现代电气控制技术实验指导书.docx

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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。

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。

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？

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

3.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。

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。

图1接通延时型定时器

图2断开延时型定时器

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。

图4加法计数器

图5减法计数器

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

3、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

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

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？