电气控制实验指导书.docx
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电气控制实验指导书
电气控制实验指导书
齐鲁理工学院
第一章THWD-1C型维修电工技能操作台线路板1
第二章实训说明2
实验一三相异步电机的直接启动控制2
实验三三相异步电机接触器自锁控制线路4
实验四接触器联锁的三相异步电动机正反转控制线路7
实验五按钮联锁的三相异步电动机正反转控制线路10
实验六星形/三角形起动控制13
实训二典型电动机控制实操25
实训四抢答器控制29
第一章THWD-1C型维修电工技能操作台线路板
安装和焊接要求
1－1电气控制线路板安装的要求
一、安装时的要求
1．板上安装的所有电气控制器件的名称、型号、工作电压参数，按钮的颜色等，都应正确无误，安装要牢固，在醒目处应贴上各器件的文字符号。
2．连接导线可采用的颜色
（1）接地保护导线（PE）必须采用黄绿双色线；
（2）三相电源U、V、W分别采用黄、绿、红三色；
（3）交流控制电路采用红色；
（4）直流控制电路采用蓝色。
3．导线的绝缘和耐压要符合电路要求；进行控制板内部布线，要求走线横平竖直、整齐、合理，接点不得松动；进行控制板外部布线，对于可移动的导线应放适当的余量，使绝缘套管（或金属软管）在运动时不承受拉力。
4．安装时按钮的相对位置及选择的颜色
（1）“停止”按钮应置于“启动”按钮的下方或左侧，当用两个“启动”按钮控制相反方向时，“停止”按钮可装在中间。
（2）“停止”和“急停”用红色，“启动”用绿色。
5．安装指示灯的颜色
红——危险或报警
黄——警告
绿——安全
白——电源开关接通
二、安装后（在接通电源前的）质量检验
1．再次检查控制线路中各元器件的安装是否正确和牢靠；各个接线端子是否连接牢固。
线头上的线号是否同电路原理图相符合，绝缘导线的颜色是否符合规定，保护导线是否已可靠连接。
2．短接主电路、控制电路,用500V兆欧表测量导电部分与外壳（或地线）之间不得小于2兆欧。
第二章实训说明
实验一三相异步电机的直接启动控制
一、操作所需电器元件
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47-63
脱扣器整定电流范围0.63-1A
１只
FU
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3只
XT
接线端子排
JF5
AC660V25A
10位
M
三相鼠笼式异步电动机
WDJ26
UN380V（△）
1台
厂编
二、电气原理图
图2-1原理图
图2-2接线图
电路的工作原理如图2-1所示，低压断路器中装有用于过载保护的双金属片脱扣器,熔断器主要作短路保护。
该线路对于容量较小，起动不频繁的电动机来说,是经济方便的起动控制方法。
三、安装与接线
安装布置、接线如图2-2。
用螺丝将熔断器FU、开关QS及端子排XT等器件安装到网孔板上，熔断器FU安装时要将下接线座朝上（如图2-3所示），三个FU之间保持合理的间隔，拧螺丝时用力不要过猛，以免把熔断器拧坏；开关QS装在面板的右上方；电机M放置在桌面上。
按图2-3接线，并将电动机的x、y、z短接，A、B、C分别接到端子排的U、V、W，如图2-4所示。
将L1、L2、L3分别接电源控制屏的L1、L2、L3插座，如图2-5所示。
图2-4图2-5
四、检测与调试
确认安装牢固、接线无误后,先接通三相总电源，再“合”上开关QS，电机应正常起动且平稳运转。
若熔丝熔断（可看到熔心顶盖弹出）则应“分”断电源，检查、分析并排除故障。
实验三三相异步电机接触器自锁控制线路
在点动控制的电路中，要使电动机转动，就必须用手按住按钮不放，这不适宜电动机长时间连续运行的控制，而必需具有接触器自锁的控制电路。
一、操作所需电器元件
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47-63
脱扣器整定电流0.63-1A
1
FU1
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3
FU2
直插式保险丝
RT14-20
配熔体2A
2
KM
交流接触器
LC1-D0610M5N
线圈电压AC220V
1
SB1
SB2
按钮开关盒
2个开关按钮位置
1
SB1红色
SB2绿色
XT
接线端子排
JF5
AC660V25A
10位
M
三相鼠笼式异步电动机
WDJ26
UN380V（△）
1
厂编
FR
热继电器
LR2-D1305N
整定范围0.63-1A
1
整定值0.63A
二、训练目的
1．通过实践训练，熟悉热继电器的结构、按钮的工作原理和使用方法。
2．通过实践训练，掌握具有过载保护的接触器自锁电路电动控制线路安装接线与检测。
3．进一步熟练万用表的使用。
三、电气原理
因电动机是连续工作，必须加装热继电器以实现过载保护，具有过载保护的电动自锁控制电路的电气原理如图2-9所示，它与点动控制电路的不同之处在于控制电路中增加了一个停止按钮SB1，在起动按钮的两端并联了一对接触器的常开触头，增加了过载保护装置（热继电器FR）。
电路的工作过程：
按下起动按钮SB2→接触器KM线圈通电→KM（3-4）闭合自锁，同时KM主触头闭合，电动机M起动运行。
按下按钮SB1→KM线圈失电→KM（3-4）恢复断开，同时KM主触头也断开→电动机停车。
按下按钮SB3→KM线圈通电→KM（3-4）恢复闭合，同时KM主触头也闭合→电动机启动。
松开按钮SB3→KM线圈失电→KM（3-4）恢复断开，同时KM主触头也断开→电动机停车。
1．欠电压保护
“欠电压”是指电路电压低于电动机应加的额定电压。
欠电压严重时会损坏电动机，在该控制电路中，当三相电源电压降低到85%额定电压以下时，接触器线圈磁通减弱，电磁吸力克服不了反作用弹簧的压力，动铁芯会释放，从而使接触器KMR的主触头分开，自动切断主电路。
2．失电压保护
当生产设备运行时，由于某种原因引起电源断电，而使生产机械停转。
当故障排除后，恢复供电时，如果电动机重新起动，很可能引起设备与人身事故的发生。
采用具有接触器自锁的控制电路，当失电时，KM已断电释放，即使电源恢复供电，由于接触器线圈不能通电吸合，电动机也不会自行起动，只有再次按启动按钮，电动机才可以启动。
这种保护称为失电压保护或零电压保护。
3．过载保护
具有自锁的控制电路虽然有短路、欠电护和失电压保护的作用，但实际使用中还不够完善。
因为电动机在运行过程中，若长期负载过大或操作频繁，或三相电路缺相运行等原因，都可能使电动机的电流超过它的额定值，这将会引起电动机绕组过热，损坏电动机绝缘，因此，通常由三相热继电器来完成过载保护。
分别插进电源控制屏的L1、L2、L3、N插座。
实验四接触器联锁的三相异步电动机正反转控制线路
一、实验所需电气元件明细表：
代号
名称
型号
数量
备注
QS
低压断路器
DZ108-20/10-F（0.63-1A）
1
FU1
螺旋式熔断器
RL1-15
3
装熔芯3A
FU2
直插式熔断器
RT14-20
2
装熔芯2A
KM1、KM2
交流接触器
LC1-D0610Q5N
2
线圈AC380V
FR
热继电器
LR2-D1305N/0.63-1A
1
热继电器座
LA7-D1064）
1
SB1
按钮开关
LAY16
1
红色
SB2、
SB3
按钮开关
LAY16
2
绿色
XT
接线端子排
JF5
10位
M
三相鼠笼异步电动机
WDJ24（厂编）
1
380V/Y
二、电气原理
图2-19
图2-19控制线路的动作过程是：
（1）正转控制合上电源开关QS，按正转起动按钮SB2，正转控制回路接通，KM1的线圈通电动作，其常开触头闭合自锁、常闭触头断开使KM2线圈不能通电（实现互锁），同时主触头闭合，主电路按U1、V1、W1相序接通，电动机正转。
（2）反转控制要使电动机改变转向（即由正转变为反转）时应先按下停止按钮SB1，使正转控制电路断开电动机停转，然后才能使电动机反转，为什么要这样操作呢？
因为反转控制回路中串联了正转接触器KM1的常闭触头，当KM1通电工作时，它是断开的，若这时直接按反转按钮SB3，反转接触器KM2是无法通电的，电动机也就得不到电源，故电动机仍然处在正转状态，不会反转。
三、安装接线
正反转控制电路的接线较为复杂，特别是当按钮使用较多时。
在电路中，两处主触头的接线必须保证相序相反；联锁触头必须保证常闭互串；按钮的接线必须正确、可靠、合理。
图2-20
按布置图的位置，在网孔板上安装QS、FU1、FU2、KM1、KM2、FR、SB1、SB2、SB3及XT等器件。
接线图如图2-21所示，接动力线时用黑色线，控制电路用红色线，原理图、位置图、接线图应一并使用，相互参照。
在通电试车前，应仔细检查各接线端连接是否正确、可靠。
图2-21
四、检查与调试
仔细确认接线正确后，可接通交流电源，合上开关QS，按下SB2，电机应正转（电机右侧的轴伸端为顺时针转，若不符合转向要求，可停机，换接电机定子绕组任意两个接线即可）。
如要电机反转，应先按SB1，使电机停转，然后再按SB3，则电机反转。
若不能正常工作，则应分析并排除故障，使线路能正常工作。
实验五按钮联锁的三相异步电动机正反转控制线路
一、实验所需电气元件明细表：
代号
名称
型号
数量
备注
QS
低压断路器
DZ108-20/10-F（0.63-1A）
1
FU1
螺旋式熔断器
RL1-15
3
装熔芯3A
FU2
直插式熔断器
RT14-20
2
装熔芯2A
KM1、KM2
交流接触器
LC1-D0610Q5N
2
线圈AC380V
FR
热继电器
LR2-D1305N/0.63-1A
1
热继电器座
LA7-D1064）
1
SB1
按钮开关
LAY16
1
红色
SB2、
SB3
按钮开关
LAY16
1
绿色
XT
接线端子排
JF5
10位
M
三相鼠笼异步电动机
WDJ24（厂编）
1
380V/Y
二、电气原理
图2-22
如图2-22所示，该控制电路的特点是当需要改变电动机的转向时，只要直接按反转按钮就可以了，不必先按停止按钮。
这是因为如果电动机已按正转方向运转时，线圈是通电的，这时按下按钮SB3，按钮串在KM1线圈回路中的常闭触头首先断开，将KM1线圈回路断开，相当于按下停止按钮SB1的作用，使电动机停转，随后SB3的常开触头闭合，接通线圈KM1的回路，使电源相序相反，电动机即反向旋转。
同样，当电动机已作反向旋转时，若按下SB2，电动机就先停转后正转。
该线路是利用按钮动作时，常闭先断开、常开后闭合的特点来保证KM1与KM2不会同时通电，由此来实现电动机正反转的联锁控制。
所以SB2和SB3的常闭触头也称为联锁触头。
三、安装与接线
图2-23
按布置图器件的位置（参看图2-20），在网孔板上分别装上QS、FU1、FU2、KM1、KM2、FR、SB1、SB2、SB3及XT等器件。
图2-22中，各端子的编号法有两种：
1）用器件的实际编号，例：
KM1的1、3、5、13、A1；FR的95等。
2）用器件端子的人为编号，例FU的1、3、5等。
一般器件的端子已有实际编号应优先采用，因为编号本身就表示了元件的结构。
例KM1的1与2、3与4代表常开主触头；SB的
与
表示常闭触头，
与
代表常开触头……。
四、检测与调试
确认接线正确后，接通交流电源，按下SB2，电机应正转；按下SB3，电机应反转；按下SB1，电机应停转。
若不能正常工作，则应分析并排除故障。
实验六星形/三角形起动控制
一、操作所需电器元件
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47-63
脱扣器整定电流0.63-1A
1
FU
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3
KM1、KM2
KM3
交流接触器
LC1-D0610Q5N
线圈AC380V
3
KM2、
KM3各加LA1-DN11C辅助触头
FR
热继电器
LR2-D1305N
整定范围0.63-1A
1
整定值0.63A
SB1
SB2
按钮开关盒
2个开关按钮位
1
SB1红色
SB2绿色
KT
通电延时时间继电器
ST3PA-B
二常开二常闭
1
继电器方座
PF-083A
1
XT
接线端子排
JF5
AC660V25A
10位
M
三相鼠笼式异步电动机
WDJ26
UN380V（△）
1
厂编
二、电气原理
星形/三角形起动控制电气原理如图2-12所示。
星形/三角形起动是指：
将正常工作接法为三角形的电动机，在刚开始起动时采用星形接法，此时起动电流降为原来的1/3，起动转矩也降为原来的1/3。
经过自动延时一段时间后，再改成正常的三角形接法，使电动机正常运行。
图2-12星形/三角形起动原理图
Y→Δ自动换接过程：
——→KM1（2-3）闭合自锁
按下SB2→KM1线圈得电→KM1主触头闭合，为M的起动做准备
→KM3线圈得电→KM3主触头闭合→M作星形降压起动
→KT线圈得电→KT（4-5）延时断开→KM3线圈失电
→KM3主触头断开→电动机暂时失电→KM3（3-6）恢复闭合
→KT（6-7）延时闭合—→KM2线圈得电、主触头闭合→电动机三角形运行
→KM2（3-4）断开，与KM3互锁
→KM2（6-7）闭合自锁
停车过程：
按SB1→KM1、KM2失电释放，电动机停转。
三、安装与接线
按图2-13布置，再按图2-14和图2-15接线，其中图2-14仅画出接线号（没有画出连接线），图2-18是用中断线表示的单元接线图。
图图2-13
图2-14
图2-15
四、检查与调试
确认接线正确后，可接通交流电源，合上开关QS，按下SB2，控制线路将自动完成Y→Δ换接启动过程，若操作中发现有不正常现象，应断开电源分析排故后重新操作。
STEP7MicroWIN软件使用入门
一、软件安装
1.双击在光盘中找到文件夹“STEP7WINV4SP3”中的SETUP.EXE执行文件。
2.此文件，进行软件的安装。
3.在弹出的语言选择对话框中选择：
英语然后点击下一步。
4.选择安装路径，并点击下一步。
5.等待软件安装，完成后点击“完成”，并重启计算机。
二、软件使用
1.双击桌面上的快捷方式图标，打开编程软件。
2.选择工具菜单“Tools”选项下的Options
3.在弹出的对话框选中“Options”，General在Language中选择Chinese。
最后点击“OK”，退出程序后重新启动。
4.重新打开编程软件，此时为汉化界面。
三、创建工程
1.点击“新建项目”按钮。
2.选择文件（File）>新建（New）菜单命令。
3.按Ctrl+N快捷键组合。
在菜单“文件”下单击“新建”，开始新建一个程序
4.在程序编辑器中输入指令。
4.1从指令树拖放
4.1.1选择指令。
4.1.2将指令拖曳至所需的位置。
4.1.3松开鼠标按钮，将指令放置在所需的位置。
4.1.4或双击该指令，将指令放置在所需的位置。
注：
光标会自动阻止您将指令放置在非法位置（例：
放置在网络标题或另一条指令的参数上）。
4.2从指令树双击
4.2.1使用工具条按钮或功能键
4.2.2在程序编辑器窗口中将光标放在所需的位置。
一个选择方框在位置周围出现。
4.2.3或者点击适当的工具条按钮，或使用适当的功能键（F4=触点、F6=线圈、F9=方框）插入一个类属指令。
4.2.4出现一个下拉列表。
滚动或键入开头的几个字母，浏览至所需的指令。
双击所需的指令或使用ENTER键插入该指令。
（如果此时您不选择具体的指令类型，则可返回网络，点击类属指令的助记符区域（该区域包含?
?
?
，而不是助记符），或者选择该指令并按ENTER键，将列表调回。
）
5.输入地址
5.1当您在LAD中输入一条指令时，参数开始用问号表示，例如（?
?
.?
）或（?
?
?
?
）。
问号表示参数未赋值。
您可以在输入元素时为该元素的参数指定一个常数或绝对值、符号或变量地址或者以后再赋值。
如果有任何参数未赋值，程序将不能正确编译。
5.2指定地址
欲指定一个常数数值（例如100）或一个绝对地址（例如I0.1），只需在指令地址区域中键入所需的数值。
（用鼠标或ENTER键选择键入的地址区域。
）
6.错误指示
红色文字显示非法语法。
注：
当您用有效数值替换非法地址值或符号时，字体自动更改为默认字体颜色（黑色，除非您已定制窗口）。
一条红色波浪线位于数值下方，表示该数值或是超出范围或是不适用于此类指令。
一条绿色波浪线位于数值下方，表示正在使用的变量或符号尚未定义。
STEP7-Micro/WIN允许您在定义变量和符号之前写入程序。
您可随时将数值增加至局部变量表或符号表中。
7.程序编译
7.1用工具条按钮或PLC菜单进行编译。
7.1.1“编译”允许您编译项目的单个元素。
当您选择“编译”时，带有焦点的窗口（程序编辑器或数据块）是编译窗口；另外两个窗口不编译。
7.1.2“全部编译”对程序编辑器、系统块和数据块进行编译。
当您使用“全部编译”命令时，哪一个窗口是焦点无关紧要。
8.程序保存
8.1使用工具条上的“保存”按钮保存您的作业，或从“文件”菜单选择“保存”和“另存为”选项保存程序
。
8.1.1“保存”允许您在作业中快速保存所有改动。
（初次保存一个项目时，会被提示核实或修改当前项目名称和目录的默认选项。
）
8.1.2“另存为”允许您修改当前项目的名称和／或目录位置。
8.1.3当您首次建立项目时，STEP7-Micro/WIN提供默认值名称“Project1.mwp”。
可以接受或修改该名称；如果接受该名称，下一个项目的默认名称将自动递增为“Project2.mwp”。
STEP7-Micro/WIN项目的默认目录位置是位于“Microwin”目录中的称作“项目”的文件夹，可以不接受该默认位置。
四、通信设置
1.使用PC/PPI连接，可以接受安装STEP7-Micro/WIN时在“设置PG/PC接口”对话框中提供的默认通讯协议。
否则，从“设置PG/PC接口”对话框为个人计算机选择另一个通讯协议，并核实参数（站址、波特率等）。
在STEP7-Micro/WIN中，点击浏览条中的“通讯”图标，或从菜单选择检视>组件>通讯。
2.从“通讯”对话框的右侧窗格，单击显示“双击刷新“的蓝色文字。
3.如果成功地在网络上的个人计算机与设备之间建立了通讯，会显示一个设备列表（及其模型类型和站址）。
4.STEP7-Micro/WIN在同一时间仅与一个PLC通讯。
会在PLC周围显示一个红色方框，说明该PLC目前正在与STEP7-Micro/WIN通讯。
您可以双击另一个PLC，更改为与该PLC通讯
5.程序下载
5.1从个人计算机将程序块、数据块或系统块下载至PLC时，下载的块内容覆盖目前在PLC中的块内容（如果PLC中有）。
在您开始下载之前，核实您希望覆盖PLC中的块。
5.1.2下载至PLC之前，必须核实PLC位于“停止”模式。
检查PLC上的模式指示灯。
如果PLC未设为“停止”模式，点击工具条中的"停止"按钮，或选择PLC>停止。
5.1.3点击工具条中的“下载”按钮，或选择文件>下载。
出现“下载”对话框。
5.1.4.根据默认值，在您初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框被选择。
如果您不需要下载某一特定的块，清除该复选框。
5.1.5.点击“确定”开始下载程序。
5.1.6.如果下载成功，一个确认框会显示以下信息：
下载成功。
5.1.7.如果STEP7-Micro/WIN中用的PLC类型的数值与实际使用的PLC不匹配，会显示以下警告信息：
“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。
继续下载吗？
”
5.1.8.欲纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。
5.1.9.从菜单条选择PLC>类型，调出“PLC类型”对话框。
5.1.10.可以从下拉列表方框选择纠正类型，或单击“读取PLC”按钮，由STEP7-Micro/WIN自动读取正确的数值。
5.1.11.点击“确定”，确认PLC类型，并清除对话框。
5.1.12.点击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或从菜单条选择文件>下载。
5.1.13.一旦下载成功，在PLC中运行程序之前，您必须将PLC从STOP（停止）模式转换回RUN（运行）模式。
点击工具条中的“运行”按钮，或选择PLC>运行，转换回RUN（运行）模式。
6.调试和监控
6.1当成功地在运行STEP7-Micro/WIN的编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，就可以利用“调试”工具栏的诊断功能。
可点击工具栏按钮或从“调试”菜单列表选择项目，选择调试工具。
6.2在程序编辑器窗口中采集状态信息的不同方法
6.2.1点击“切换程序状态监控”按钮，或选择菜单命令调试（Debug）>程序状态（ProgramStatus），在程序编辑器窗口中显示PLC数据状态。
状态数据采集按以前选择的模式开始。
6.2.2LAD和FBD程序有两种不同的程序状态数据采集模式。
选择调试（Debug）>使用执行状态（UseExecutionStatus）菜单命令会在打开和关闭之间切换状态模式选择标记。
必须在程序状态监控操作开始之前选择状态模式。
6.3STL程序中程序状态监控
打开STL中的状态监控时，程序编辑器窗口被分为一个代码区（左侧）和一个状态区（右侧）。
可以根据希望监控的数值类型定制状态区。
在STL状态监控中共有三个可用的数据类别：
1）操作数每条指令最多可监控三个操作数。
2）逻辑堆栈最多可监控四个来自逻辑堆栈的最新数值。
3）指令状态位最多可监控十二个状态位。
工具（Tools）>选项（Options）对话框的STL状态标记允许选择或取消选择任何此类数值类别。
如果选择一个项目，该项目不会在“状态”显示中出现。
实训二典型电动机控制实操
一、实训目的
1.掌握PLC外围直流控制及交流负载线路的接法及注意事项
2.掌握用PLC控制电机运行状态的方法
二、实训设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可编程控制器实训装置
THPFSM-1/2
1
2
电机实操单元
B20
1
3
实训导线
3号转4号
若干
4
PC/PPI通讯电缆
1
西门子
5
计算机
1
自备
升级会员 