電氣控制與可編程控制器實(shí)驗(yàn)講義

1、電氣控制與可編程控制器實(shí)驗(yàn)講義紹興文理學(xué)院元培學(xué)院信息與電子系張樹成編制2011.10.1實(shí)驗(yàn)一 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解交流接觸器、熱繼電器的結(jié)構(gòu)，并掌握其工作原理。2. 掌握電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制的原理。3. 掌握電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路正確的接線方法和操作方法。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、三相異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。2、三相異步電動(dòng)機(jī)的接法；3、三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)與自鎖控制。三、實(shí)驗(yàn)原理1 直接起動(dòng)的正反轉(zhuǎn)不少生產(chǎn)機(jī)械，例如吊車、刨床等都需要上下、左右等兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這 就要求拖動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)必須能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。由三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理可知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)

2、磁場(chǎng)的方向一 致，要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向即可，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向由三 相電源的相序決定。因此將電動(dòng)機(jī)的三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，便可實(shí)現(xiàn)電 動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，其原理圖如右圖所示。主電路控制冋路在右圖的控制電路中，sb是停機(jī)按鈕，sb,止轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，km/止轉(zhuǎn)控制接 觸器，當(dāng)km/的線圈通電，其主觸頭閉合，定子繞組三個(gè)頭分別接入電源的s 隊(duì)w三相，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。s$是反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，km?是反轉(zhuǎn)控制接觸器，當(dāng)kan的線圈通電，其主觸 頭閉合，定子繞組三個(gè)頭分別接入電源的隊(duì)w三相，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)?？梢姰?dāng) 通入定子繞組的屯流相序改變時(shí)，屯動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。注意：（1）為保證正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)能連續(xù)工作，在電路

3、中設(shè)置了兩個(gè)自鎖開關(guān)，他們 分別與其起動(dòng)開關(guān)并聯(lián)。如果沒有自鎖開關(guān)，則木電路只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。（2）為保證正轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制電路可靠斷開，即km/與km?不能同時(shí)閉合, 因此在電路中分別設(shè)置了兩個(gè)互鎖開關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)儀器1. 控制電路裝置一套2. 三相異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 按圖連接好線路（注意電動(dòng)機(jī)繞組接成y形聯(lián)接），由同學(xué)相互檢查無誤 并請(qǐng)教師檢查同意后，合上開關(guān)0s。2. 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制（1）正轉(zhuǎn) 按下正轉(zhuǎn)按鈕s5,觀察電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。（2）停機(jī) 按下停止按鈕sb?。（3）反轉(zhuǎn) 按下反轉(zhuǎn)按鈕se，觀察電動(dòng)機(jī)反向旋動(dòng)。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)電路較復(fù)雜，相與相的觸頭距離近，因此

4、接線時(shí)要求十分小心。2. 通電后不要再改動(dòng)電路，避免發(fā)生短路事故。3. 控制電路的連接，起始線連在w相上，終點(diǎn)線卻要連在v相上去，切記。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作必要的分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)二 三相異步電動(dòng)機(jī)的y降壓起動(dòng)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解交流接觸器、熱繼電器的結(jié)構(gòu)，并掌握其工作原理。2. 掌握電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)y降壓起動(dòng)控制的原理。3. 掌握電動(dòng)機(jī)y降壓起動(dòng)控制線路正確的接線方法和操作方法。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、三相異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。2、三相異步電動(dòng)機(jī)的接法；3、三相異步電動(dòng)機(jī)的y降壓起動(dòng)控制。三、實(shí)驗(yàn)原理(1)線路設(shè)計(jì)思想y降壓起動(dòng)也稱為星形一三角形降壓起動(dòng)，簡(jiǎn)稱星三角降壓起

5、動(dòng)。這一 設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過程。所不同的是，在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞 組接成星形，每相繞組承受電壓為電源的相電壓(220v),減小了起動(dòng)電流對(duì)電 網(wǎng)的影響。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承 受的電壓為電源的線電壓(380v),電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子 繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。(2)典型線路介紹 qsfusb2lxj-/km1rikwtklbkm3kt tf定子繞組接成y降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制線路圖(3) 工作原理：1、按下起動(dòng)按鈕sb2,接觸器km1線圈得電，電動(dòng)機(jī)m接入電源。同吋, 吋間繼電器kt及接觸器km2線圈

6、得電。2、接觸器km2線圈得電，其常開主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)m定子繞組在星形 連接下運(yùn)行。km2的常閉輔助觸點(diǎn)斷開，保證了接觸器km3不得電。3、時(shí)間繼電器kt的常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合；常閉觸點(diǎn)延時(shí)繼開，切斷km2線 圈電源，其主觸點(diǎn)斷開而常閉輔助觸點(diǎn)閉合。4、接觸器km3線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)m由星形起動(dòng)切換為 三角形運(yùn)行。5、按sb1輔助電路斷電，各接觸器釋放，電動(dòng)機(jī)斷電停車線路在km2與km3之間設(shè)有輔助觸點(diǎn)聯(lián)鎖，防止它們同吋動(dòng)作造成短路; 此外，線路轉(zhuǎn)入三角接運(yùn)行后，km3的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切除i寸間繼電器kt、接 觸器km2,避免kt、km2線圈長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而空耗電能，并延長(zhǎng)其壽命。三相

7、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用y_降壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：定子繞組星形接法時(shí)，起動(dòng)電壓為直接采用三角形接法時(shí)的1/3,起 動(dòng)電流為三角形接法時(shí)的1/3,因而起動(dòng)電流特性好，線路較簡(jiǎn)單，投資少。缺點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形接法的1/3,轉(zhuǎn)矩特性差。所以該線路適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。另外應(yīng)注意，y聯(lián)接時(shí)耍注 意其旋轉(zhuǎn)方向的一致性。四、實(shí)驗(yàn)儀器1. 控制電路裝置一套2. 三相異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 按圖連接好線路(注意電動(dòng)機(jī)繞組的y聯(lián)接方法)，由同學(xué)相互檢查無 誤并請(qǐng)教師檢查同意后，合上開關(guān)2. 按其工作原理1、2、3、4、5的順序操作并觀察電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)電路較復(fù)雜，相與相的觸

8、頭距離近，因此接線時(shí)要求十分小心。2. 通電后不要再改動(dòng)電路，避免發(fā)生短路事故。3. 控制電路的連接，起始線連在w相上，終點(diǎn)線卻要連在v相上去，切記。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作必要的分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)三可編程控制器編程和基本指令編程練習(xí)輸入、輸出、與或非功能的實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉plc實(shí)驗(yàn)裝置，s7-200系列編程控制器的外部接線方法2、了解編程軟件step7的編程環(huán)境，軟件的使用方法。3、掌握輸入、輸出、與、或、非邏輯功能的編程方法。二、實(shí)驗(yàn)說明首先應(yīng)根據(jù)參考程序，判斷qo.o、qo.l、q0.2的輸出狀態(tài)，在撥動(dòng)輸入開關(guān)10.1、10.2、 10.3,觀察輸111指示燈q

9、0.1、q0.2、q0.3是否符合與、或、非邏輯的正確結(jié)果。在本裝置中輸入公共端要求接主機(jī)模塊電源的“l(fā)+”，此時(shí)輸入端是低電平有效；輸出 公共端要求接主機(jī)模塊電源的“m”，此時(shí)輸出端輸出的是低電平。圖中的接線孔通過防轉(zhuǎn)座插鎖緊線與plc的主機(jī)相輸入輸出插孔相接。i為輸入點(diǎn)，q 為輸岀點(diǎn)。上圖中下面兩排10.011.5為輸入按鍵和開關(guān)，模擬開關(guān)量的輸入。上邊一排q0.0q 1.1 是led指示燈，接plc主機(jī)輸出端，用以模擬輸出負(fù)載的通與斷。四.梯形圖參考程序q0.0實(shí)驗(yàn)四 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令編程練習(xí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆斩〞r(shí)器、計(jì)數(shù)器的正確編程方法，并學(xué)會(huì)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器擴(kuò)展方

10、法,用編程軟件對(duì) 可編程控制器的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。二、實(shí)驗(yàn)說明simatic定時(shí)器可分為接通延時(shí)定時(shí)器（ton）,有記憶的接通延時(shí)定時(shí)器（tonr） 和斷開延時(shí)定時(shí)器（tof）。simatic計(jì)數(shù)器可分為遞增計(jì)數(shù)器（ctu）,遞減計(jì)數(shù)器（ctd）和遞增/遞減計(jì)數(shù)器（ctud）o在運(yùn)行程序之前，首先應(yīng)該根據(jù)梯形圖分析各個(gè)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的動(dòng)作狀態(tài)。三、梯形圖參考程序1）定時(shí)器參考程序（1隨通延時(shí)定時(shí)器1山炭通，100m碇時(shí)器t3731s后到時(shí)10尚開 t37®位網(wǎng)絡(luò)1i0.0 t37intoni i10-pt網(wǎng)絡(luò)2t37q0.0i()（2）有記憶的接逋延時(shí)定時(shí)器i0.備通，10m鎖器t1在h

11、后到時(shí) icm接通t1復(fù)位冋絡(luò)110.0t11intonr*100-pt（3）斷開延時(shí)定時(shí)器, 10ms定時(shí)器t33e1s后到時(shí)lo.cil, t33g位110.0t3311intof100-ptt1q0.0()網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)2t33q0.0ti()網(wǎng)絡(luò)310.1t1(r)12)計(jì)數(shù)器參考程序1譴増計(jì)數(shù)器向上計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器c1當(dāng)前值從s十?dāng)?shù)至3 其中10咲iq0由關(guān)閉到打開遞減口 當(dāng)前值j晉下計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器弟前值從計(jì)數(shù)至0 其中i0咲用"iq 0由關(guān)閉到打開遞減c2 當(dāng)前值冋絡(luò)110.0 c2cdctd1 110.1i ii ild3-pv網(wǎng)絡(luò)2c2q0.0t i()10.0c3冋路2c1q0.

12、0ti()3譴増遞減計(jì)數(shù)器i0加通10.1和i0.2s斤開時(shí)計(jì)數(shù)器從s十?dāng)?shù)到3 心1接通，lo cwlcl瀏開時(shí)計(jì)數(shù)器從擾十?dāng)?shù)到0網(wǎng)絡(luò)1冋絡(luò)22.c3q0.03）定時(shí)器擴(kuò)展參考程序（1癥時(shí)器擴(kuò)展程序lo.qgis，chs定時(shí)器t38在3s后，t3啲常開融點(diǎn)閉合0.1s定時(shí)器t39e3s后，t細(xì)第閉觸點(diǎn)斷開冋絡(luò)2t38冋絡(luò)1ikjthm1in1uin30-ptt39t381,1inton+5pt10.0t37網(wǎng)絡(luò)3t37intonptt39t38q0.04）計(jì)數(shù)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)（略）由于plc的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都有一定的定時(shí)范圍和計(jì)數(shù)范圍。如果需要的設(shè)定值超過機(jī)器 范圍，我們可以通過兒個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的

13、串聯(lián)組合來擴(kuò)充設(shè)定值的范圍。四、思考題1、s7-200的定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間是多少？2、用定時(shí)器設(shè)計(jì)延時(shí)接通延時(shí)斷開電路，要求輸入10.0和輸出q0.1的波形如下 圖所示。10.0 _|1q0.1 |1137 的13x的常開觸點(diǎn)|h-l 宀3、用定時(shí)器設(shè)計(jì)閃爍電路，10.0接通后，開始定時(shí)，2s時(shí)間到，q0.0為on,再過3s, q0.0為off,以后q0.0的線圈這樣周期地通電、斷電，直到10.0變?yōu)閛ffo實(shí)驗(yàn)五 十字路口交通燈控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀毷褂没局噶?，根?jù)控制要求，掌握plc的編程方法和程序調(diào)試方法，了解使用 plc解決一個(gè)實(shí)際問題。二、實(shí)驗(yàn)說明信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開

14、關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈 亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅；南北紅燈亮維持25秒，在南北 紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20秒；到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。 在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同 時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮，東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒，然后閃亮3秒 后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復(fù)始三、實(shí)驗(yàn)面板圖：十字路口交通燈控制 i乙oi北o=7oy=o y啟動(dòng)osdfgo oo東西燈ayo o(ooo)iiiiiiiiiiiiiiiiii

15、iv+comog四、實(shí)驗(yàn)步驟1、輸入輸出接線。輸入sd輸出ryg輸出ryg10.0南北q0.2q0.1q0.0東西q0.5q0.4q0.32、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)屮。3、出動(dòng)并運(yùn)行程序觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖。五. 梯形圖參考程序網(wǎng)絡(luò)1t37i0.0網(wǎng)絡(luò)2t37網(wǎng)絡(luò)3i0.0t37碑4t43t43ilnton200- ptt44inton+30 ptt44咖5t42intonpt網(wǎng)絡(luò)13q0.5tt38網(wǎng)絡(luò)14t39網(wǎng)絡(luò)1510.0冋絡(luò)16t59t59ilntonptt60inton+5 pt六、思考題1、畫出交通燈動(dòng)作時(shí)序圖。2、用其它方法編寫程序?qū)崿F(xiàn)該功能。3、如交通燈動(dòng)作時(shí)序圖如下圖所示，試

16、修改程序?qū)崿F(xiàn)。紅 q0.0綠q0ii黃q°2|! ! ! !i 2.5s m1綠 q0.4 |!黃 q0.5!紅 q0.3ledeofogohosdo實(shí)驗(yàn)六led數(shù)碼顯示控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀氄莆找莆患拇嫫魑籹hrb ,能夠靈活的運(yùn)用。二、實(shí)驗(yàn)說明1) 、shrb指令簡(jiǎn)介移位寄存器位(shrb)指令將data數(shù)值移入移位寄存器。s_bit指定移位寄存器的最低 位。n指定移位寄存器的長(zhǎng)度和移位方向(移位加二n,移位減二n)。shrb指令移出的 每個(gè)位被放置在溢出內(nèi)存位(sm1.1)中。該指令由最低位(s_bit)和由長(zhǎng)度(n)指定 的位數(shù)定義。2) 、參考程序描述按下啟動(dòng)按鈕后，ftl八

17、組led發(fā)光二極管模擬的八段數(shù)碼管開始顯示：先是一段段顯 zj,顯不次序是a、b、c、d、e、f> g、h,隨后顯不數(shù)字及字符，顯不次序是0、1、2、 3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f,斷開啟動(dòng)按鈕程序停止運(yùn)行。三、實(shí)驗(yàn)面板圖：數(shù)碼顯示控制ooooooooooo四、實(shí)驗(yàn)步驟輸入輸出接線輸入sd10.0輸出abcdefghq0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.72、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中。3、啟動(dòng)并運(yùn)行程序觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖。五、梯形圖參考程序網(wǎng)絡(luò)1+10-t37intonpti0.0m0.1網(wǎng)絡(luò)2m0.1t37網(wǎng)絡(luò)3i0.0t38|htam1i

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

19、.4m20.5m20.6m21.0m21.1網(wǎng)絡(luò)14m10.7q0.6()m11.6m11.7m20.2m20.3i im20.4m205m20.7m21.0m21.1咖15m11.0q0.7ii()網(wǎng)貉ib100m10.1稠1710.0m20.1t i n|a)9六、思考題1、讀懂原程序，并將顯示數(shù)字或字符的功能用另一更簡(jiǎn)短的方法實(shí)現(xiàn)。2、若增加一選擇按鈕11.0,用戶可選擇僅顯示各段，或僅顯示數(shù)字、字符, 請(qǐng)修改原程序。實(shí)驗(yàn)七天塔之光模擬控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠⒄莆找莆患拇嫫魑籹hrb基本應(yīng)用及編程方法。二、實(shí)驗(yàn)說明合上啟動(dòng)開關(guān)后，按以下規(guī)律顯示：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一循環(huán) 執(zhí)行，斷開啟動(dòng)開關(guān)程序停止運(yùn)行。三、實(shí)驗(yàn)面板圖：天塔之光l7l2ol4ol6ol8ocomo四、實(shí)驗(yàn)步驟1、輸入輸出接線輸入sd輸出l1l2l3l4l5l6l7l810.0q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.72、打開主機(jī)電源將程序下載到主機(jī)中。3、啟動(dòng)并運(yùn)行程序觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。五.梯形圖參考程序網(wǎng)絡(luò)110.0m0.0t37網(wǎng)絡(luò)2t37m0.0網(wǎng)絡(luò)310.0網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)61shrbcm匚1tntnuam10.0-datam10.1-s_bit16*nm0.0網(wǎng)絡(luò)7qo.om10.1網(wǎng)絡(luò)8m10.2q0.1<m10.5q0.4網(wǎng)絡(luò)12q0.3)q0.2)q0.5)網(wǎng)絡(luò)13m11.0q0.6()m11.4網(wǎng)絡(luò)14m10.7q0.7t i)m11.3m11.4網(wǎng)絡(luò)1510.0m11.7m10.1(r)16六、思考題1、若顯示規(guī)律為 l8-> l8