電氣控制與PLC項目教程

高等職業(yè)教育機電類專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材

電氣控制與PLC項目教程

王進滿編著

內(nèi)容簡介

本書根據(jù)職業(yè)崗位技能需求采用項目導(dǎo)向任務(wù)驅(qū)動的模式每個任務(wù)按任務(wù)描述知

,、,、

識準(zhǔn)備任務(wù)實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)編寫全書共包含七個項目前三個項目為電氣控制部分主要涉

、。:,

及常用低壓電器元件選用常用典型電氣控制電路安裝與維護典型機床電氣控制電路運行

、、

維護后四個項目為控制部分以三菱及為背景通過多種液體自動混合

;PLC,FX2NFX3U,

裝置的控制交通燈控制大小球分揀傳送裝置控制呼叫送料小車控制等程序設(shè)

PLC、、、PLC

計與調(diào)試介紹基本指令狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖功能指令的編程及運用本書深入淺出圖文

,PLC、、。、

并茂主要培養(yǎng)學(xué)生的電氣控制電路分析能力機床電氣故障排查能力編程及調(diào)試

,、、PLC

能力

。

本書結(jié)構(gòu)清晰易教易學(xué)任務(wù)可操作性強適合作為高等職業(yè)院校電氣自動化專業(yè)機

、、,、

電一體化類專業(yè)電氣控制與課程的教材也可作為相關(guān)工程技術(shù)初學(xué)人員的學(xué)習(xí)參

PLC,

考書

。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

電氣控制與項目教程王進滿編著北京

PLC/.—:

中國鐵道出版社

,2018.9

高等職業(yè)教育機電類專業(yè)十三五規(guī)劃教材

“”

ISBN978-7-113-24570-2

電王電氣控制高等職業(yè)

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①—

教育教材技術(shù)高等職業(yè)教育教材

—②PLC——Ⅳ.①TM571.2

②TM571.61

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2018)176193

書名:電氣控制與PLC項目教程

作者:王進滿編著

策劃:何紅艷讀者熱線:

()

責(zé)任編輯:何紅艷繩超01063550836

封面設(shè)計:付巍

封面制作:劉穎

責(zé)任校對:張玉華

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(,)

網(wǎng)址:1000548

:////

印刷:h北ttp京虎w彩w文w.化td傳pr播es有s.限co公m司51eds

版次:年月第版年月第次印刷

開本:2018912018印張9:1字數(shù):千

/

書號:787mm×1092mm11615.5407

定價:ISBN9元78-7-113-24570-2

46.00

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“電氣控制與PLC應(yīng)用”課程是將“工廠電氣控制技術(shù)”及“PLC原理與應(yīng)

用”合并在一起的一門課程,是高職高專電氣自動化、機電一體化類等專業(yè)的核

心課程,原理及技能性要求都非常強。本書根據(jù)高職高專教育是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一

線技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo),從學(xué)生畢業(yè)所從事職業(yè)的實際需要出發(fā),確定學(xué)

生應(yīng)具備的知識能力結(jié)構(gòu),將理論知識和應(yīng)用技能整合在一起,形成以項目為導(dǎo)

向,任務(wù)驅(qū)動的編寫思路。本書以實際的電氣控制電路分析安裝、機床電氣控制

電路運行維護及PLC設(shè)計調(diào)試為主線設(shè)計學(xué)習(xí)情境,包括常用低壓電器元件選

用、常用典型電氣控制電路安裝與維護、典型機床電氣控制電路運行維護、PLC

基本指令應(yīng)用、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并行分支應(yīng)用、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇性分支應(yīng)用、PLC功

能指令應(yīng)用等七個項目,每個項目下有若干任務(wù),通過各任務(wù)的具體實現(xiàn)過程,

使學(xué)生具有低壓電器元件的選型使用、電氣控制電路的分析安裝、機床電氣控制

電路故障診斷、PLC控制系統(tǒng)的初步設(shè)計與調(diào)試能力,通過運用所學(xué)知識解決實

際工程問題的基本訓(xùn)練,為今后從事電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試及維修打

下基礎(chǔ)。在每個項目后,附有相關(guān)的習(xí)題,通過練習(xí),學(xué)生可對所學(xué)知識進一步

理解、鞏固和提高。

本書主要特點如下:

(1)在編寫思想上,以技術(shù)應(yīng)用為主線,融“教、學(xué)、做”為一體,關(guān)注學(xué)

生的就業(yè)崗位,注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力,注重對技術(shù)的應(yīng)用和實踐能力的培養(yǎng),

將課程的理論教學(xué)、實踐教學(xué)、解決生產(chǎn)實際問題融為一體。

(2)在內(nèi)容闡述上,力求簡明扼要、層次清晰,采取圖文并茂的形式,能用

圖形說明問題的盡可能用圖形來說明,力求通俗易懂,便于理解。

(3)在結(jié)構(gòu)編排上,遵循循序漸進、由淺入深的原則,強調(diào)實用性和可操作

性。每個項目都設(shè)有學(xué)習(xí)目標(biāo),每個項目后面都有習(xí)題。

(4)在應(yīng)用方面,貼近崗位,理論內(nèi)容較少,充分體現(xiàn)以練為主,適合職業(yè)

教育。在電氣控制部分,盡可能詳細地給出電氣控制電路的分析步驟、電氣控制

電路可能的故障現(xiàn)象及可能的故障原因,培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)場解決實際技術(shù)問題的能力;

在PLC控制部分,給出了詳盡的調(diào)試步驟,通過調(diào)試過程,掌握PLC程序的分

析、設(shè)計及應(yīng)用,避免只按下按鈕,看結(jié)果,達不到真正的教學(xué)效果,使學(xué)生從

一步一步的調(diào)試中掌握程序分析、設(shè)計及調(diào)試方法。

此外,PLC調(diào)試可以利用舊有的實訓(xùn)箱上的開關(guān)、按鈕、指示燈等,也可自

制簡易調(diào)試板(如書后附錄)。一般實訓(xùn)箱上的實訓(xùn)項目有限,供學(xué)生學(xué)習(xí)調(diào)試的

項目不多,而利用自制簡易調(diào)試板進行PLC程序調(diào)試不受其限制,有利于學(xué)生的

研究性學(xué)習(xí),并獲得成功感,可以充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,實現(xiàn)“教、

電氣控制與PLC項目教程

2

學(xué)、做”的緊密結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)的能力,以適應(yīng)終身學(xué)習(xí)和

可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)要求。

讀者可掃描書中的二維碼觀看微課內(nèi)容,并可登錄中國鐵道出版社網(wǎng)站下載

書中PLC源程序。

由于編寫時間倉促,加之編者水平有限,書中存在疏漏及不足之處在所難免,

懇請讀者提出寶貴意見,并將意見反饋至郵箱wangjm0426@163.com,為謝!

編者

年月

20186

項目一常用低壓電器元件選用…………

1

任務(wù)一三相異步電動機拆裝………………

1

任務(wù)描述……………………

1

知識準(zhǔn)備……………………

1

任務(wù)實現(xiàn)……………………

8

任務(wù)二常用低壓電器元件維護…………

12

任務(wù)描述…………………

12

知識準(zhǔn)備…………………

12

任務(wù)實現(xiàn)…………………

25

習(xí)題一………………………

27

項目二常用典型電氣控制電路安裝與維護…………

30

任務(wù)一工作臺自動往返循環(huán)控制………

30

任務(wù)描述…………………

30

知識準(zhǔn)備…………………

30

任務(wù)實現(xiàn)…………………

40

任務(wù)二三相異步電動機星三角降壓啟動控制………

-44

任務(wù)描述…………………

44

知識準(zhǔn)備…………………

44

任務(wù)實現(xiàn)…………………

53

習(xí)題二………………………

58

項目三典型機床電氣控制電路運行維護……………

61

任務(wù)一車床電氣控制電路運行維護…………

C650-261

任務(wù)描述…………………

61

知識準(zhǔn)備…………………

61

任務(wù)實現(xiàn)…………………

70

任務(wù)二搖臂鉆床電氣控制電路運行維護………

Z3040B75

任務(wù)描述…………………

75

知識準(zhǔn)備…………………

75

任務(wù)實現(xiàn)…………………

83

任務(wù)三銑床電氣控制電路運行維護……………

X62W89

任務(wù)描述…………………

89

知識準(zhǔn)備…………………

89

任務(wù)實現(xiàn)…………………

97

習(xí)題三………………………

105

電氣控制與PLC項目教程

2

項目四PLC基本指令應(yīng)用……………

107

任務(wù)一工作臺自動往返循環(huán)控制………………

PLC107

任務(wù)描述…………………

107

知識準(zhǔn)備…………………

107

任務(wù)實現(xiàn)…………………

111

任務(wù)二三相異步電動機星三角啟動控制…………

-(-△)PLC115

任務(wù)描述…………………

115

知識準(zhǔn)備…………………

116

任務(wù)實現(xiàn)…………………

118

任務(wù)三電動機的正反向運動及三次循環(huán)控制…………

120

任務(wù)描述…………………

120

知識準(zhǔn)備…………………

120

任務(wù)實現(xiàn)…………………

121

任務(wù)四多種液體自動混合裝置的控制…………

PLC124

任務(wù)描述…………………

124

知識準(zhǔn)備…………………

125

任務(wù)實現(xiàn)…………………

127

任務(wù)五進庫物品的統(tǒng)計監(jiān)控……………

133

任務(wù)描述…………………

133

知識準(zhǔn)備…………………

133

任務(wù)實現(xiàn)…………………

134

習(xí)題四………………………

136

項目五狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并行分支應(yīng)用……………………

140

任務(wù)一自動送料小車往返運動控制……………………

140

任務(wù)描述…………………

140

知識準(zhǔn)備…………………

140

任務(wù)實現(xiàn)…………………

142

任務(wù)二十字路口交通燈控制……………

146

任務(wù)描述…………………

146

知識準(zhǔn)備…………………

147

任務(wù)實現(xiàn)…………………

149

任務(wù)三帶倒計時顯示的十字路口交通燈自動控制……

152

任務(wù)描述…………………

152

知識準(zhǔn)備…………………

153

任務(wù)實現(xiàn)…………………

154

習(xí)題五………………………

163

項目六狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇性分支應(yīng)用…………………

165

任務(wù)一自動門控制系統(tǒng)…………………

165

任務(wù)描述…………………

165

知識準(zhǔn)備…………………

166

任務(wù)實現(xiàn)…………………

167

目錄

3

任務(wù)二大小球分揀傳送裝置控制……………………

、172

任務(wù)描述…………………

172

知識準(zhǔn)備…………………

173

任務(wù)實現(xiàn)…………………

174

任務(wù)三藝術(shù)彩燈控制……………………

187

任務(wù)描述…………………

187

知識準(zhǔn)備…………………

188

任務(wù)實現(xiàn)…………………

189

任務(wù)四在車床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用………………

PLCC650-2197

任務(wù)描述…………………

197

知識準(zhǔn)備…………………

197

任務(wù)實現(xiàn)…………………

199

習(xí)題六………………………

207

項目七PLC功能指令應(yīng)用……………

208

任務(wù)一六組搶答器控制…………………

208

任務(wù)描述…………………

208

知識準(zhǔn)備…………………

209

任務(wù)實現(xiàn)…………………

210

任務(wù)二呼叫送料小車控制………………

215

任務(wù)描述…………………

215

知識準(zhǔn)備…………………

215

任務(wù)實現(xiàn)…………………

218

任務(wù)三停車場車位控制…………………

225

任務(wù)描述…………………

225

知識準(zhǔn)備…………………

226

任務(wù)實現(xiàn)…………………

227

習(xí)題七………………………

236

附錄…………………………

238

附錄簡易程序調(diào)試板結(jié)構(gòu)示意圖………………

APLC238

附錄簡易程序調(diào)試板原理圖……………………

BPLC238

參考文獻……………………

239

項目常用低壓電器元件選用

學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握交流電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及接線方式;了解電動機有哪些常見故障。

1.

掌握常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、規(guī)格、型號、在控制電路中的作用及其常見故

2.

障處理方法。

任務(wù)一三相異步電動機拆裝

交流異步電動機利用電磁線圈把電能轉(zhuǎn)換成電磁能再依靠電磁力做功從而把電磁能

,,

轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的機械運動交流電動機結(jié)構(gòu)簡單可產(chǎn)生較大功率在有交流電源的地方都可

。,,

以使用三相交流異步電動機在工業(yè)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用如機床紡織機械起重機礦

。,、、、

山機械等電動機在使用中需要啟動制動調(diào)速等控制或因故障檢查和日常維護等需要

。、、,

進行拆卸與裝配只有掌握三相異步電動機的工作原理基本結(jié)構(gòu)以及正確的拆卸與裝配

。、,

技術(shù)才能保證正確控制電動機及電動機的維修維護質(zhì)量通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)可掌握三相

,。,

異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理了解三相異步電動機的拆裝步驟了解如何對其進行日

,,

常維修維護

。

1.三相異步電動機的結(jié)構(gòu)

三相異步電動機實物如圖所示三相異步電動機由兩個基本部分組成定子和轉(zhuǎn)

1-1。:

子因轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又可分為三相籠形異步電動機和三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機本書只

。,。

涉及三相籠形異步電動機其結(jié)構(gòu)圖如圖所示

,1-2。

圖三相異步電動機實物

1-1

電氣控制與PLC項目教程

2

圖三相籠形異步電動機的結(jié)構(gòu)圖

1-2

定子

1)

定子在空間中靜止不動主要由定子鐵芯定子繞組機座等部分組成如圖所示

,、、,1-3。

機座上有銘牌和接線盒

。

圖三相異步電動機定子結(jié)構(gòu)圖

1-3

定子鐵芯

(1)

定子鐵芯是電動機的磁路部分由厚度為彼此絕緣的硅鋼片疊成目的是減小

,0.5mm、,

鐵損渦流和磁滯損耗定子鐵芯呈圓筒狀裝入機座內(nèi)硅鋼片內(nèi)圓沖有均勻分布的槽

()。。

口硅鋼片疊成的定子鐵芯在圓周內(nèi)表面沿軸向有均勻分布的直槽用以嵌放定子繞組如

。,,

圖所示

1-4。

圖定子硅鋼片及鐵芯

1-4

項目一常用低壓電器元件選用

3

定子繞組

(2)

定子繞組見圖由三相繞組組成按照一定的規(guī)律分散嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)每

(1-5),,

相在空間上相差電角度對稱排列每相繞組可以由多個線圈串聯(lián)組成構(gòu)成不同的磁

120°、。,

極對對應(yīng)產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)磁場速度

,。

圖定子繞組

1-5

機座

(3)

機座通常由鑄鐵或鑄鋼制成是整個電動機的支撐部分用于容納定子鐵芯和繞組并固

,,

定端蓋起保護和散熱作用為了加強散熱能力其外表面有散熱筋如圖所示

,。,,1-6。

圖機座

1-6

接線盒

(4)

三相定子繞組有六個接線端固定在電動機外殼的接線盒內(nèi)的六個接線柱上分別標(biāo)注

,,

字母通過六個接線柱電動機三相繞組可以構(gòu)成星形聯(lián)結(jié)或三角

U1、U2、V1、V2、W1、W2。,

形聯(lián)結(jié)再與三相交流電源相接如圖所示

,,1-7。

轉(zhuǎn)子

2)

轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分由轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成如圖所示

,、,1-8。

轉(zhuǎn)子鐵芯

(1)

轉(zhuǎn)子鐵芯是電動機主磁通磁路的一部分轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上可繞軸向轉(zhuǎn)動與

。,。

定子鐵芯一樣轉(zhuǎn)子鐵芯也是由厚的硅鋼片沖壓而成的轉(zhuǎn)子外表面分布有沖槽

,0.5mm。,

槽內(nèi)可安放轉(zhuǎn)子繞組如圖所示

,1-9。

轉(zhuǎn)子繞組

(2)

轉(zhuǎn)子繞組是自成閉路的短路線圈稱為籠形繞組如圖所示籠形繞組鑄于鐵芯

,,1-10。

槽內(nèi)有銅質(zhì)或鋁質(zhì)兩端鑄有端環(huán)整個轉(zhuǎn)子套在轉(zhuǎn)軸上形成緊配合被支撐在端蓋中央

,,。,

電氣控制與PLC項目教程

4

的軸承中轉(zhuǎn)子繞組不需要外接電源供電其電流是由電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的如果去掉轉(zhuǎn)

。,。

子鐵芯整個繞組的外形就像一個籠子故由此而得名

,,。

圖三相異步電動機定子繞組接線端聯(lián)結(jié)方法

1-7

圖三相異步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖圖三相異步電動機轉(zhuǎn)子鐵芯

1-81-9

圖三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組示意圖

1-10

轉(zhuǎn)軸

(3)

轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵芯固定在一起用于輸出機械轉(zhuǎn)矩如圖所示

,,1-11。

其他附件

3)

其他附件包括前后端蓋軸承軸承蓋風(fēng)扇風(fēng)扇罩等如圖所示端蓋除了起

、、、、,1-12。

防護作用外在端蓋上還裝有軸承用以支撐轉(zhuǎn)子軸軸承連接電動機轉(zhuǎn)動部分與不動部分

,,;;

軸承蓋用于保護軸承風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動機三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間的

;。

項目一常用低壓電器元件選用

5

空氣隙一般僅為

,0.2~1.5mm。

圖三相異步電動機轉(zhuǎn)軸

1-11

圖三相異步電動機其他附件示意圖

1-12

2.三相交流異步電動機的工作原理

旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

1)

在空間位置上對稱的定子繞組中通入時間相位上對稱的三相交流電當(dāng)三相繞組中流

,

過三相交流電時各相繞組按右手螺旋定則產(chǎn)生磁場每一相繞組產(chǎn)生一對極和極三

,,NS,

相繞組的磁場合成起來形成一對合成磁場的極和極隨著電流周期性變化這個合成

,NS。,

磁場會變成一個旋轉(zhuǎn)磁場在三相繞組中通入的交流電流變化一個周期時產(chǎn)生的合成磁場

,