電氣控制及PLC技術(shù)制作：電氣學(xué)院楊霞2014年6月修訂1PLC原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)講解實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二三相異步電動(dòng)機(jī)PLC控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三交通信號(hào)燈控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四自主設(shè)計(jì)操作測(cè)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．看懂三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)和定子三相繞組六根引出線在接線盒中的排列方式；2．根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌要求和電源電壓，能正確連接定子繞組(Y形或Δ形)；3．了解復(fù)式按鈕、交流接觸器和熱繼電器等幾種常用控制電器的結(jié)構(gòu)，并熟悉它們的接用方法；4．通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作加深對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制線路工作原理、接線方式、操作方法及各環(huán)節(jié)作用的理解和掌握，明確自鎖和互鎖的作用；5．在理解順序控制工作原理的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單順序控制；6．學(xué)會(huì)檢查線路故障的方法，培養(yǎng)分析和排除故障的能力。

3二、預(yù)習(xí)要求

復(fù)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理，并理解自鎖、互鎖及點(diǎn)動(dòng)的概念，以及短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和欠壓保護(hù)的概念。實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制4實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1．熟悉實(shí)驗(yàn)裝置上的電源開關(guān)、交流接觸器、按鈕等器件接線端位置。2．按圖1和圖2接線，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（1）點(diǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：不接KM的自鎖觸點(diǎn)，按SB2。（2）直接啟動(dòng)及停車試驗(yàn)：接上KM的自鎖觸點(diǎn)，啟動(dòng)按SB2，停車按SB1。（3）欠壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，拉開實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開關(guān)Q，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，然后重新合上實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開關(guān)Q，不按SB2按鈕，觀察電動(dòng)機(jī)是否會(huì)自行啟動(dòng)。（4）電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：拉開實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開關(guān)Q，將電動(dòng)機(jī)定子繞組的三根電源線中任意兩根的一頭對(duì)調(diào)，再合上實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開關(guān)Q，重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)是否改變了轉(zhuǎn)向。

5實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制圖1電動(dòng)機(jī)正、反向點(diǎn)動(dòng)控制電力接線示意圖6實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制圖2三相異步電動(dòng)機(jī)單向啟、保、停控制線路圖7實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制圖3三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路圖8實(shí)驗(yàn)一三相異步電動(dòng)機(jī)繼電-接觸器控制四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1．畫出實(shí)驗(yàn)步驟中的線路圖。2．寫出實(shí)驗(yàn)的操作步驟。3．寫出實(shí)驗(yàn)心得。五、思考題1．在圖2中，線路是如何實(shí)現(xiàn)電氣互鎖的？2．為什么圖1主回路只串聯(lián)兩只發(fā)熱元件？以星行連接的負(fù)載為例，沒有串聯(lián)發(fā)熱元件的一項(xiàng)發(fā)生過(guò)載時(shí)，是否也能得到保護(hù)？3．熱繼電器是否也能起到短路保護(hù)？4．若在實(shí)驗(yàn)中發(fā)生故障，畫出故障線路，分析故障原因。9實(shí)驗(yàn)二三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)西門子s7-200PLC與外部設(shè)備的連接。2.學(xué)習(xí)編程軟件STEP7-Micro/WIN32的操作。3.根據(jù)三相交流異步電機(jī)的原理圖，學(xué)習(xí)用PLC來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和Y/△啟動(dòng)的方法。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.西門子s7-200可編程序控制器一臺(tái)2.裝有STEP7-Micro/WIN32軟件的微機(jī)一臺(tái)3.三相交流異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

10PLC參考電路圖

電機(jī)控制PLC電氣原理圖11三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容12實(shí)驗(yàn)1電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)任務(wù)：當(dāng)按下按鈕SB1時(shí)，KM△接通，KM1燈亮，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下按鈕SB2時(shí)，KMY接通，KM2燈亮，電機(jī)反轉(zhuǎn)；KMY和KM△絕不能同時(shí)接通；正反轉(zhuǎn)之間要聯(lián)鎖。（特殊內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器SM0.0，RUN狀態(tài)監(jiān)控，PLC在運(yùn)行RUN狀態(tài)，該位始終為1）輸入信號(hào)信號(hào)元件及作用I0.0I0.1I0.2SB1：正轉(zhuǎn)SB2：反轉(zhuǎn)SB3：停止輸出信號(hào)控制對(duì)象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMYI/O分配：13電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制參考梯形圖程序I0.0↓→Q0.2→Q0.0正轉(zhuǎn)I0.1↓→Q0.3→Q0.1反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)互鎖星角互鎖I0.0↓→Q0.2→角起I0.1↓→Q0.3→星起14實(shí)驗(yàn)2自鎖運(yùn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)任務(wù)：按下SB1，KM1、KM△接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。5秒后KM△斷開，2秒鐘后KM2、KMY接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，5秒后斷開，2秒后KM1、KM△接通，如此交替；按下停止按鈕SB2，KM燈全滅，電機(jī)停止運(yùn)行。

I/O分配：輸入信號(hào)信號(hào)元件及作用I0.0I0.1SB1：正轉(zhuǎn)SB2：反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)控制對(duì)象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMY15自鎖運(yùn)行實(shí)驗(yàn)參考梯形圖程序161718實(shí)驗(yàn)3電機(jī)Y-△起動(dòng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)：按下按鈕SB1，電機(jī)KM1、KMY啟動(dòng)并正轉(zhuǎn)；2秒后，KMY斷開，電機(jī)KM△接通，并一直運(yùn)行；按SB2，電機(jī)停止運(yùn)作。

I/O分配：輸入信號(hào)信號(hào)元件及作用I0.0I0.1SB1：正轉(zhuǎn)SB2：停止輸出信號(hào)控制對(duì)象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KM△KMY19電機(jī)Y-△起動(dòng)參考梯形圖程序20參考梯形圖程序21四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1．畫出實(shí)驗(yàn)步驟中的線路圖，并說(shuō)明各器件的作用。2．寫出實(shí)驗(yàn)的操作步驟，控制梯形圖。3．寫出實(shí)驗(yàn)心得五、思考題1．繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法。2．自鎖運(yùn)行的觀察。3．電機(jī)Y-△啟動(dòng)的原因。

22實(shí)驗(yàn)三交通信號(hào)燈控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)西門子S7-200PLC與外部設(shè)備的連接。2.學(xué)習(xí)編程軟件STEP7-Micro/WIN32的操作。3.進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC控制程序設(shè)計(jì)。4.根據(jù)交通信號(hào)燈控制規(guī)則，學(xué)習(xí)用PLC來(lái)控制交通信號(hào)燈的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．西門子S7-200可編程序控制器一臺(tái)2．裝有STEP7-Micro/WIN32軟件的微機(jī)一臺(tái)3．交通信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)PLC程序控制十字路口的紅綠黃三色信號(hào)燈，并通過(guò)交通信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)板驗(yàn)證程序的正確性。23PLC參考電路圖

紅綠燈控制PLC電氣原理圖24實(shí)驗(yàn)1交通燈實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：第一步：東西綠燈和南北紅燈亮10秒鐘第二步：東西黃燈和南北紅燈閃亮5秒鐘第三步：東西紅燈和南北綠燈亮10秒鐘第四步：東西紅燈和南北黃燈閃亮5秒鐘第五步：返回到第一步

I/O分配：輸入信號(hào)信號(hào)元件及作用元件或端子位置輸出信號(hào)控制對(duì)象及作用元件或端子位置Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈南北紅燈交通燈實(shí)驗(yàn)區(qū)25參考梯形圖程序26參考梯形圖程序27參考梯形圖程序28實(shí)驗(yàn)2按鈕控制實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：人行道口常態(tài)亮紅燈,當(dāng)人行道口的按鈕按下時(shí)，人行道的交通燈綠燈隨下一次十字路口的南北綠燈亮一次,之后再次一直亮紅燈。在人行道亮過(guò)綠燈的1分鐘內(nèi)按下人行道按鈕均不響應(yīng)。1分鐘之后按下可重復(fù)前面的動(dòng)作。

I/O分配：輸入信號(hào)信號(hào)元件及作用元件或端子位置輸出信號(hào)控制對(duì)象及作用元件或端子位置Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈南北紅燈交通燈實(shí)驗(yàn)區(qū)29參考梯形圖程序30參考梯形圖程序31參考梯形圖程序32四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)方案；梯形圖、I/O接線圖；操作步驟；運(yùn)行結(jié)果，程序修改和評(píng)價(jià)。五、思考題

1.定時(shí)器的應(yīng)用。

2.按鈕控制如何？33實(shí)驗(yàn)四自主設(shè)計(jì)操作測(cè)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)PLC控制理論、PLC程序設(shè)計(jì)及實(shí)際操作綜合測(cè)評(píng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．西門子s7-200可編程序控制器一臺(tái)2．裝有STEP7-Micro/WIN32軟件的微機(jī)一臺(tái)3．各相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)要求控制程序?qū)W生完全自主設(shè)計(jì)，在四層電梯控制、混料罐控制、輸料線控制、天塔之光控制、自控軋鋼機(jī)控制、郵件分揀控制、自動(dòng)售貨機(jī)控制等設(shè)計(jì)中任選其一，在PLC上執(zhí)行這個(gè)程序，并實(shí)際控制被控對(duì)象運(yùn)行，以驗(yàn)證程序的功能和正確性。341.程序設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的程序要求進(jìn)行順序控制，至少有六個(gè)狀態(tài)(及格標(biāo)準(zhǔn))，具體規(guī)律由設(shè)計(jì)者自己確定。2.設(shè)計(jì)報(bào)告對(duì)程序設(shè)計(jì)要求有完整的設(shè)計(jì)報(bào)告，其內(nèi)容包括：①自定的文字控制方案；②輸入輸出信號(hào)表；③PLCI/O分配接線圖；④功能流程圖；⑤梯形圖；⑥運(yùn)行結(jié)果。設(shè)計(jì)報(bào)告在程序運(yùn)行之前統(tǒng)一交上來(lái)。3.考核由程序的正確性和復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)報(bào)告情況、獨(dú)立完成情況決定成績(jī)。四、實(shí)驗(yàn)步驟課前設(shè)計(jì)，課上調(diào)試。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)方案；梯形圖；運(yùn)行操作步驟；運(yùn)行結(jié)果，程序修改和評(píng)價(jià)。

35四層電梯控制

（四層內(nèi)選升降控制）電梯為四層四站有司機(jī)駕駛客梯,上下運(yùn)行由直流電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)電梯下降，反轉(zhuǎn)時(shí)上升。轎廂行走由滑塊動(dòng)作示意,開門動(dòng)作由信號(hào)燈示意。每層的電梯門旁裝有外呼電梯轎廂升降的按鈕SB1～--?SB5T，內(nèi)呼梯轎廂升降的按鈕SB6～--?SB9，轎廂運(yùn)行的井道內(nèi)裝有位置控制行程開關(guān)SQ1～SQ4。由于按鈕和信號(hào)燈數(shù)目不夠，開關(guān)門信號(hào)則由天塔之光實(shí)驗(yàn)區(qū)的L5、L8兩組燈代替。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：用內(nèi)部樓層選擇信號(hào)1～4控制轎廂升降到相應(yīng)樓層；轎廂運(yùn)行過(guò)程中有選擇信號(hào)時(shí)，優(yōu)先執(zhí)行前方的選擇信號(hào)；轎廂到達(dá)選擇的樓層后，停車3秒再繼續(xù)運(yùn)行或等待信號(hào)；未選擇的樓層不停留。36混料罐控制

（循環(huán)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)是在基本實(shí)驗(yàn)中的簡(jiǎn)單的模擬工業(yè)生產(chǎn)中的混料罐生產(chǎn)工藝全過(guò)程實(shí)驗(yàn)。其中的液面設(shè)計(jì)是通過(guò)電機(jī)電動(dòng)嵌有LED燈的滑塊。在移動(dòng)中照料混料罐面板來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。電磁閥和攪拌電機(jī)用LED燈來(lái)模擬。3個(gè)限位開關(guān)連接LED指示燈。實(shí)驗(yàn)效果如下圖所示。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：液面在最下方時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕。液體A閥門打開，液體A流入容器；當(dāng)液面升到M傳感器檢測(cè)位置時(shí)，液體A閥門關(guān)閉，液體B閥門打開；當(dāng)液面升到H傳感器檢測(cè)位置時(shí)，液體B閥門關(guān)閉，攪拌電機(jī)開始工作。攪拌電機(jī)工作5秒后停止攪拌，混合液體C閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面降到L傳感器檢測(cè)位置時(shí)，延時(shí)兩秒，關(guān)閉液體C閥門，開始下一周期操作。37輸料線控制

（自動(dòng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：按下啟動(dòng)按鈕，皮帶1啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)5秒皮帶2啟動(dòng)，再經(jīng)過(guò)5秒皮帶3啟動(dòng)，再經(jīng)過(guò)5秒，卸料閥打開，物料流下經(jīng)各級(jí)皮帶向后下放傳送進(jìn)入下料倉(cāng)。料滿后，卸料閥關(guān)閉，停止卸料，經(jīng)過(guò)5秒后，皮帶3停止，再經(jīng)過(guò)5秒，皮帶2停止。料欠則重復(fù)執(zhí)行38天塔之光控制

（順序點(diǎn)亮控制）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：L1燈亮，1秒后L2燈亮，再過(guò)1秒后L3燈亮……再過(guò)1秒后L8燈亮，再過(guò)1秒后全部燈熄滅。39自動(dòng)售貨機(jī)控制

（單交易系統(tǒng)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆栈具壿嬛噶畹氖褂梅椒ǎ煜魉捅容^指令和四則運(yùn)算指令的用法。實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)是模擬現(xiàn)實(shí)生活中的自動(dòng)售貨機(jī)的工作情況而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，取物及退幣用LDE燈來(lái)模擬，其他與現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)售貨機(jī)基本相似。注：本實(shí)驗(yàn)八段碼數(shù)碼管帶74LS247N譯碼模塊。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：該機(jī)接受硬幣后能自動(dòng)送出顧客選擇的商品并找零。要求實(shí)現(xiàn)：按下投幣口按鈕1元或5元，數(shù)碼管顯示投幣金額之和（不能大于9元）。有四種商品可選：純水一元；可樂(lè)二元；牛奶三元；酸奶四元。按下商品對(duì)應(yīng)按鈕時(shí)，數(shù)碼管顯示金額變?yōu)樵痤~減去所買商品價(jià)格之差，即余額。40郵件分揀控制

（郵碼檢測(cè)實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆锗]件分揀機(jī)的的工作原理，熟悉數(shù)字量的應(yīng)用，學(xué)習(xí)BCD碼向BIN碼的轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：下圖為本實(shí)驗(yàn)的模擬圖。本實(shí)驗(yàn)的功能是將五個(gè)地方的郵件進(jìn)行分揀。郵政編碼由撥碼盤決定，自動(dòng)轉(zhuǎn)化為BCD碼輸入。實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開啟動(dòng)開關(guān)后按“檢測(cè)郵碼”按鈕，當(dāng)前的郵碼輸入PLC中。若檢測(cè)到此郵碼有效，則L2亮，表示開始分揀，不能再進(jìn)郵件，同時(shí)電機(jī)M5運(yùn)行，帶動(dòng)皮帶運(yùn)行輸送郵件。郵件運(yùn)送到與郵碼相對(duì)應(yīng)的郵箱處時(shí)，M5停止運(yùn)行。則分揀機(jī)M1～M4中相應(yīng)的那一臺(tái)動(dòng)作（用發(fā)光二極管發(fā)亮表示），將該郵件推入對(duì)應(yīng)郵箱（二極管發(fā)亮）。若檢測(cè)到郵碼無(wú)效時(shí)，L1亮，表示出錯(cuò)，分揀機(jī)停止工作，需按下復(fù)位鍵，才能重新運(yùn)行。當(dāng)撥下停止開關(guān)時(shí)，待本輪分揀結(jié)束后系統(tǒng)停止運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：按下檢測(cè)郵碼按鈕,撥碼盤上對(duì)應(yīng)燈亮,超出范圍燈不亮，郵政編碼只有1～5編碼有效，其它為無(wú)效碼。

41自控軋鋼機(jī)控制

（計(jì)數(shù)自動(dòng)控制）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)自控軋鋼機(jī)的原理圖，在實(shí)驗(yàn)中掌握自控軋鋼機(jī)的工作原理。練習(xí)步進(jìn)順控指令，學(xué)習(xí)用PLC來(lái)構(gòu)成軋鋼機(jī)自控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)介紹：自控軋鋼機(jī)的壓力輸出端為一特殊端子，其功能是：開機(jī)時(shí)，ABC三個(gè)發(fā)光二極管均為OFF，端子第一次接通時(shí)，最上面的A燈亮，表示有一個(gè)壓下量；第二次接通時(shí)，上面和中間的A、B燈亮，表示有兩個(gè)壓下量；第三次接通時(shí)，A、B、C三燈都亮，表示有三個(gè)壓下量；第四次接通時(shí)，A、B、C三燈皆熄滅，表示軋鋼機(jī)復(fù)位；第五次接通時(shí)動(dòng)作同第一次，如此循環(huán)。其中電機(jī)MI、M2、M3和皮帶的正反轉(zhuǎn)均由相應(yīng)的發(fā)光二極管表示其工作狀態(tài)，Y1的亮滅模擬汽缸的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：打開啟動(dòng)開關(guān)，電機(jī)M1、M2運(yùn)行，傳送鋼板。傳送帶上有鋼板時(shí)，傳感