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1、电气控制及可编程控制器实验指导书五邑大学机电系目 录第一章 可编程控制器概述2第二章 实验内容4（一）电气控制技术实验4实验一 三相异步电动机Y/换接起动控制4 实验二 三相异步电动机带延时正反转控制7实验三 基于PLC的三相异步电机Y/换接起动控制9（二）PLC典型控制模拟及应用实验11 实验四 十字路口交通灯控制的模拟11实验五 装配流水线控制的模拟14 实验六 水塔水位控制的模拟17实验七 天塔之光19实验八 机械手动作的模拟22实验九 液体混合装置控制的模拟25实验十 温度PID控制28 实验十一 三层电梯控制系统的模拟32实验十二 轧钢机控制系统模拟37实验十三 邮件分拣系统模拟39
2、实验十四 运料小车控制模拟42实验十五 舞台灯光的模拟47（三）变频调速控制技术实验51实验十六 变频器功能参数设置与操作实验51实验十七 三相异步电机的变频开环调速53实验十八 基于PLC通信方式的变频器开环调速55实验十九 基于PLC通信方式的变频器闭环定位控制58实验二十 基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速62（四）触摸屏组态控制实验64实验二十一 基于触摸屏的三相异步电机调速64实验二十二 基于触摸屏的温度PID控制67附录：THPLC-D型网络型可编程控制器及电气控制实验装置使用说明69第一章 可编程控制器概述 可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到
3、迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。 可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路都采用了中、大规模
4、甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（
5、Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识
6、，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。编程的八个步骤 （一）决定系统所需的动作及次序。 当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。输入及输出要求：（1）第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 （2）第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。（二）将输入及输出器件编号 每一输入和输出，包括定
7、时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。（三）画出梯形图。 根据控制系统的动作要求，画出梯形图。 梯形图设计规则（1）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。（3）在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。（4）不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。（四）将梯形图
8、转化为程序 把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。 这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。（五）在编程方式下用键盘输入程序。（六）编程及设计控制程序。（七）测试控制程序的错误并修改。（八）保存完整的控制程序。（二）电气控制技术实验实验一 三相异步电机Y换接起动控制一、实验目的1.了解时间继电器的使用方法及在控制系统中的应用。2.熟悉异步电动机Y降压起动控制的运行情况和操作方法。二、原理说明1.按时间原则控制电路的特点是各个动作之间有一定
9、的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触点动作）具有一定的时间间隔。此时间间隔可按需要预先整定，以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器的种类通常有电磁式、电动式、空气式和电子式等。其基本功能可分为两类，即通电延时式和断电延时式，有的还带有瞬时动作式的触头。 2按时间原则控制鼠笼式电动机Y降压自动换接起动的控制线路如下图所示。 从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作连接。因此，所设计的控
10、制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。该线路具有以下特点: (1) 接触器KM3与KM2通过动断触头KM3(5-7)与KM2(5-11)实现电气互锁，保证KM3与KM2不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。 (2) 依靠时间继电器KT延时动合触头(11-13)的延时闭合作用，保证在按下SB1后，使KM2先得电，并依靠KT(7-9)先断，KT(11-13)后合的动作次序，保证KM2先断，而后再自动接通KM3，也避免了换接时电源可能发生的短路事故。 (3) 本线路正常运行（接）时，接
11、触器KM2及时间继电器KT均处断电状态。三、实验设备序号名 称数量1三相交流电源 12三相鼠笼式异步电动机（DJ24）13交流接触器 24时间继电器 15按钮 16热继电器 17万用电表 18切换开关1四、实验内容1.手动控制Y降压起动控制线路。按右图线路接线。（1）开关Q2合向上方、使电动机为接法。(2) 按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机的转速。(3) 按控制屏停止按钮，切断三相交流电源，待电动机停稳后，开关Q2合向下方，使电动机为Y接法。 (4）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机在Y接法直接起动时，电动机的转速。(5) 按控制屏停止按钮，切断三相交流电源，(6)
12、待电动机停稳后，操作开关Q2，使电动机作Y降压启动。 a. 先将Q2合向下方，使电动机Y接，按控制屏启动按钮，使电动机转动。 b. 待电动机接近正常运转时，将Q2合向上方运行位置，使电动机正常运行。 实验完毕后，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。 2. 接触器控制Y-降压起动线路 按图线路接线，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，接通三相交流电源。 (2) 按下按钮SB2，电动机作Y接法起动，注意观察起动时，电机的转速。 (3)待电机转速接近正常转速时，按下按钮SB2，使电动机为接法正常运行。 (4) 按停止按钮SB3，电动机断电停止运行。(5) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。3. 时间继电器控制Y自动降压起动线路 (1) 按图线路进行接线，先接主回路后接控制回路。要求按图示的节点编号从左到右、从上到下，逐行连接。 (2) 在不通电的情况下
