13版 机械电气控制及自动化实验报告.docx

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13版机械电气控制及自动化实验报告

《机械电气控制及自动化》实验报告

实验一低压电器的认识

（一）实验目的

1.了解实验室环境及实验室实验设备。

2.认识常用低压电器，了解低压电器的结构、型号等，熟悉电器型号的意义。

（二）实验设备

实验室实验设备及各种低压电器元件。

（三）实验原理

本实验共涉及低压熔断器、低压隔离器、主令电器、断路器、接触器、继电器等六大类低压电器。

熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。

熔断器主要作短路保护和过载保护之用。

它的种类按结构分有：

插入式、自复式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式熔断器等。

低压隔离器是一种结构简单、应用广泛的手动电器。

主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。

主令电器是一种专门发送指令的控制电器，用来控制电气控制系统的启动、停止、正转、反转等，包括按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器等。

断路器俗称空气开关，用于不频繁地通断控制。

在电路发生短路、过载、欠电压等故障时能自动分断故障电路。

接触器是一种频繁地接通和断开远距离用电设备主回路、大容量控制回路的自动开关电器。

其结构包括电磁机构、触头系统和灭弧装置。

按流过主触点的电流性质分为交流接触器和直流接触器。

继电器是一种根据电气量或非电气量的变化来接通或断开小电流控制电路的自动开关电器，包括电压继电器、电流继电器、中间继电器、速度继电器、时间继电器、热继电器等。

（四）实验步骤与内容

1.熟悉实验室环境和实验室电源与设备布置，听实验指导教师讲解实验安全注意事项。

2.教师讲解电气控制实验部分所用的各种低压电器的结构、型号、工作原理、使用及调整方法，学生记录各种低压电器的型号。

（五）实验报告

1．实验记录：

记录整理实验中的各种低压电器的型号、规格和铭牌数据，查阅资料说明它们的具体含义。

2.回答问题：

（1）请画出你所学过的各种低压电器的图形符号及文字符号，并说明它们各自的用途。

（2）熔断器与热继电器用于保护交流三相笼型异步电动机时，能不能互相取代？

为什么？

（3）谈谈本次实验你的收获。

实验二C650普通车床模拟操作实验

（一）实验目的

1.识别C650普通车床实验设备中的电器元件。

2.掌握普通车床的运动形式及电气控制线路。

3.学会排除电气控制线路中的故障。

（二）实验设备

C650普通车床实验台装置，万用表等。

（三）实验步骤与内容

1.分析C650卧式车床的电气原理图，包括起动线路、正反转线路、制动线路、照明线路等。

2.在教师指导下进行通电试车操作，观察电机和指示灯的工作情况。

3.教师设置故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导学生采用正确的检查步骤和检修方法。

4.教师设置人为故障点，由学生检修并记录。

（四）实验报告

1．实验记录：

记录本次实验过程中的故障现象，故障点及排除方法。

2.回答问题（要求将电气原理图打印出来附在实验报告后）：

（1）分析C650车床电气原理图中采用的联锁与保护环节。

（2）分析主电机点动、正转起动和制动控制过程。

（3）分析在电气原理图中，电流互感器和时间继电器各自有何作用？

实验三X62W万能铣床模拟操作实验

（一）实验目的

1.识别X62W万能铣床实验设备中的电器元件。

2.掌握万能铣床的运动形式及电气控制线路。

3.学会排除电气控制线路中的故障。

（二）实验设备

X62W万能铣床实验台装置，万用表等。

（三）实验步骤与内容

1.分析X62W万能铣床的电气原理图，包括起动线路、正反转线路、制动线路、照明线路等。

2.在教师指导下进行通电试车操作，观察电机和指示灯的工作情况。

3.教师设置故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导学生采用正确的检查步骤和检修方法。

4.教师设置人为故障点，由学生检修并记录。

（四）实验报告

1．实验记录：

记录本次实验过程中的故障现象，故障点及排除方法。

2.回答问题（要求将电气原理图打印出来附在实验报告后）：

（1）分析X62W万能铣床电气原理图中采用的联锁与保护环节。

（2）分析主轴制动过程。

在制动时，如果轻按停车按钮能否看到制动效果，为什么？

（3）什么叫变速冲动？

分析主轴电动机的变速冲动控制过程。

（4）分析工作台纵向、横向、垂直运动控制过程。

实验四T68W卧式镗床模拟操作实验

（一）实验目的

1.识别T68卧式镗床实验设备中的电器元件。

2.掌握卧式镗床的运动形式及电气控制线路。

3.学会排除电气控制线路中的故障。

（二）实验设备

T68卧式镗床实验装置，万用表等。

（三）实验步骤与内容

1.分析T68卧式镗床的电气原理图，包括起动线路、正反转线路、制动线路、照明线路等。

2.在教师指导下进行通电试车操作，观察电机和指示灯的工作情况。

3.教师设置故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导学生采用正确的检查步骤和检修方法。

4.教师设置人为故障点，由学生检修并记录。

（四）实验报告

1．实验记录：

记录本次实验过程中的故障现象，故障点及排除方法。

2.回答问题（要求将电气原理图打印出来附在实验报告后）：

（1）分析T68卧式镗床电气原理图中采用的联锁与保护环节。

（2）分析主轴的正反转控制过程及制动过程。

（3）分析主轴低速起动过程和由低速向高速运行的控制过程。

（4）分析T68卧式镗床的主轴变速和进给变速过程。

实验五PLC基本指令的编程练习

（一）实验目的

1.熟悉PLC实验装置、S7-200系列可编程控制器的外部接线方法。

2.了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。

3.掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

4.掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法。

5.熟悉用编程软件实现对可编程控制器的运行监控。

（二）实验设备

1.THSMS-B型实验装置一台

2.安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3.PC/PPI编程电缆一根

4.锁紧导线若干

（三）实验原理

上图中下面三排接线孔，通过防转叠插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。

Ix为输入点，Qx为输出点。

上图中中间两排I0.0～I.1.5为输入按键，模拟开关量的输入。

上一排Q0.0～Q1.1是LED指示灯，接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。

（四）实验步骤与内容

1.与或非逻辑功能实验

参考梯形图

（1）按实验原理正确接线。

用导线将可编程控制器主机的L+与1L、2L、3L相连，将M与1M相连，并与基本指令编程练习实验区内的L+、M对应相连。

梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。

（2）通过专用PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。

打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内,并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。

（3）拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4符合的逻辑关系。

2.定时器/计数器功能实验

（1）定时器功能实验

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。

其控制作用同一般继电器。

参考梯形图

（2）定时器扩展实验

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，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

参考梯形图

（3）计数器功能实验

西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。

参考梯形图

（4）计数器扩展实验

计数器的扩展与定时器扩展的方法类似（梯形图略,由学生设计）

（五）实验报告

1．实验记录：

（1）写出与或非逻辑功能实验中，输入与输出之间的逻辑关系（用表达式表示）。

（2）写出定时器/计数器功能实验中，前3个实验的功能。

2.回答问题：

（1）S7-200PLC中共有几种类型定时器指令？

对它们执行复位指令后，它们的当前值和位的状态是什么？

（2）S7-200PLC中共有几种类型计数器指令？

对它们执行复位指令后，它们的当前值和位的状态是什么？

（3）根据实验经验，设计上述计数器扩展实验程序，并说明程序实现功能。

实验六三相异步电动机的星/三角换接启动控制

（一）实验目的

1.掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。

2.掌握用定时器等基本指令实现星/三角换接降压启动过程的编程方法。

（二）实验设备

1.THSMS-B型实验装置一台

2.安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3.PC/PPI编程电缆一根

4.锁紧导线若干

（三）实验原理

电动机起动时，为避免起动电流过大，可先将电动机起动电路接成星形，运行一段时间后再转接为三角形。

（四）实验步骤与内容

1.按实验原理正确接线。

上图下框中的SS、ST、FR分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3；COM端与主机的1L端相连；本实验区的+24V端与主机的L+端相连。

KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。

2.将梯形图程序下载到可编程控制器中，并调试运行。

3.观察电动机起动方式切换和转速变化的情况。

（五）实验报告

1．实验记录：

整理运行和监视程序时出现的现象，并分析现象产生的原因。

2.编制梯形图程序，并按网络对程序做简要说明。

实验七喷泉灯的设计

（一）实验目的

1.掌握PLC定时器等基本指令的使用。

2.掌握用移位寄存器指令编写程序。

（二）实验设备

1.THSMS-B型实验装置一台

2.安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3.PC/PPI编程电缆一根

4.锁紧导线若干

（三）实验原理

按下启动按钮，模拟喷泉喷水，按以下的规律显示：

从1到8依次将灯点亮，并反复运行。

（四）实验步骤与内容

1.按实验原理正确接线。

图中，下面的1、2、3、4、5、6、7、8分别接在主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。

启动按钮接在主机的输入点I0.0。

2.将梯形图程序下载到可编程控制器中，并调试运行。

3.观察喷泉灯的运行情况是否与要求相符。

（五）实验报告

1．实验记录：

整理运行和监视程序时出现的现象，并分析现象产生的原因。

2.编制梯形图程序，并按网络对程序做简要说明。

实验八十字路口交通灯控制的模拟

（一）实验目的

1.掌握PLC定时器等基本指令的使用。

2.掌握用顺序控制指令编写程序。

3.掌握复杂程序的编程方法。

（二）实验设备

1.THSMS-B型实验装置一台

2.安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3.PC/PPI编程电缆一根

4.锁紧导线若干

（三）实验原理

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。

到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。

在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。

到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

东西红灯亮维持30秒。

南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。

同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

周而复始。

（四）实验步骤与内容

1.按实验原理正确接线。

下框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.2、Q0.1、Q0.0，东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.5、Q0.4、Q0.3，模拟南北向行驶车的灯接主机的输出点Q0.6，模拟东西向行驶车的灯接主机的输出点Q0.7；下框中的SD接主机的输入端I0.0。

上框中的东西南北三组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。

2.将梯形图程序下载到可编程控制器中，并调试运行。

3.观察控制面板显示的状态是否与控制逻辑相符。

（五）实验报告

1．实验记录：

整理运行和监视程序时出现的现象，并分析现象产生的原因。

2.编制梯形图程序，并按网络对程序做简要说明。