电气控制系统与PLC实验指导书

1、电气控制系统与PLC实 验 指 导 书电气自动化实验中心 编写机械与电气工程系目 录目 录1前 言2实验一 三相鼠笼式异步电动机3实验二 三项鼠笼式异步电动机正反转控制8实验三 基本指令的编程练习12（一）与或非逻辑功能实验12（二）定时器/计数器功能实验13实验四 十字路口交通灯控制的模拟17实验五 天塔之光21实验六 液体混合装置控制的模拟24实验七 LED数码管显示28实验八 水塔水位控制33实验九 电梯控制系统的模拟35实验十 机械手动作的模拟66附 录70实验一 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制实验要求：选做实验类型：验证实验学时：2一、实验目的1. 通过对三相鼠笼式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.通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点二、原理说明 1. 继电接触控制在各类生产机械中获得广泛地应用，凡是需要进行前后、上下、左右、进退等运动的生产机械，均采用传统的典型的正、反转继电接触控制。 交流电动机继电接触控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造为： (1) 电磁系统铁心、吸引线圈和短路环。 (2)

2、触头系统主触头和辅助触头，还可按吸引线圈得电前后触头的动作状态，分动合（常开）、动断（常闭）两类。 (3) 消弧系统在切断大电流的触头上装有灭弧罩，以迅速切断电弧。 (4) 接线端子，反作用弹簧等。 2. 在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一动合触头称为“自锁触头”。使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。为操作的方便，也为防止因接触器主触头长期大电流的烧蚀而偶发触头粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的线路中采用既有接触器的动断辅助触头的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。 3. 控制按钮通常用以短时通、断小电流的控制回路，以实现近、 远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。按钮是专供人工操作使用。对于复合按钮，其触点的动作规律是：当按下时，其动断触头先断，动合触头后合；当松手时，则动合触头先断，动断触

3、头后合。 4. 在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。 采用熔断器作短路保护，当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护线路、保护电源的目的。熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。 采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载之危害。其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20时，其动断触头应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。 5. 在电气控制线路中，最常见的故障发生在接触器上。 接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认请，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1三相交流电源220V2三相鼠笼式异步电动机DJ2413交流接触器1D61-24按 钮 2D61-25热继电器D9305d1D61-

4、26交流电压表0500V7万用电表自备四、实验内容认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表档检查各电器线圈、触头是否完好。鼠笼机接成接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压为220V。1. 点动控制按图1-1点动控制线路进行安装接线，接线时，先接主电路，即从220v三相交流电源的输出端U、V、W开始，经接触器KM的主触头，热继电器FR的热元件到电动机M的三个线端A、B、C，用导线按顺序串联起来。主电路连接完整无误后，再连接控制电路，即从220V三相交流电源某输出端(如V)开始，经过常开按钮SB1、接触器KM的线圈、热继电器FR的常闭触头到三相交流电源另一输出端(如W)。显然这是对接触器KM线圈供电的电路。 图1-1 接好线路，经指导教师检查后，方可进行通电操作。(1) 开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为220V。 (2) 按起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1与松开SB1电动机和接触器的运行情况。（3）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相交流电源。 2. 自锁控制电路按

5、图1-2所示自锁线路进行接线，它与图1-1的不同点在于控制电路中多串联一只常闭按钮SB2，同时在SB1上并联1只接触器KM的常开触头，它起自锁作用。图1-2接好线路经指导教师检查后，方可进行通电操作。 (1) 按控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。(1) 按起动按钮SB1，松手后观察电动机M是否继续运转。 按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转。 (4) 按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源，拆除控制回路中自锁触头KM，再接通三相电源，启动电动机，观察电动机及接触器的运转情况。从而验证自锁触头的作用。 实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮，切断实验线路的三相交流电源。五、实验注意事项 1. 接线时合理安排挂箱位置，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。 2. 操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。 3. 通电观察继电器动作情况时,要注意安全,防止碰触带电部位。六、预习思考题 1. 试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上看主要区别是什么？从功能上看主要区别是什么？ 2. 自锁控制线路在长期工作后可能

6、出现失去自锁作用。 试分析产生的原因是什么？ 3. 交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V 电源上会产生什么后果？反之，若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？ 4. 在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？ 熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？为什么？实验二 三项鼠笼式异步电动机正反转控制实验要求：选做实验类型：验证实验学时：2一、实验目的 1. 通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线， 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各种保护、自锁、互锁等环节的理解。 3. 学会分析、排除继电-接触控制线路故障的方法。二、原理说明 在鼠笼机正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。本实验给出两种不同的正、反转控制线路如图2-1及2-2，具有如下特点： 1. 电气互锁 为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图2-1

7、），以达到电气互锁目的。2. 电气和机械双重互锁除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图2-2），以求线路工作更加可靠。3. 线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1三相交流电源220V2三相鼠笼式异步电动机DJ2413交流接触器 JZC4-402D61-24按 钮 3D61-25热继电器D9305d1D61-26交流电压表0500V17万用电表1自备 四、实验内容 认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表档检查各电器线圈、触头是否完好。 鼠笼机接成接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压为220V。1. 接触器联锁的正反转控制线路 按图接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 图 2-1 (1) 开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为220V。 (2) 按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (3) 按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况。 (4) 按停止按钮SB3，观察并记录电动机

8、的转向和接触器的运行情况。 (5) 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。 2、接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路 按图接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。(1) 按控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。(2) 按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。按停止按钮SB3，使电动机停转。 (3) 按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。按停止按钮SB3，使电动机停转。 (4) 按正向(或反向)起动按钮，电动机起动后，再去按反向(或正向)起动按钮，观察有何情况发生？ (5) 电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮，观察有何情况发生？ (6) 失压与欠压保护 a、按起动按钮SB1(或SB2)电动机起动后，按控制屏停止按钮，断开实验线路三相电源，模拟电动机失压(或零压)状态，观察电动机与接触器的动作情况，随后，再按控制屏 图2-2 上启动按钮，接通三相电源，但不按SB1(或SB2)，观察电动机能否自行起动？ b、重新起动电动机后，逐渐减小三相自耦调压器的输出电压，直至接触器释放，观察电动机是否自行停转。 (7) 过载保护 打开热继电器的后盖，当电动机起动后，人为地拨动双金属片模拟电动机过载情况，观察电机、电器动作情况。 注意：此项内容，较难操作且危险，有条件可由指导教师作示范操作。 实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。四、故障

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