基于PLC的電氣控制技術(shù)實驗指導書(改)

基于PLC的電氣控制技術(shù)實驗許昕琪焦妍君編西安科技大學TOC\o"1-1"\h\z\u實驗一三相籠型異步電動機正-停-反轉(zhuǎn)控制2實驗二三相籠型異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制6實驗三三相籠型異步電動機Y—△減壓起動控制8實驗四可編程控制器S7-200系列的認識實驗11實驗五定時器與計數(shù)器應用21實驗六PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)24實驗七PLC控制電動機Y—△減壓起動25實驗一三相籠型異步電動機正-停-反轉(zhuǎn)控制一、實驗目的及要求

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

2〕通過實驗加深對三相異步電動機和正-停-反轉(zhuǎn)控制電路工作原理的理解。

3〕掌握三相異步電動機正轉(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、實驗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機1臺熔斷器3個空氣開關(guān)1個熱繼電器1個按鈕3個萬用表1塊交流接觸器2個導線假設(shè)干三、電氣原理圖

實驗電氣原理圖，如圖1.1所示。圖1.1三相電機正-停-反控制原理圖四、實驗步驟1.熟悉、檢查電器元件

查看本次實驗各電器元件，并將其型號規(guī)格等填入表中。檢查各電器元件的質(zhì)量，用萬用表的歐姆檔檢測各電器的常開、常閉觸點的通斷情況。

實驗一電器元件的型號規(guī)格名稱文字符號型號規(guī)格數(shù)量用途異步電動機

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)，先控制點后保護點的接線規(guī)律連接，最后接電源進線。

主電路使用導線的粗細按電動機的工作電流選取，中小容量電動機的輔助電路一般可用截面積為1mm2左右導線，實驗中使用實驗室提供的導線即可。

３．檢查電路

接線完成后，仔細檢查電路有無漏接、短接、錯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，用萬用表歐姆檔對各接點做通斷檢查。檢查控制電路，也是同樣斷開FU,切斷主回路，用萬用表歐姆檔對各接點做通斷檢查。

４．通電實驗

1〕電動機正轉(zhuǎn)起動、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動作情況以及電動機運行情況，放開按鈕SB2，接觸器KM1的常開觸點閉合，進行“自保〞，電動機仍繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

按下停止按鈕SB1，接觸器KM1失電，電動機停轉(zhuǎn)。反復操作SB1、SB2，觀察電路的工作情況。切記千萬不能同時按下SB2、SB3按鈕，否著可能會燒毀電機。2〕電動機反轉(zhuǎn)起動、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動作情況以及電動機運行情況，放開按鈕SB2，接觸器KM2的常開觸點閉合，進行“自保〞，電動機仍繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

按下停止按鈕SB1，接觸器KM2失電，電動機停轉(zhuǎn)。反復操作SB1、SB3，觀察電路的工作情況。切記千萬不能同時按下SB2、SB3按鈕，否著可能會燒毀電機。3〕熱繼電器的觸點動作對電路的影響：可用手動斷開熱繼電器FR的常開觸點，觀察電動機停轉(zhuǎn)情況。

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

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

2〕實驗中如發(fā)現(xiàn)有接觸器振動、有噪聲、主觸點燃弧嚴重、電動機不能正常起動等異?，F(xiàn)象，應立即切斷電源，分析原因，排除故障后再通電實驗。

3〕熱繼電器安裝時應使蓋板向上以便散熱，確保在工作時使其保護特性符合要求。實驗二三相籠型異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制一、實驗目的及要求

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

2〕進一步熟悉異步電動機控制電路的接線方法。

3〕學會正反轉(zhuǎn)控制電路的故障分析及排除故障的方法。二、實驗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機1臺熔斷器3個空氣開關(guān)1個熱繼電器1個按鈕3個萬用表1塊交流接觸器2個導線假設(shè)干三、電氣原理圖

實驗電氣原理圖如圖2.1所示

圖2.1三相電機正反控制原理圖四、實驗步驟

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〕自檢電路無誤，經(jīng)老師檢查后，可接通電源。

２．通電實驗

1〕正反轉(zhuǎn)運行。分別按SB2、SB3，觀察電動機正反轉(zhuǎn)運行情況，按SBl那么停機。

2〕電氣互鎖、機械互鎖控制的驗證。同時按下SB2和SB3，接觸器KMl和KM2均無電，電動機不轉(zhuǎn)。按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2，電動機正向運行，再按反轉(zhuǎn)按鈕SB3，電動機從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。

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

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

3〕電動機不宜頻繁持續(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。實驗三三相籠型異步電動機Y—△減壓起動控制一、實驗目的及要求

1〕了解空氣阻尼式時間繼電器的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法

2〕掌握Y-△減壓起動控制電路工作原理。

3〕進一步熟悉電路的接線方法，故障分析及排除方法。二、實驗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機1臺熔斷器3個空氣開關(guān)開關(guān)1個熱繼電器1個按鈕3個萬用表1塊交流接觸器3個導線假設(shè)干時間繼電器1個三、電氣原理圖實驗電氣原理圖如圖3.1所示。圖3.1三相電機Y—△啟動控制原理圖圖3.2三相電機△運行接線原理圖四、實驗步驟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規(guī)格、質(zhì)量情況，明確使用方法。特別是對空氣阻尼式時間繼電器，用手操作檢查延時情況，再檢查時間繼電器的瞬時、延時動作觸點的位置。

2〕遵循一般接線規(guī)律，按圖接線。注意電動機六個出線標志的正確接線。

3〕自檢電路無誤后，適當調(diào)整時間繼電器的延時時間，經(jīng)老師再作檢查后，可接通電源。

２．通電實驗

1〕自動實現(xiàn)Y-△減壓起動控制。要求設(shè)置好KT時間繼電器的時間后，操作SB2觀察KM1、KM3、KT的動作情況并記錄。然后觀察當KT的定時時間到達后KM2、KM3、KT的動作情況并記錄。這樣就完成了電動機Y-△切換的減壓起動過程。2〕實驗過程中假設(shè)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，斷開三相電源，記錄下故障現(xiàn)象。分析并排除故障，再通電實驗。五、考前須知1〕通電前重點檢查主電路中電動機六個出線端的接線，以及KM2、KM3主觸點的接線，確保電動機實現(xiàn)Y-△切換。

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

3〕時間繼電器的銜鐵釋放方向正確。實驗四可編程控制器S7-200系列的認識實驗一、實驗目的1〕熟悉可編程控制器〔PLC〕S7-200系列的根本結(jié)構(gòu)與應用；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、實驗原理與電路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緊湊的外殼中，從而形成一個功能強大的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表示型號為22*的輸入、輸出電壓為直流的晶體管輸出型PLC。不同型號的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編程軟件與通訊點擊STEP7-Micro/WIN的圖標，翻開一個新工程，如圖4.4所示，注意左側(cè)的操作欄，可以點擊操作欄中的通訊圖標，進入通訊對話框，對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，在通訊對話框中雙擊刷新圖標，搜索所連接的S7-200站的CPU圖標并確認。如果未能找到S7-200CPU，需要核對通訊參數(shù)設(shè)置并重復設(shè)置步驟。圖4.4新建STEP7-Micro/WIN工程通訊對話框通訊對話框圖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)存儲區(qū)S7--200的根本操作如下:CPU讀取輸入狀態(tài)→CPU利用存儲的程序執(zhí)行邏輯控制。當程序運行時，CPU刷新有關(guān)數(shù)據(jù)→CPU將數(shù)據(jù)寫到輸出。圖4.7說明一個繼電器是如何與S7-200聯(lián)系起來的。電機啟動開關(guān)的狀態(tài)和其他輸入點的狀態(tài)結(jié)合在一起，它們計算的結(jié)果斷定了控制執(zhí)行機構(gòu)即啟動電機的輸出點狀態(tài)。圖4.7輸入和輸出的控制S7-200將信息存于不同的存儲器單元內(nèi)，每個單元都有唯一的地址，只要指出要訪問的存儲器地址，用戶程序就可以直接訪問該地址。假設(shè)要訪問存儲區(qū)的某一位，必須指定具體地址，包括存儲器標識符、字節(jié)地址和位號，如圖4.8。使用這種字節(jié)尋址方式，可以按照字節(jié)、字或雙字來訪問其他存儲區(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變量存儲區(qū)VB0~VB2047M位存儲區(qū)M0.0~M31.7T定時器存儲區(qū)T0~T255C計數(shù)器存儲區(qū)C0~C255SM特殊存儲區(qū)SM0.0~SM299.7L局部存儲器區(qū)LB0~LB63AI模擬量輸入AIW0~AIW30AQ模擬量輸出AQW0~AQW30HC高速計數(shù)器HC0~HC5AC累加器AC0~AC3表4-1數(shù)據(jù)存儲區(qū)3．I/O轉(zhuǎn)換模塊為接線方便，I/O轉(zhuǎn)接模塊將PLC所有信號端子及公共端通過牛角接插線引入自身，做實驗時只需按照原理圖將演示模塊對應的信號點及公共端連接至轉(zhuǎn)接模塊即可。由于本實驗所用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、實驗器材I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、編程電腦一臺、PLCUSB/PPI編程電纜、萬用表、連接導線假設(shè)干根。四、實驗內(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I/O地址功能SB1I0.0啟動按鍵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地址分布及具體對應關(guān)系。實驗五定時器與計數(shù)器應用一、實驗目的1〕掌握定時器、計數(shù)器的正確編程方法2〕學會定時器和計數(shù)器擴展方法，用編程軟件對PLC的運行進行監(jiān)控二、實驗器材I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、編程電腦一臺、PLCUSB/PPI編程電纜、萬用表、連接導線假設(shè)干根。定時器與計數(shù)器的認識定時器定時器的控制邏輯是經(jīng)過時間繼電器的延時動作，然后產(chǎn)生控制作用，其控制作用同一般繼電器。計數(shù)器計數(shù)器用于對輸入信號進行計數(shù)，在計數(shù)信號輸入的上升沿計數(shù)一次。西門子s7-200系列的內(nèi)部計數(shù)器分為加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減計數(shù)器三種。實驗內(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：按下啟動按鈕后，輸出Q0.0點亮5s，之后輸出Q0.1點亮，10s后輸出Q0.2點亮。如果在10s之內(nèi)按下停止按鍵，輸出都斷開。3〕寫出以i0.4為加計數(shù)條件，i0.5為減計數(shù)條件，i0.6為復位條件，預設(shè)值為10的計數(shù)器，當計數(shù)器輸出為真時觸發(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。實驗六PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)一、實驗目的1〕了解機床電氣中三相電機的正反轉(zhuǎn)控制。2〕掌握電動機的常規(guī)控制電路設(shè)計。3〕通過PLC進行電動機的控制，代替了常規(guī)的由接觸器構(gòu)成的控制回路，來了解PLC在工業(yè)場合的實用性。4〕掌握西門子s7-200系列P