#《电气控制与PLC》实训指导书
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《电气控制与PLC》实训指导书第一部分继电器-接触器控制
实训一工作台自动往复控制
一、实训目的
1、掌握实现三相异步电动机限位控制的方法。
2、熟悉常见低压电器。
3、培养电气线路安装操作能力
二、实训设备和元器件
1、电动机控制线路接线模拟板1块;
2、常用电工工具1套;
3、试车用三相异步电动机 350w左右、380v1台;
4、BV1.0mm2导线(BVR0.75 mm2 )若干。
三、实训电路控制原理
1、限位控制线路
限位控制线路如图所示。
图中SQ为行程开关,又称限位开关,它装在预定的位置上,当运动部件移动到此位置时,装在部件上的撞块压下行程开关,使其常闭触头断开,控制回路被切断,电动机停止转动。
2、自动循环控制线路
工作台前进—后退自动循环控制线路如图所示。
线路的动作原理如下:
按下SB
2,接触器KM
1
线圈通电,主触头闭合,电动机M正转,工作台向前运
动。
当工作台前进到一定位置时,固定在工作台上的撞块压动行程开关SQ
1
(固
定在床身上),其常闭触头打开,断开KM
1的控制回路,同时SQ
1
的常开触头闭合,
使KM
2的线圈回路通电,KM
2
的主触头闭合,M因电源相序改变而变为反转,于是
拖动工作台向后运动。
在运动过程中,撞块使 SQ
1
复位。
当工作台向后运动到一
定位置时,撞块又使行程开关SQ
2动作,断开KM
2
线圈回路,接通KM
1
线圈回路,
电动机又从反转变为正转。
工作台就这样往复循环工作。
按下SB
1,KM
1
或KM
2
接
触器断电释放,电动机停止转动,工作台停止。
SQ
3和SQ
4
起极限保护作用。
四、实训操作内容及要求
1、在电动机控制线路安装模拟板上安装限位控制、工作台自动循环控制线路。
安装时要注意文明安全操作,保护好电器,接点要安装牢靠,接触良好。
2、每安装一个线路,经检查无误后,接入三相异步电动机,通电试运转。
仔细观察电器及电动机动作、运转情况,掌握正确的操作方法。
五、实训报告与考核要求
(一)实训报告
1、画出限位控制和工作台自动循环控制线路,并分析线路工作原理。
2、设计一个带点动的限位控制电路。
(二)考核要求
1、在规定时间内正确安装线路,且试运转成功,操作方法正确。
2、安装工艺达到基本要求,线头长短适当,接点牢靠,接触良好。
3、文明安全操作,没有电器损坏及安全事故。
实训二三相异步电动机Y—Δ减压起动控制
一、实训目的
1、掌握实现三相异步电动机限位控制的方法。
2、熟悉常见低压电器。
3、培养电气线路安装操作能力。
二、实训设备和元器件
1、电动机控制线路接线模拟板1块;
2、常用电工工具1套;
3、试车用三相异步电动机350w左右、380v1台;
4、BV7.0mm2,BVR0.75 mm2导线若干。
三、实训电路控制原理
电动机Y—△减压起动控制方法只适用于正常工作时定子绕组为三角形(△)联结的电动机。
这种方法既简单又经济,使用较为普遍,但其起动转距只有全压起动时的1/3,因此,只适用于空载或轻载起动。
利用时间继电器可以实现Y—△减压起动的自动控制,典型线路如图所示,动作原理分析略。
动控制Y—△减压起动线路中的任意一个。
安装时注意文明安全操作,接点要牢靠,接触要良好。
2、安装完线路,检查无误后,接入三相异步电动机,通电试操作。
接入点动机前,要用万用表区分好电动机的三个定子绕组,同时要认真观察电动机及电器的运转及动作情况。
五、实训报告与考核要求
(一)实训报告
1、画出手动控制Y—△减压起动和自动控制Y—△减压起动的线路,并分析后者的动作原理。
2、自动控制Y—△减压起动电动机线路是否可以设计成其他形式,试设计一种。
(二)考核要求
1、在规定的时间内完成安装任务,且试运转成功,操作方法正确。
2、安装工艺达到基本要求,线头长短适当,接点牢靠,接触良好。
3、文明安全操作,没有损坏电器及违反安全规程。
二、PLC部分
本实训仅给出PLC控制题目及要求,由实训者自行设计PLC外部接线和应用程序,并反复进行程序的输入、修改、调试,直至得出正确的运行结果,意在提
高创新和独立思考能力及综合素质。
题目一、工作台自动循环控制
1. 实训目的
(1)掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。
(2)利用符号表对POU(S7-200的三种程序组织单位指主程序、子程序和中断程序)进行赋值。
(3)掌握应用软件的编程方法。
(4)掌握程序注释的方法。
2. 实训内容及要求
(1)设计工作台自动循环的PLC控制电路。
(2)连接PLC外部电路(使用通用器件板开关元器件)。
I0.2 SB3 停止开关 Q0.0 KM1 正转接触器
I0.3 SQ1 起始位置检测 Q0.1 KM2 反转接触器
I0.4 SQ2 起始位置保护
(6)编辑、编译及下载用户程序;
(7)动态调试和运行用户程序,显示运行结果。
注意:程序上、下载时,必须给PLC上电,并将CPU置于STOP状态。
3. 实训设备
(1)计算机(编程器)1台;
(2)实验装置(含S7-200 24点CPU)1台;
(3)实训板1块;
(4)连接导线若干。
4. 实训内容与要求
(1)画出PLC外部(输入、输出)电路,并连接外部导线;
(2)首先接通个人计算机(编程器)电源,然后,接通可编程控制器(PLC)电源;
(3)编程及调试运行。
①设计PLC控制工作台自动循环的梯形图程序;
②选择CPU的工作方式(RUN或STOP)
③输入梯形图程序;
④建立符号表;
⑤为程序添加注释;
⑥程序的编译、下载;
⑦程序的调试和运行。
5. 实训报告内容
(1)根据控制要求,画出程序流程框图;
(2)总结建立符号表的优点;
(3)详细记录、分析程序下载过程及运行时出现的问题。
6. 思考练习
利用工程环境的条件,按本题的要求,实现对小功率单相交流异步电动机(M)的驱动,同时增加运行指示功能,画出控制原理图。
题目二智力竞赛抢答器
1. 实训目的
(1)掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法;
(2)掌握应用软件的编程方法;
(3)掌握应用符号地址编程的方法。
2. 智力竞赛抢答器的要求
利用PLC控制系统设计1个4组的智力竞赛抢答器。
3. 抢答器的控制要求
(1)在主持人侧,设置抢答指示电路和启动、复位按钮。
选手侧各设置1
个抢答按钮。
(2
答指示。
(3(4)收到第1管显示抢先14. 实训设备
(1(2 (3答器实验板5. (1)设计PLC (2)使用通用器件板开关元器件和实验板连接PLC 外部电路,采用符号地址、应用七段码指令编写用户程序;
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
6. 思考练习
(1)指出影响系统响应速度的因素。
(2)利用CPU214 PLC 制成的抢答器,最多为几组?试设计最多组时PLC 的外部电路。
题目三 电动机Y-△起动
1. 实训目的
(1)用PLC 控制电动机Y-△起动电路;
(2)通过实训,提高分析、解决问题的能力。
2. 实训设备
(1)计算机(编程器)1台;
(2)实训装置(含S7-200 24点CPU )1台;
(3)电动机Y-△起动实验模板1块;
(4)连接导线若干。
3. 电动机Y-△起动要求图
(1)电动机M能实现正、反向Y-△启动。
(2)电气操作流程说明:
按动正向启动按钮SB2,KM1和KM4闭合(Y型起动),经3秒后KM4断开,KM3闭合,实现正向△型运行;按动反向启动按钮SB3,KM2和KM4闭合(Y型起动),经3秒后KM4断开,KM3闭合,实现正向△型运行,按停车按钮SB1,电动机M停止运行。
4. 实训内容及要求
(1)根据电动机Y-△起动要求,设计PLC外部电路(配合通用器件板开关元器件);
(2)连接PLC外部(输入、输出)电路,编写用户程序;
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
5. 思考练习
(1)若电动机M直接由正向运行转入反向运行(不用停车按钮),程序如何改动?
(2)结合实训过程和结果写出实训报告。
题目四自动送料装车系统
1. 实训目的:
(1)了解工业生产过程中PLC控制方法;
(2)学会熟练使用PLC解决生产实际问题。
2. 实训设备
(1)计算机(编程器)1台;
(2)实训装置(含S7-200 24点CPU)1台;
(3)自动送料装车系统实训模板1块;
(4)连接导线若干。
3. 自动送料装车系统的控制要求
初始状态:绿灯(L1)亮,红灯(L2)灭,表示图4 自动装车模拟控
制板
允许汽车开进装料,此时,进料阀门(k1),料斗阀门(k2),电动机(M1,M2,M3)皆为OFF状态。
当汽车到来时,检测开关S3接通(负载板上未设,可从通用器件板选取),红色信号灯L2亮,绿色L1灭,传送带驱动电动机M3运行;2秒后,电动机M2运行;再经过2秒钟M1运行,依次顺序起动送料系统。
电动机M3运行后,进料阀门K1打开料斗进料,料斗装满时,检测开关S1=1,进料阀门K1关闭(设1料斗物料足够装满1车);料斗出料阀门K2在M1运行及料满(S1=1)后,打开放料,物料通过传送带的传送,装入汽车。
当装满汽车后,称重开关S2动作,料斗出料阀门K2关闭,同时电动机M3断电停止, 2秒后M2停止,再过2秒M1停止,L1亮,L2灭,表示汽车可以开走。
4. 实训内容及要求
(1)根据自动送料装车系统的控制要求,设计PLC外部电路,;
(2)连接PLC外部(输入、输出)电路(配合通用器件板开关元器件),编写用户程序;
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
5. 思考练习
(1)在原控制要求的基础上,增加每日装车次数统计功能。
(2)结合实训过程和结果写出实训报告。
题目五多种液体自动混合
1. 实训目的
(1)结合多种液体自动混合系统,应用PLC技术对化工生产过程实施控制;
(2)学会熟练使用PLC解决生产实际问题。
2. 实训设备
(1)计算机(编程器)1台;
(2)实训装置(含S7-200 24点CPU)1台;
(3)多种液体自动混合实验模板1块;
(4)连接导线若干。
3. 液体自动混合系统的控制要求
(1)液体自动混合系统的初始状态:图5 多种液体混合模拟控制板
在初始状态,容器为空,电磁阀Y1,Y2,Y3,Y4 和搅拌机M以及加热元件R均为OFF,液面传感器L1,L2,L3和温度检测T均为OFF。
(2)液体混合操作过程:
按动启动按钮,电磁阀Y1闭合(Y1为ON),开始注入液体A ,当液面高度达到L3时(L3为ON)→关闭电磁阀Y1(Y1为OFF),液体A停止注入,同时,开启电磁阀门Y2(Y2为ON)注入液体B , 当液面升至L2时(L2为ON)→关闭电磁阀Y2(Y2为OFF),液体B停止注入,同时,开启电磁阀Y3(Y3为ON),注入液体C ,当液面升至L1时(L1为ON)→关闭电磁阀Y3(Y3为OFF),液体C停止注入,然后开启搅拌电动机M,搅拌10秒→停止搅拌,加热(启动电炉R)→当温度(检测器T动作)达到设定值时→停止加热(R为OFF),并放出混合液体(Y4为ON),至液体高度降为L3后,再经5秒延时,液体可以全部放完→停止放出(Y4为OFF)。
液体混合过程结束。
按动停止按钮,液体混合操作停止。
4. 实训内容及要求
(1)按液体混合要求,设计PLC外部电路(配合使用通用器件板开关元器件);
(2)连接PLC外部(输入、输出)电路,编写用户程序;
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
5. 思考练习
(1)分析程序运行结果。
(2)试编写出搅拌与加热同时进行的程序,要求加热与搅拌条件同时满足后顺序向下执行,观测运行结果。
(3)简述液位传感器L1,L2,L3的工作原理及实验时的操作方法。
(4)结合实训过程和结果写出实训报告。
题目六循环显示电路
1. 实训目的
(1)熟悉PLC循环程序的编程;
(2)了解工业顺序控制的基本原理;
(3)学会熟练使用PLC 解决动态显示问题。
2. 实训器材
(1)计算机(编程器)1台;图1.20 循环显示模拟控制板
(2)实训装置(含S7-200 24点CPU)1台;
(3)循环显示实验模板1块;
(4)连接导线若干。
3. 循环显示要求
模板中心的黄灯L1亮红灯L2、.L3、.L4、.L5间隔0.5秒依次点亮1.5秒绿灯L6、L7、L8、L9间隔0.5秒依次点亮1.5秒黄灯L1熄灭1.5秒 L2、L3、L4、L5同时熄灭1.5秒 L6、L7、L8、L9同时熄灭1.5秒返回初始步,循环显示。
4. 实训内容及要求
(1)按循环显示实验模板的要求,设计PLC外部电路(配合使用通用器件板开关元器件);
(2)连接PLC外部(输入、输出)电路,编写用户程序;
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
5. 思考练习
(1)请重新设计1套循环显示程序流程,利用本控制模板,显示出不同的动态结果。
(2)结合实训结果写出实训报告。
题目七水塔水位系统
1. 实训目的
(1)利用PLC构成水塔水位(液位)控制系统;
(2)了解自动控制的工作原理及设备在日常生活中的应用。
2. 水塔水位的控制要求
(1)初始状态:水箱没有水,液位开关S4断开(S4为OFF)。
(2)控制要求:本装置上电后,按动启动按钮,电动阀Y通电(Y为ON)水箱开始注水,水箱水位达到S4高度后,液位开关S4闭合(S4为ON),水箱水位达到S3高度(水满)时,液位开关S3闭合(S3为ON)→注水电动阀Y断电(Y 为OFF),水箱停止注水。
此后,随着水塔水泵抽水过程的进行,水箱液面逐渐降低,液位开关S3(S3=OFF)复位,随着抽水过程的继续进行,水箱液面继续降低,当液面低于开关S4时,液位开关S4复位(S4为OFF)→电动阀Y再次通电(Y为ON)水箱(自动)注水,水位达到S3时再次停止注水。
如此循环,使水箱水位保持在S3~S4之间。
当水箱水位高于S4液位,并且水塔水位低于水塔最低允许液面开关S2时(液位开关S2为OFF)→水泵电动机M开始运行,向水塔抽水。
当液面达到最高液位开关S1时→水塔电机M停止抽水(M为OFF);循环控制使得水塔水位自动保持在S1~S2之间变化。
3. 实训设备
(1)计算机(编程器)1台;
(2)实训装置(含S7-200 24点CPU)1台;
(3)水塔水位实验模板1块;
(4)连接导线若干。
4. 实训内容及要求
(1)按水塔水位的控制要求,设计PLC外部电路;
(2)连接PLC外部(输入、输出)电路,编写用户程序;图7 水塔水位模拟控制板
(3)输入、编辑、编译、下载、调试用户程序;
(4)运行用户程序,观察程序运行结果。
5. 思考练习
(1)联系抽水马桶与水塔水位系统,比较两者的工作原理和控制过程的异同,进一步理解水位控制系统的工作原理及控制过程。
(2)结合实训结果写出实训报告。
题目八电梯控制
1. 实训目的
(1)掌握PLC的基本指令、功能指令的综合应用。
(2)掌握PLC与外围控制电路的实际接线方法。
(3)掌握随机逻辑程序的设计方法。
2. 实训器材
(1)编程器1台(PC机);
(2)可编程序控制实验装置1台;
(3)四层电梯自动控制演示板1块;
(4)连接导线若干。
3. 实训内容与步骤
电梯实验动作要求如下:图8-1 电梯模拟控制板
(1)电梯上行设计要求
①当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时,4楼呼叫,则上行到4楼碰行程开关后停止;
②电梯停于1 F或2F,3F呼叫时,则上行,到3F行程开关控制停止;
③电梯停于1F,2F呼叫,则上行,到2F行程开关控制停止;
④电梯停于1F,2F、3F同时呼叫,电梯上行到2F,停5秒,继续上行到4F 停止;
⑤电梯停于1F,3F、4F同时呼叫,电梯上行到3F,停5秒,继续上行到4F 停止;
⑥电梯停于1F,2F、4F同时呼叫,电梯上行到2F,停5 秒,继续上行到4F停止;
⑦电梯停于1F,2F、3F、4F同时呼叫,电梯上行到2F,停5秒,继续上行到3F,停5秒,继续上行到4F停止;
⑧电梯停于2F,3F、4F同时呼叫,电梯上行到3F停5秒,继续上行到4停止。
(2)电梯下行设计要求
①电梯停于4F 或3F 或2F ,1F 呼叫,电梯下行到1F 停止;
②电梯停于4F 或3F ,2F 呼叫,电梯下行到2F 停止;
③电梯停于4F ,3F 呼叫,电梯下行到3F 停止;
④电梯停于4F ,3F 、2F 同时呼叫,电梯下行到3F ,停5秒,继续下行到2F 停止;
⑤电梯停于4F ,3F 、2F 同时呼叫,电梯下行到3F ,停5秒,继续下行到1F 停止;
⑥电梯停于4F ,2F 、1F 同时呼叫,电梯下行到2F ,停5 秒,继续下行到1F 停止;
⑦电梯停于4F ,3F 、2F1F 同时呼叫,电梯下行到3F ,停5秒,继续下午到2F ,停5秒,继续下行到1F 停止;
(3)各楼层运行时间应在15秒以内,否则认为有故障;
(4)电梯停于某一层,数码管应显示该层的楼层数;
(5)电梯上、下行时,相应的标志灯亮。
4. I/O 地址
输入、输出地址分配参考:
PLC 进入RUN 状态,电梯系统启动工作;PLC 输出QO.0/Q0.1 用于上行/下行指示和提升电机(M )正/反转控制。
Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5.分别显示电梯所在的层位置1~4。
输入地址分配如图1.23所示。
图8-2
5. (1
(2)分析实训结果及本实训要求存在的主要问题。
(
3
)根据实训结果写出实训报告。