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1、电力拖动与控制实验教学指导书洪荣晶张永胜编南京工业大学机械与动力工程学院2012年10月概述 3实验一时间继电器认知实验4实验二电动机的起动、点动控制实验5实验三电动机的正反转及多点控制实验7实验四交流电动机Y/起动的PLC实验9实验五指示灯闪烁实验10实验六循环指示灯实验12实验七PLC实现电机正反转控制实验 14实验八PLC红绿灯控制实验 17电器控制与PLC控制技术是一门实用性很强的专业课，以电动机或其 它执行电器为控制对象，介绍继电接触器控制系统和PLC制系统的工作原理、 典型机械的电气控制线路以及电气控制手段。目前在机床电器控制系统中，继电 接触器控制系统是最常用的电气控制方式。控制
2、系统所选用的低压电器正在向小 型化、长寿命发展，出现了功能多样的电子式电器，使继电接触器控制系统性能 不断提高，因此它在今后的电气控制技术中仍然占有相当重要的地位。另一方面PLC是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，而且 PLC的输入、输出仍然与低压电器密切相关，因此掌握继电接触器控制技术也是 学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。从PLC的发展趋势看，PLC控制技术 将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中，PLC技术将成为实现 工业生产自动化的支柱之一。通过本课程的实验，同学们对电器控制的一些基本元件，如继电器、接触器、 按钮开关等的原理和使用方法有所了解，可进行简单控制
3、回路设计与调试；掌握 PLC的基本功能，学会用PLC编制一些简单的实用程序。编者2005年11月实验一 时间继电器认知实验一.实验目的1 .掌握中间继电器、时间继电器的工作原理特性2 .学会用时间继电器对信号的延时等控制3 . 了解时间继电器的选用原则2 .实验设备断路器、按钮、直流稳压电源、中间继电器、时间继电器和指示灯3 .实验内容1 .时间继电器是当继电器的输入信号输入以后，经过一定的延时后才有输出信号的继 电器。时间继电器有多种类型，按照延时方式可以分为通电延时型和断电延时型。1）通电延时型：通电延时型当接受输入信号后延迟一段时间，输出信号才发生变化； 当输入信号消失后，输出瞬时恢复。
4、2）断电延时型：断电延时型当接受输入信号后，瞬时产生相应的输出信号，当输入信 号消失后，延时一段时间，输出信号才恢复。2 .如图为用时间继电器来控制一指示灯亮火的简单电气控制图。其工作过程如下：当按下按钮SB2时，时 间继电器KT得电。当时间继电器定时时间到, 继电器常开触点闭合,指示灯通电亮:断开SB1 时，时间继电器KT断电，其触点恢复原状态, 指示灯熄火。3 .对延时时间长短的控制，可调整时间继电器时间常数。实验二 电动机的起动、点动控制实验1 .实验目的1 .熟悉常用的控制电器、保护电器及它们的工作原理2 .掌握三相异步电动机的起停控制电路3 .通过实验加深理解这些基本控制线路的工作原
5、理4 .建立安全操作的概念，保证人身安全和设备安全2 .实验设备断路器、熔断器、按钮、直流稳压电源、交流接触器、中间继电器、三相交流异步电机、 热继电器3 .实验内容：1 .三相异步电动机的起停控制:上图中的起动信号SB2和停止信号SB1 （例如起动按钮和停止按钮提供的信号）持续为ON的时间一般都很短，这种信号称为短信号。起动保护电路最主要的特点是具有“记忆”功能, 按下起动按钮，SB2的常开触点接通，如果未按停止按钮，SB1的常闭触点接通，KA1的线 圈“通电”，它的常开触点同时接通。放开起动按钮，SB1的常开触点断开，“能流”经KA1 的常外触点和SB1的常闭触点流过KA的线圈，KA仍为O
6、N,这就是所谓的“自锁”或“自保 持”功能。按下停止按钮，SB1的常闭触点断开，使KA1的线圈“断电”，其常开触点断开, 以后即使放开停止按钮，SB1的常闭触点恢复接通状态，KA的线圈仍然“断电”。2 .三相异步电动机的点动控制：生产机械的运转状态有短时间间断控制和连续运转，因此对其拖动电机的控制也有点动 和连续运转两种控制电路。24VDCSBI 匚，SB2 匚一KA1L 0S220VAC上图为一点动控制图，按下SB2,其常开触点接通，KM的线圈“通电”，电动机开始起 动旋转；放开起动按钮，SB2的常开触点断开，KM的线圈“断电”，电动机停止转动。3 .根据实验要求画出上面图示的梯形图4 .编
7、写相应的PLC程序，并调试15实验三 电动机的正反转及多点控制实验一.实验目的1 .学会三相异步电动机的正反转控制线路的接线2 .加深理解这种基本控制电路的工作原理3 .通过实验掌握电动机的多点控制电路 二.实验设备断路器、熔断器、按钮、直流稳压电源、交流接触器、中间继电器、三相交流异步电机、 热继电器和指示灯三.实验内容1 .电动机的正反转控制:KA2KM1N220VACKA1KM2KA2FR1KM1KM2FR2(1)上图所示为一带有互锁结构的三相异步电动机的正反向运转控制的梯形图(左 侧的是主电路部分,右侧的是相应的控制部分)。图中电动机的正反向运转由正反向运接 触器KAI, KA2的主触
8、头来控制；要使电动机的运转方向改变，只要改变电动机绕组的 通电顺序，即使电动机绕组的任意两相换相。(2)接通电源SB1,按下正向起动按钮SB2,线圈KA1通电吸合，并保持自锁，电动 机开始正向运转；而KA1的常闭触头断开，从而使反向运转电路断开。当要求电动机反 向运转时，按下反向起动按钮SB3,线圈KM1通电吸合，并保持自锁，电动机开始反向 运转，而KA2的常闭触头断开，从而使正向运转电路断开。(3)该电路要实现电动机由正转到反转，或是由反转到正转必须先按下停止按钮，然后再进行反向的操作。2 .多点控制联锁控制：可以实现在不同的方位对电动 机的控制。多地按钮时用多组起动 按钮、停止按钮来进行的
9、，这些按 钮连接时，起动常开触头要并联； 停止按钮常闭触头要串联。按下SB2、SB5、SB6中的任一 起动按钮都可以使电动机运转并自 锁：按下SB1、SB3、SB4任一停止 按钮都可以使电动机停止运转。3 根据实验要求画出上而电器图的梯形图4 .编写相应的PLC程序，并调试实验四 交流电动机Y/起动的PLC实验1 .实验目的1 .掌握交流电动机的Y/起动控制电路以及相应的控制程序的设计方法2 .掌握PLC与外围强电接口的连线3 .掌握用梯形图编写PLC程序及其调试的方法2 .实验设备断路器、熔断器、按钮、直流稳压电源、交流接触器、中间继电器、三相交流异步电机、 热继电器和时间继电器3 .实验内
10、容(1)Y/降压起动是在起动时将电动机定子绕组接成Y形，每相绕组承受的电压为电源 相电压(220V)：在起动结束时换接成三角形接法,每相绕组承受的电压是电源线电压(380V), 此时电动机进入正常运行。(2) Y/降压起动的自动控制线路图如下所示工作原理：Y/降压起动设计思想是按时间原则控制按下启动按钮SB2:继电器KA1线圈得电，电动机M接入电源。继电器KA3线圈得电，其常开主触点闭合，Y形启动，辅助触点断开，保证继电器KA2 不得电。 时间继电器KT线圈得电,经过一段时间的延时,常闭触点断开,切断了 KA3线圈电 源。KA3主触点断开,KA3常闭辅助触点闭合,KT常开触点闭合,继电器KA2
11、线圈得电。KA2主触头闭合，使电动机M由Y形启动切换为运行。 按下停止按钮SB1,切断控制线路电源，电动机M停止运转。(3)根据实验要求画出相应得梯形图,并编写程序。(4)输入PLC程序,调试并运行。PLC控制实验部分实验五指示灯的闪烁实验一、实验目的1 .掌握常用基本指令的使用方法。2 .学会用基本逻辑指令实现基本逻辑组合电路的编程。3 .掌握定时器、计数器。4 .熟悉编译调试软件的使用。二、实验器材1 . PC机一台2 . PLC实验箱一台3 .编程电缆一根4 .导线若干三、实验内容1、基本控制要求按下启动按钮，信号灯闪烁，闪烁周期为1s,亮0.5s,火0.5s,闪烁5次以后停止闪 烁，再
12、次按下启动按钮，信号灯再次闪烁五次，在此过程中按下停止按钮系统停止。控制系统时序图如图1所示。启 动按钮nn停止按钮n信号灯rurjirmnnji图1控制时序图2、硬件设计MM-2200 (2 0 0 O 000000 c)00。 001 1 匚，J ?二，：，- 一 4 匚= 匚；1il ii i ； 己二 1 三 s 1. n 。 乂 J :CPU 2261 41HL1PLC的I/O分配如表1所示。输入I愉出Q10.0001/2开始按钮SB 1Q0.0HL1信号灯10.1C11/2停止按钮SB2表1 PLC的I/O分配表PLC控制接线图如图2所示。N24DC。0000*3卜124 DC。B
13、24DC *5Bl SB?图2 PLC控制接线图3、程序设计编制梯形图和指令表如图3所示。网络1网络标题I网络注释一LD10.00NO.OAK10.1=1(0.0网络2LDKO.0AN138TON T37z E|网络3LD137LPSANCO=GOOLPPTONT38z 5LDT37LD10.1LD10.0EUACOOLDCTU CO, 5图3实验程序图（左梯形图右指令表）4、实验操作根据程序，进行相应的连线。通电操作前，先检查线路是否正确，用下载电缆将PC机串口与S7-200CPU226主机的 PORT1端口连好，然后对实验箱通电，S7-200电源指示灯亮，表示工作正常，可进入下一 步实验。
14、打开PC机，进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入上述程序。下载程序并运行，观察运行结果。实验六循环指示灯实验一、实验目的1 .掌握位移寄存器指令的应用。2 .熟悉置位、复位指令。3 .掌握PLC与外围电路的接口连线。二、实验器材1 . PC机一台2 . PLC实验箱一台3 .编程电缆一根4 .导线若干三、实验内容1、基本控制要求有8个指示灯HL1HL8,当按下按钮SB1时，从左到右以0.5s速度依次点亮，到达最 右端后，再从左到右依次点亮，如此循环往复；当按下按钮SB2时，从右到左以0.5s速度 依次点亮，到达最左端后，再从右到左依次点亮，如此循环往复；当按下SB3时系统停止。 2、硬件设计
15、PLC的I/O分配如表1所示。表1 PLC的I/O分配表输入I输出Q10.0001/2正向SB1Q0.0HL1信号灯10.1C11/2反向SB2Q0.1HL2信号灯10.2C21/2停止SB3Q0.2HL3信号灯Q0.3HL4信号灯Q0.4HL5信号灯Q0.5HL6信号灯Q0.6HL7信号灯Q0.7HL8信号灯PLC控制接线图如图1所示。图1 PLC控制接线图3、程序设计编制梯形图和指令表如图2所示。网络1网络标题LD10.00M0.0AN10.1AN10.2ANM0.1=MO. 0网络2网络标题|LD10.1OMO. 1AN10.0AN10.2ANMO.0网当3MQOT T叫MQ1I I1M
16、OV_B-EMEHO1 INOUT)1QBO网络3LDMO.OOMO . 1EUMO7B 1, QEO5 z7 73 3 TTIT 5, PT ICOmB D NL LAARo 3 o B MTMQ=MO. 1网绪5 MQO127MilROLTBENENOXQBO- IMOUT -Qe3ROUENENO)|QEO IHtxn -QBO1 o 0000000B*DC *图1 PLC控制接线图 外部电路接线如图2所示图2电机主电路和控制电路3、程序设计编制梯形图和指令表如图3所示。IQ3网络1包机正蜷I02QO1网络1LD AN 0 AN电机正转10.110.2Q0.110.3Q0.1Q02网络2
17、包机反转I0J网络2LDAN0AN电机反转10.210.1Q0.210.3Q0.2图3实验程序图（左梯形图右指令表）4、实验操作根据程序，进行相应的连线。通电操作前，先检查线路是否正确，用下载电缆将PC机串口与S7-200CPU226主机的 PORT1端口连好，然后对实验箱通电，S7-200电源指示灯亮，表示工作正常，可进入下一 步实验。打开PC机，进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入上述程序。下载程序并运行，观察运行结果。实验八PLC红绿灯控制实验一、实验目的1 . 了解功能图的结构及其顺序功能图的作用原理。2 .根据功能图画出相应的梯形图，学会两者之间的转换。3 .验证顺序功能图的准确性
18、二、实验器材1 . PC机一台2 . PLC实验箱一台3 .编程电缆一根4 .导线若干三、实验内容1、基本控制要求用PLC的循环指令实现红绿灯的基本控制。1 .系统启动前黄灯闪烁。2 .系统启动，东西南北红灯亮10s后正常工作。3 .东西绿灯点亮10s后，黄灯跳闪3s转成红灯：南北方向红灯持续15秒。4 .接着东西向红灯20s：南北向绿灯15s后，黄灯跳闪3s转红灯。5 .红绿灯正常工作状态，即实现步骤3与步骤4的循环。6 .当按下停止按钮时，系统又恢复黄灯闪烁状态。系统工作时序图如图1所示。系统启动 东西红灯 东西黄灯 东西景灯 南北红灯 南北黄灯 南北部灯图1红绿灯时序图2、硬件设计PLC
19、的I/O分配如表1所示。表1 PLC的I/O分配表输入I输出Q10.0001/2系统运行Q0.0HL8东西红灯10.1C01/2系统停止Q0.1HL5东西黄灯Q0.2HL2东西绿灯Q0.3HL9南北红灯Q0.4HL6南北黄灯Q0.5HL3南北绿灯PLC控制接线图如图2所示。N24DC。HL8 HL5 HL2 HL9 HL6 HL3B24DC a-220A SSB1N24DCoE24DC。CPU 226SB! SB20 0 0f J图2 PLC控制接线图3、程序设计根据控制要求，书写顺序功能图如图3所示10s3s153图3红绿灯顺序功能图根据顺序功能图编制梯形图和指令表如图4所示。NCIMO?M
20、O 4M03MD JMO?MOSMD4MO 4MD5MD-5H珞12me：H00001NQ2TITI IC ）加6QQ3指令表:M04）H 15N07N01MOSI 1N”I Q21NQ522O100.5M0.0/ ，）NU1口第ItM02Q02I I（）网络12LDMO .4TONT40, 20网络13LDMO. 5TONT41, 150网络14LDMO. 6TONT42, 30网络15网络19LDMO.lLDMO . 70MO. 2TONT43z 200MO. 30MO. 4网络1G0MO. 7LDMO 1一00.30HO 40MO 5网络200MO. 6LDMO.O0MO. 70HO.
21、6一QO.OASMO .5二00 4网络17LDMO.O网络210MO. 3LDHO. 5ASMO. 5 QO.l=00.5网络22网络18LUN10.1LDMO. 25MOO. 1=Q0.2RM0.1z 74 5 6s Av 0 40 0 0 MTMM M1 2 , 7 8 o 3 o 3 M T M T78缁ldao 鸣 3AOAN- .ldaoan=网络 1 NetworkLDSMO.1OMO . 0ANM0.1=MO . 00 0 12 1 o o o o O M I M M M1 7 7 30 3 0 4M I M Io OO2 3 4 3 8 0 3 000 M I MM M3 4 G 4 QS . 0 3000 M IM M ML Ao A =3 4LDALDAOLDOF砥LDAOAN=5络D I忖 LAO =图4实验程序图4、实验操作根据程序，进行相应的连线。通电操作前，先检查线路是否正确，用下载电缆将PC机串口与S7-200CPU226主机的 PORT1端口连好，然后对实验箱通电，S7-200电源指示灯亮，表示工作正常，可进入下一 步实验。打开PC机，进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入上述程序。下载程序并运行，观察运行结果。