现代电气控制技术实验指导书

实验一三相异步电动机启动控制一、实验目的1.掌握按照电气原理图接成实际操作电路的方法。2.掌握自锁、联锁电路，了解电气控制系统中各种保护实现方法和作用。二、实验设备1.电气控制挂件DG11、DG121套2.三相异步电动机DJ821台3.导线若干三、实验内容本实验电气控制线路如图1所示。考虑采用中间继电器实现对电动机的点动和长动联合控制，如下图，试分析其工作原理。四、注意事项1.先接线，后通电；先断电，后拆线。2.先接控制电路，后接主电路。3.从左到右，从上到下；先串联，后并联。KAKM1SB2SB1FR1FU2FU2KMKASB4实验二三相异步电动机的正反转控制一、实验目的1.进一步掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。2.加深对电气控制系统中各种保护、自锁、联锁等环节的理解。3.学会分析、排除继电器—接触器控制线路故障的方法。二、实验设备1.三相交流电源2.电气控制挂件DG11、DG121套3.三相异步电动机DJ821台4.导线若干三、实验原理由电机原理可知，通过更换电动机外接三相电源的相序可改变电动机的旋转方向，因此，可借助接触器来改变电动机外接三相电源的相序，已达到改变电动机旋转方向的目的。四、实验内容本实验电气控制线路如图1所示,当正转接触器KMF工作时，电动机正转；当反转接触器KMR工作时，电动机反转。图1电动机正反转控制电路五、注意事项1.接线顺序：先接线，后通电；先断电，后拆线。2.接线原则：从左到右，从上到下。3.注意电路元件线圈的额定电压。L1L2L33～FRKMFQSFU1KMRMPEKMFSBFSBFRFU2KMFFU2KMRSBRKMRKMRKMFSBRSBF3实验三三相异步电动机的Y-△降压启动控制线路一、实验目的1.进一步提高按图接线的能力。2.了解时间继电器的结构、使用方法、延时时间的调整及在控制系统中的应用。3.熟悉三相异步电动机Y-△降压启动控制的运行情况和操作方法。二、实验设备1.三相交流电源与开关设备1套2.三相异步电动机1台3.三联按钮1个4.刀开关1个5.交流接触器3个6.时间继电器1个7.热继电器1个8.导线若干三、实验线路按时间原则控制的由时间继电器构成的三相异步电动机Y-△降压自动换接启动的控制线路如图1所示。图1时间继电器控制的Y-△降压启动控制线路四、注意事项1.先连控制电路，后连主电路。2.先连线后上电，先断电后拆线。3.先串联后并联。4.接线要求牢固、整齐、清楚、安全可靠。5.操作时要胆大心细谨慎，不许用手触及各电器元件导电部分及电动机转动部分，避免触电及意外损伤。五、思考与讨论1.采用Y-△降压启动的方法时对电动机有何要求？2.降压启动的最终目的是控制哪个物理量？3.降压启动的自动控制线路与手动控制线路相比较，有哪些优点？4.电动机降压启动的方法有哪些？实验四三相异步电动机的能耗制动控制线路一、实验目的1、通过实验进一步理解三相异步电动机的能耗制动控制。2、增强实际连接控制电路的能力和操作能力。二、实验设备1.三相交流电源与开关设备1套2.三相异步电动机1台3.三联按钮1个4.刀开关1个5.直流电源1组6.交流接触器2个7.时间继电器1个8.热继电器1个9.制动电阻（100Ω/20W）3个10.导线若干三、原理说明1、三相异步电动机实现能耗制动的方法是：在三相电动机定子绕组断开三相电源后，在两相定子绕组中通入直流电流，以建立一个恒定不变的磁场，转子的惯性转动切割这个恒定磁场而产生感应电动势、感应电流，此感应电流再与恒定磁场相互作用，产生制动转矩从而使电机迅速停止。2、制动过程的强弱与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样转速下，直流电流越大，制动作用越强，可通过调节可调电阻RP来实现。四、实验内容1、按图1接好实验线路调节能耗制动电阻RP的阻值，可先设置大些，取RP=100Ω，直流电源电压=150V左右。图1三相异步电动机的能耗制动控制线路2、开启电源总开关，引入电源。先断开直流电源，按SB2，电机起动。待运转平稳后，按SB1，用秒表记录电动机自由停车时间。3、制动停车操作接通直流电源。按SB2，电机起动。待运转平稳后，按SB1直到制动结束，用秒表记录电动机停车时间。增大或减小RP的值，观察并记录电动机的制动时间。五、注意事项1、注意接入直流电源的电压值。2、接好线路后必须检查，决不允许KM1、KM2两个接触器线圈同时得电。六、思考1、能耗制动的优缺点。2、能耗制动控制线路中为什么要设置可调电阻RP？3、能耗制动控制线路中为什么要用直流电源？4、电动机的制动方法有哪些？Q0.0Q0.1M1.4I0.0I0.2图6-2A与AN指令LDI0.0AI0.1=Q0.0LDI0.2ANI0.3I0.1I0.3M0.2=Q0.1AM0.2=M1.4实验五PLC基本指令编程实验一、实验目的1.熟悉PLC实验装置，STEP7编程环境。2.了解与、或、非逻辑功能编程方法。二、实验设备1.电脑1台2.PLC实验箱（S7200）1台3.导线若干三、实验步骤1.打开实验箱，完成PLC输入点和输出点的外部接线。2.连接PC/PPI电缆，开电脑，打开实验箱电源。3.双击电脑桌面STEP7V3.2图标，进入PLC编程软件，打开界面默认为梯形图编程语言。在软件最上方菜单栏“检视”选项的下拉菜单中，左击“STL”或“FBD”选项，可进行梯形图和语句表以及功能块图编程界面的转换。4.在软件最上方菜单栏“PLC(P)”选项的下拉菜单中，左击“类型”选项，在弹出的对话框中设置CPU型号为“224”，并左击“通讯”选项，建立通讯。5.在梯形图所显示的网络中，绘制梯形图程序。6.保存程序。7.在软件最上方菜单栏“PLC(P)”选项的下拉菜单中，左击“编译”选项，对程序进行编译。8.编译成功后，在软件最上方菜单栏“文件”选项的下拉菜单中左击“下载”选项，完成程序下载，此时PLC处于“STOP”模式。9.下载成功后，在软件最上方菜单栏“PLC(P)”选项的下拉菜单中点击“运行”选项，运行程序。10.加入外部输入信号，观察PLC运行程序情况。四、实验内容1.装载、取反装载与输出指令图1LD、LDN和=指令2.与逻辑指令图2A和AN指令()()()I0.0Q0.0I0.1Q0.1M0.3LDI0.0=Q0.0LDNI0.1=Q0.1=M0.33.或逻辑指令图3O与ON指令4.装载或指令图4OLD指令5.装载与指令图5ALD指令6.取反指令图6NOT指令五、注意事项1.先连PC/PPI电缆，再开电脑；实验完毕，先关机，关机完毕再拔下电缆；2.插拔PC/PPI时，动作要轻，以防损坏电缆线。Q0.0I0.0I0.1I0.2Q0.1I0.3I0.4I0.6I0.5图6-4O与ON指令LDI0.0OI0.1=Q0.0OI0.2LDI0.3ANI0.4=Q0.1OI0.5ANI0.6Q0.0I0.0I0.2图6-7OLD指令LDI0.0AI0.1LDI0.2AI0.3OLDI0.1I0.3=Q0.0()I0.0Q0.0I0.1I0.2I0.3LDI0.0OI0.1LDI0.2OI0.3ALD=Q0.0I0.0I0.1I0.2Q0.1LDI0.0OI0.1AI0.2NOT图6-22NOT指令NOT=Q0.0实验六定时器/计数器实验一、实验目的1.掌握定时器/计数器的正确编程方法，用编程软件对可编程控制器的运行进行监控。2.进一步提高S7-200系列编程控制器的外部接线能力。二、实验设备安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台，实验箱一台，PC/PPI编程电缆一根，锁紧导线若干。三、实验内容1.定时器实验定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。按照工作方式分为：接通延时型定时器（图1）、断开延时型定时器（图2）和保持型接通延时定时器（图3）。在输入端口及输出端口相应接线后，拨动相应的输入开关，观察输出指示灯的运行结果。T37TONINPT+30I0.0T37()Q0.0LDI0.0TONT37，+30LDT37=Q0.0图1接通延时型定时器T37TOFINPT+30I0.0T37()Q0.0LDI0.0TOFT37，+30LDT37=Q0.0图2断开延时型定时器T3TONRINPT+1000I0.0T3()Q0.0LDI0.0TONRT3，+1000LDT3=Q0.0I0.1()T3R1LDI0.1RT3,1图3保持型接通延时定时器2.计数器实验西门子S7-200系列的内部计数器可分为加法计数器（图4）、减法计数器（图5）和加减计数器（图6）三种。在输入端口及输出端口相应接线后，拨动相应的输入开关，观察输出指示灯的运行结果。C3CTUI0.0LDI0.0LDI0.1I0.1CURPV+4CTUC3,+4图4加法计数器C1CTDI0.0LDI0.0LDI0.1I0.1CDLDPV+3CTDC1,+3图5减法计数器C48CTUDI0.0LDI0.0LDI0.1I0.1CUCDPV+3CTUDC48,+3I0.2RLDI0.2C48()Q0.2LDC48=Q0.2图6加减计数器四、四、思考由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围，如果需要的设定值超过机器范围，如何来实现？实验七PLC模块化程序实验1.实验目的1、掌握常用模块化程序的正确编程方法，用编程软件实现模块化程序的程序设计。2、进一步提高S7-200系列编程控制器的外部接线能力。2.实验设备安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台，实验箱一台，PC/PPI编程电缆一根，锁紧导线若干。3.实验内容1、控制器状态指示需要在操纵台上指示PLC的运行状态，或者在控制器出现故障时进行报警时可用该模块。梯形图如7-1所示。可以将线圈Q0.0对应的输出端子与操纵台上的指示灯连接，即可完成控制器运行状态的指示。图7-1控制器状态指示2、顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器产生的脉冲信号如图7-2所示。图7-2循序脉冲发生器波形图图7-3为PLC实现脉冲发生器的梯形图。图7-3顺序脉冲发生器梯形图()Q0.0SM0.03、方波脉冲发生器图7-4（a）给出的梯形图由两个定时器和一个输出继电器组成，能够产生如图7-4（b）所示的方波。定时器T37控制Q0.0的接通时间，T38控制Q0.0的断开时间。图7-4方波脉冲发生器4、启动、保持和停止回路简称起保停回路。梯形图如图7-5所示；启动按钮I0.1，输出Q0.0，停止按钮I0.0，图中（a）、（b）两图逻辑功能相仿。图7-5启动、保持和停止回路5、延时接通和断开回路通常，用一个计时器就可以实现触点的延时接通、瞬时断开功能。当需要延时接通、延时断开功能时，可用图7-6所示梯形图程序。图7-6延时接通和断开回路6、闪烁回路()()I0.1I0.0Q0.0Q0.0I0.1Q0.0Q0.0I0.0(a)关断从优(b)开启从优6、闪烁电路用于驱动指示灯闪烁，梯形图如图7-7所示。图7-7闪烁回路7、长延时计时器梯形图程序如图7-8所示。图7-8长延时计时器回路四、思考与讨论1.通过方波发生器如何实现占空比可调的脉冲发生器？2.两种起保停电路的区别是什么？3.长延时计时器延时时间如何计算？实验八交通信号灯控制1.实验目的1．理解交通信号灯时序图。2．掌握常用模块化程序的正确编程方法。2.实验设备安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台，实验箱一台，PC/PPI编程电缆一根，锁紧导线若干。3.实验内容根据时序图（如图1）要求，绘制外部接线图，并编制程序实现交通信号灯的循环控制。图1交通信号灯时序图图2外部接线图启动/停止南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯25s30s25sQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6PLCCOMI0.0I0.1COM启动按钮停止按钮南北绿灯南北黄灯南北红灯报警信号东西绿灯东西黄灯东西红灯图3交通信号灯控制梯形图四、思考如果将时序图改为五道口、甚至是六道口，那么该如何实现？I0.0M0.0()I0.1M0.