址，只要指出要訪問的存儲(chǔ)器地址，用戶程序就可以直接訪問該地址。假設(shè)要訪問存儲(chǔ)區(qū)的某一位，必須指定具體地址，包括存儲(chǔ)器標(biāo)識(shí)符、字節(jié)地址和位號(hào)，如圖4.8。使用這種字節(jié)尋址方式，可以按照字節(jié)、字或雙字來(lái)訪問其他存儲(chǔ)區(qū)〔V、I、Q、M、S、L及SM，如表4-1所示〕中的地址。圖4.8字節(jié)、位尋址存儲(chǔ)區(qū)功能地址范圍I過程映像輸入存放器I0.0~I15.7Q過程映像輸出存放器Q0.0~Q15.7V變量存儲(chǔ)區(qū)VB0~VB2047M位存儲(chǔ)區(qū)M0.0~M31.7T定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)T0~T255C計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)C0~C255SM特殊存儲(chǔ)區(qū)SM0.0~SM299.7L局部存儲(chǔ)器區(qū)LB0~LB63AI模擬量輸入AIW0~AIW30AQ模擬量輸出AQW0~AQW30HC高速計(jì)數(shù)器HC0~HC5AC累加器AC0~AC3表4-1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)3．I/O轉(zhuǎn)換模塊為接線方便，I/O轉(zhuǎn)接模塊將PLC所有信號(hào)端子及公共端通過牛角接插線引入自身，做實(shí)驗(yàn)時(shí)只需按照原理圖將演示模塊對(duì)應(yīng)的信號(hào)點(diǎn)及公共端連接至轉(zhuǎn)接模塊即可。由于本實(shí)驗(yàn)所用PLC是直流24V供電，所以從電源模塊上將電源引入I/O轉(zhuǎn)換模塊，如圖4.9、4.10所示。.圖4.9電源模塊圖4.10I/O轉(zhuǎn)換模塊三、實(shí)驗(yàn)器材I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、編程電腦一臺(tái)、PLCUSB/PPI編程電纜、萬(wàn)用表、連接導(dǎo)線假設(shè)干根。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.在電腦上翻開STEP7-Micro/WIN軟件，新建工程，并與S7-200建立通訊連接；2.在新建工程中，編寫程序如圖4.11所示，運(yùn)行PLC，并通過I/OLED觀察其輸出結(jié)果及狀態(tài)；圖1-11程序?qū)嵗?.按下表給出的I/O地址分配表和硬件接線圖，按照接線圖將輸入與輸出接好，再將編寫好的程序下載到PLC中。在運(yùn)行狀態(tài)下，通過觀察I/O的LED顯示查看程序的正確性。符號(hào)I/O地址功能SB1I0.0啟動(dòng)按鍵SB2I0.1停止按鈕M1Q0.0KM1M2Q0.1KM2M3Q0.2KM3表4-2I/O地址分配表圖4.12外部硬件接線圖圖4.13實(shí)物硬件接線圖五、考前須知

1〕把。2)注意I/O地址分布及具體對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)五定時(shí)器與計(jì)數(shù)器應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?〕掌握定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的正確編程方法2〕學(xué)會(huì)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器擴(kuò)展方法，用編程軟件對(duì)PLC的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控二、實(shí)驗(yàn)器材I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、編程電腦一臺(tái)、PLCUSB/PPI編程電纜、萬(wàn)用表、連接導(dǎo)線假設(shè)干根。定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的認(rèn)識(shí)定時(shí)器定時(shí)器的控制邏輯是經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作，然后產(chǎn)生控制作用，其控制作用同一般繼電器。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)信號(hào)輸入的上升沿計(jì)數(shù)一次。西門子s7-200系列的內(nèi)部計(jì)數(shù)器分為加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器三種。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1〕在電腦上翻開STEP7-Micro/WIN軟件，新建工程，并與S7-200建立通訊連接。2〕編寫一段程序，能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：按下啟動(dòng)按鈕后，輸出Q0.0點(diǎn)亮5s，之后輸出Q0.1點(diǎn)亮，10s后輸出Q0.2點(diǎn)亮。如果在10s之內(nèi)按下停止按鍵，輸出都斷開。3〕寫出以i0.4為加計(jì)數(shù)條件，i0.5為減計(jì)數(shù)條件，i0.6為復(fù)位條件，預(yù)設(shè)值為10的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為真時(shí)觸發(fā)輸出開關(guān)量Q0.5，將梯形圖程序下載到PLC中調(diào)試，記錄調(diào)試結(jié)果。實(shí)驗(yàn)六PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?〕了解機(jī)床電氣中三相電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。2〕掌握電動(dòng)機(jī)的常規(guī)控制電路設(shè)計(jì)。3〕通過PLC進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制，代替了常規(guī)的由接觸器構(gòu)成的控制回路，來(lái)了解PLC在工業(yè)場(chǎng)合的實(shí)用性。4〕掌握西門子s7-200系列P