自动化2014上电气控制与PLC实验指导书

目录实验一三相异步电机控制线路 (1)实验二PLC简单程序设计—抢答器 (9)实验三PLC程序设计—交通灯 (11)实验四PLC控制电机 (13)实验一：三相异步电机控制线路一、实验目的1. 通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识。

2. 通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线，掌握由电路原理图接成实际操作电路的方法。

3. 掌握点动控制、正反转控制、接触器联锁正反转控制、按钮联锁正反转控制及按钮和接触器双重联锁正反转控制线路的不同接法，并熟悉在操作过程中有哪些不同之处。

二、实验仪器设备、材料三、预习内容1. 熟悉实验指导书上的实验内容、步骤和接线图。

2. 设计按钮和接触器双重联锁正反转控制线路。

设计要求：应用按钮和接触器双重联锁，实现电机正反转控制。

四、实验内容与步骤实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位，下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关须在“关”断位置。

开启“电源总开关”，按下启动按钮，旋转调压器旋钮将三相交流电源输出端U 、V 、W 的线电压调到220V 。

再按下控制屏上的“关”按钮以切断三相交流电源。

以后在实验接线之前都应如此。

1. 三相异步电动机点动控制线路按图1-1接线。

图中SB 1、KM 1选用D61上元器件，电机选用DJ24（△/220V ）。

接线时，先接主电路，它是从220V 三相交流电源的输出端U 、V 、W 开始，接触器KM 1主触点到电动机M 的三个线端A 、B 、C 的电路，用导线按顺序串联起来，有三路。

主电路经检查无误后，再接控制电路，从熔断器FU 4插孔V 开始，经按钮SB 1常开、接触器KM 1线圈到插孔W 。

线接好经指导老师检查无误后，按下列步骤进行实验：图1-1 点动控制线路(1)按下控制屏上“开”按钮；(2)先合Q 1，接通三相交流220V 电源；(3)按下启动按钮SB 1，对电动机M 进行点动操作，比较按下SB 1和松开SB 1时电动机M 的运转情况。

2. 三相异步电动机自锁控制线路按下控制屏上的“关”按钮以切断三相交流电源。

按图1-2接线，图中SB 1、SB 2、KM 1、FR 1选用D61挂件，电机选用DJ24（△/220V ）。

检查无误后，启动电源进行实验：(1) 合上开关Q 1，接通三相交流220V 电源；(2) 按下起动按钮SB 2，松手后观察电动机M 运转情况；(3) 按下停止按钮SB 1，松手后观察电动机M 运转情况。

图1-3 既可点动又可自锁控制线路按下控制屏上“关”按钮切断三相交流电源后，按图1-3接线，图中SB 1、SB 2、SB 3、KM 1、FR 1选用D61挂件，电机选用DJ24（△/220V ），检查无误后通电实验：23220V(1)合上Q 1接通三相交流220V 电源；(2) 按下起动按钮SB 2，松手后观察电机M 是否继续运转；(3) 运转半分钟后按下SB 3，然后松开，电机M 是否停转；连续按下和松开SB 3，观察此时属于什么控制状态；(4) 按下停止按钮SB 1，松手后观察M 是否停转。

4. 接触器联锁正反转控制线路(1) 按下“关”按钮切断交流电源。

按图1-4接线。

图中SB 1、SB 2、SB 3、KM 1、KM 2、FR 1选用D61件，电机选用DJ24（△/220V ）。

经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。

(2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。

(3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

(4) 按下SB 3，观察并记录M 运转状态、接触器各触点的吸断情 况。

(5) 再按下SB 2，观察并记录M 的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

图1-4 接触器联锁正反转控制线路5. 按钮联锁正反转控制线路(1)按下“关”按钮切断交流电源。

按图1-5接线。

图中SB 1、SB 2、SB 3、KM 1、KM 2、FR 1选用D61挂件，电机选用DJ24（△/220V ）。

经检查无误后，按下“开”按钮通电操作。

(2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。

(3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。

(4) 按下SB 3，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。

(5) 按下SB 2，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。

图1-5 按钮联锁正反转控制线路6. 异步电动机能耗制动控制线路：(1) 开启交流电源，将三相输出线电压调至220V ，按下“关”按 钮。

(2) 按图1-6接线。

图中SB 1、SB 2、KM 1、KM 2、KT 1、FR 1、 T 、B 、R 用D61挂件，安培表用D31上5A 档。

图1-6 异步电动机能耗制动控制线路(3)经检查无误后，按以下步骤通电操作：①启动控制屏，合上开关Q 1，接通220V 三相交流电源。

②调节时间继电器，使延时时间为5秒。

③按下SB 1，使电动机M 起动运转。

④待电动机运转稳定后，按下SB 2，观察并记录电动机M 从按下SB 1起至电动机停止旋转的能耗制动时间。

五、思考题1. 试分析什么叫点动?什么叫自锁?比较图1-1和图1-2的结构和功能上有什么区别？2. 接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？3. 图1-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？ 六、实验报告要求1. 认真书写实验目的、实验器材、实验内容。

2. 完成实验内容要求的记录实验现象、触点闭合情况和电机运 行情况等，总结出实验结论。

3. 总结实验中应遇到的问题题及解决方法，写出实验的心得体会。

4. 完成思考题实验二：PLC 简单程序设计—抢答器一、实验目的1. 了解S7-200 PLC 系统的组成、连线方式及工作方式。

2. 学习编程软件STEP7- Micro/WIN32的使用、操作方法。

3. 掌握PLC 简单程序的编写方法，学会编写抢答器控制程序。

二、实验仪器设备、材料1. S7-200 CPU224 PLC实验箱及通信电缆1套。

2. 安装有STEP7-Micro/WIN32软件的计算机1台。

3. 电源线、导线若等。

三、预习内容1. 认真预习实验指导书，仔细阅读教课书中编程软件的操作方法及基本指令的使用方法，熟悉CPU224主机的硬件结构和外部接线方法（I/O模块扩展方法，主机电源、输入电源和输出电源的接线方法等）。

2. 仔细阅读教课书中基本指令的使用方法和简单程序的设计方法，会进行梯形图和语句表之间的转换；根据要求设计出抢答器程序的梯形图或语句表程序，写在草纸上；设计程序在满足基本功能要求的前提下提倡增加功能。

3.控制要求：有四名选手参加知识竞赛，当主持人按下允许抢答键，表示竞赛开始，有指示灯指示。

在10秒钟内，如四名选手中的任一位按下对应的按键，对应灯亮，其他选手再按键无效。

如十秒内无人应答，用灯指示，再按抢答按键无效。

四、实验内容与步骤1. 按图用通信电缆将CPU224和计算机连接，将220VAC电源接至CPU224的交流输入端子“N，L1AC”。

2. 进入STEP7 Micro/WIN32编程软件，了解并熟悉工具栏、菜单及梯形图编辑器的使用，学习如何将梯形图转为语句表（STL），如何为网络（标题）加入注释等。

S7-200 PLC实验系统的组成3. 输入、编辑、编译抢答器程序。

4. 运行并调试程序，直至满足要求。

5. 观察并记录下实验结果。

五、实验报告要求1. 认真书写实验目的、实验设备、实验内容、实验程序。

2. 总结实验中应注意的问题，写出实验的心得体会。

3. 写出抢答器程序的调试步骤和实验中的观察结果。

4. 整理出抢答器程序梯形图或语句表程序清单。

5. 画出抢答器程序执行时序图。

实验三：PLC程序设计—交通灯一、实验目的1. 掌握较为复杂的PLC程序设计方法。

2. 学会编写交通灯控制的PLC程序。

3. 熟悉时序程序的设计和调试方法。

二、实验仪器设备、材料1. S7-200 CPU224 PLC实验箱及通信电缆1套。

2. 安装有STEP7-Micro/WIN32软件的计算机1台。

3. 电源线、导线等。

三、预习内容1.认真预习实验指导书，仔细阅读教课书中基本指令的使用方法和时序程序的设计方法；根据要求设计出交通灯程序的梯形图或语句表程序，写在草纸上；设计程序在满足基本功能要求的前提下提倡增加功能。

2．控制要求：起动后，南北红灯亮并维持25s。

在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮。

到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮。

黄灯亮2s后灭东西红灯亮。

与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。

南北绿灯亮了25s后闪亮，3s后熄灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。

四、实验内容与步骤1.输入、编辑、编译交通灯程序。

2．下载、运行并调试程序，直到满足要求。

3．观察并记录下运行结果。

五、思考题简答交通灯实验中如果把人行横道的红绿灯也加到程序中，如何实现？六、实验报告要求1. 认真书写实验目的、实验设备、实验内容、实验程序。

2. 写出程序的调试步骤和实验中的观察结果。

3．总结实验中应注意的问题，写出实验的心得体会。

4．整理出梯形图或语句表程序清单。

5. 画出交通灯程序执行时序图。

实验四PLC控制电机一、实验目的1. 学习电机的启动、停止、有级调速和无级调速等控制方法；2. 掌握电机驱动装置的操作方法；3. 掌握S7-300 PLC控制电机调速的方法，学会编写PLC控制电机的程序。

二、实验仪器设备、材料1. S7-300 PLC实验系统1套；2. 安装有STEP 7软件的计算机1台；3. 电机驱动实验装置1套；4．导线若干。

三、预习内容与设计要求1.认真预习实验指导书，熟悉电机驱动器的使用方法，注意驱动器与电动机如何接线；熟悉CPU315-2DP 主机的硬件结构和外部接线方法。

根据控制功能要求设计出电动机控制程序。

根据控制功能要求设计出电动机控制程序。

熟悉下表中的设备，练习组态操作。

2．控制功能要求以下控制要求可任选其中一个进行编程，实现其控制功能，设计程序在满足基本功能要求的前提下提倡增加功能。

（1）启、停、正反转和无级调速控制：具有启动、停止和正反转控制功能，能够进行无级调速。

（2）多级段速控制：多功能控制端子调速开关实现段调速功能。

（3）闭环调速控制：PLC的模拟量输出信号为0～10V，进行无级调速，通过光电检测装置测到的转速信号反馈给PLC。

（4）网络控制：通过现场总线或工业以太网对电机进行启停、正反转和加减速控制。

3.应用PLCSIM仿真软件控制程序仿真。

四、实验内容与步骤1.将PS307的电源连接孔与电源模块的连接孔用带保护套的连接线连接起来；再检查CPU315F是否处于STOP状态，若不处于STOP状态，将CPU开关拨码拨至STOP状态；然后仔细检查每根接线；确保无误后上电。