机电传动控制实验指导书Word文档格式.docx
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万用表
三、实验原理
1、用万用表电阻档测量两个接点之间的电阻值，可以判断电机绕组两个端点是否同相以及继电器、接触器的触点是常开还是常闭。
2、通过绕组中的感应电流产生的方向效应可以判别绕组的首末端。
将其中的任意两相绕组串联，如图1-1所示。
将控制屏三相自耦调压器手柄置零位，开启电源总开关，按下启动按钮，接通三相交流电源。
调节调压器输出，使在相串联的两相绕组出线端施以单相低电压U=80～100V，测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联（两相绕组产生的感应电动势方向相同，是叠加的），如图1-1（a）所示。
反之，如测得的电压近似为零，则两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相联（两相绕组产生的感应电动势方向相反，是相互抵消的），如图1-1（b）所示。
用同样方法可测出第三相绕组的首末端
四、实验内容
1、了解三相鼠笼式异步电动机的基本参数和接线方法。
2、判断电动机的首末端、继电器、接触器线圈和触点及对应的接线端子号。
3、观察电动机空载启动、缺相启动和空载运行、缺相运行时电动机的电枢电流。
五、实验步骤
1.打开TKDG-14实验箱挂件，列出本实验中各低压电器的型号，记下元件上标出的各个接线端子的标号和对应的功能（判定是常开触点、常闭触点还是线圈的接点）。
2.将三相自耦调压器手柄置于输出电压为零位置；
控制屏上三相电压表切换开关置“调压输出”侧；
根据电动机的容量选择交流电流表合适的量程。
3.开启控制屏上三相电源总开关，按启动按钮，此时自耦调压器原绕组端U1、V1、W1得电，调节调压器输出使U、V、W端输出线电压为380V，三只电压表指示应基本平衡。
保持自耦调压器手柄位置不变，按停止按钮，自耦调压器断电。
4.按图1-3接线，电动机三相定子绕组接成Y接法；
供电线电压为380V；
实验线路中Q1及FU由控制屏上的接触器KM和熔断器FU代替,学生可由U、V、W端子开始接线,以后各控制实验均同此。
5.按控制屏上启动按钮，电动机直接起动，观察起动瞬间电流冲击情况及电动机旋转方向，记录起动电流。
当起动运行稳定后，将电流表量程切换至较小量程档位上，记录空载电流。
6.电动机稳定运行后，突然拆出U、V、W中的任一相电源（注意小心操作，以免触电），观测电动机作单相运行时电流表的读数并记录之。
再仔细倾听电机的运行声音有何变化。
（可由指导教师作示范操作）
7.电动机起动之前先断开U、V、W中的任一相，作缺相起动，观测电流表读数，记录之，观察电动机有否起动，再仔细倾听电动机有否发出异常的声响。
况是否正常。
8.按图1-4接线，观查并与图1-3电动机的转向比较，是否反向。
注意
1、起动电流持续时间很短，且只能在接通电源的瞬间读取数字电流表的最大读数，如错过这一瞬间，须将电动机停车，待停稳后，重新起动读取数据。
2、单相（即缺相）运行时间不能太长，以免过大的电流导致电机的损坏。
六、实验报告（按照下例自制表格）
1、元器件的认识
元件名称
元件型号
主要参数
三相异步电动机
电压
接法
功率
电流
转速
定额
元件的接点标号
对应的功能
线圈
主触头
辅助常开触点
辅助常闭触点
常开触点
常闭触点
2、电动机启动电流与空载电流观测记录
电动机型号
观察值
正常（空载）启动电流
能否启动
缺相（空载）启动电流
稳定空载电流
3、电动机转向观察
接线方式
电动机转向
图1-3
（顺、反）时针
图1-4
七、实验心得和体会
实验二机床电器控制
1、如何实现机床工作台往复运动的自动控制？
2、在电动机正、反向控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？
采用哪些措施可解决此问题？
3、行程控制和时间控制在机床控制电路中有什么作用，如何实现？
1、通过对机床控制线路的实际安装接线，学会常用控制电路的实际应用，锻炼电器原理图变换成接线图的能力。
2、通过实验进一步理解行程开关、时间继电器在机床电器控制电路中的作用，加深理解机床电气控制的原理。
型号规格
可调三相交流电源
0～450V
TKDG-2
丝杆螺母传动机构
配三相异步电动机
JZC4-40
TKDG-14
D9305D
ST3PA-B
自锁与自复位各1个
7
行程开关（光电开关）
如图2-1所示，在机床加工工艺过程的自动化中，实现无进刀切削进给，需要按时间和行程控制。
其原理是：
按下启动按钮，电动机正转，工作台前进。
移动到压下行程开关ST2时，电动机停转，刀架停止移动，同时ST2的动合触点使时间继电器得电。
经一定时间延时后，电动机反转，刀架开始返回。
当返回到原位压下行程开关ST1时，电动机停转，刀架停止移动停在原位，完成一个自动工作循环。
选择接触器、行程开关（按钮）等控制元件，完成机床电器控制电路的接线和调试运行。
电路应具有电源指示和过载保护功能
1、在图2-2的基础上，根据要求设计控制回路，画出控制电路图。
2、选择电器元件，按原理图接线，组成实际控制回路。
3、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220V。
4、接好线路，调整好行程开关1ST（原位，压下状态）与2ST（限位，到位后才压下）位置。
5、调试线路，实现实验原理要求的动作。
6、实验结束后，按下电源停止按钮，切断三相电源。
注意：
接线前断开电源，经指导教师检查后，方可进行通电操作。
六、实验报告
1、画出完整的电路原理图
2、写出实验过程。
实验三电动葫芦电气控制
1、什么是能耗制动，如何实现？
2、能耗制动的强弱与哪些因素有关？
如何进行调节？
3、电机制动停车需在两相定子绕组通入直流电，若通入单相交流电，能否起到制动作用，为什么？
1、学习并掌握电动葫芦的提升和移行机构电气控制的方法。
2、学习用限位开关对三相异步电动机进行能耗制动并观察其制动效果。
可调三相交流电源
三相鼠笼式异步电动机
DJ24
交流接触器KM1、KM2
各1
交流接触器K1、K2
交流接触器KZ（KM3）
按钮
限位开关（ST1）
8
整流变压器
220/26V
9
整流桥堆
10
热继电器
D9305d
电动葫芦由升降机构和移行机构组成，分别由升降电动机M1和移行电动机M2拖动。
M1顺时针和逆时针两种转向分别模拟电动葫芦提升和下降，M2顺时针和逆时针两种转向分别模拟电动葫芦向前移行和向后移行。
M1提升高度受限位开关SQ限制，当运转至指定高度时，碰撞限位开关（接近开关）SQ，提升接触器KM1线圈断电，M1脱离交流电网并进行能耗制动，迅速停车。
当电动机M1或M2进行升降或移行工作时，必须相应的按住某按钮使之一直处于接通状态，这种点动控制线路可以保证当操作人员离开现场时，电动葫芦电动机会自动断电。
根据原理图选择元件，组成电动葫芦起升和下降的控制电路，然后进行调试，比较采用能耗制动和自然停车两种情况下电机的停止时间。
1、鼠笼电动机按Δ接法，实验线路电源端接三相自耦调压器输出（U、V、W），供电线电压为220V。
2、按图3-1接线，接线完成后须经实验指导教师检查，方可通电实验。
3、模拟电动葫芦的工作过程进行操作、调试。
4、调试时将断开电机电源后不接入能耗制动时电机停止的时间与接入能耗制动的时间进行对比，并记录在相应表格中。
1、写出调试过程和步骤。
2、对比采用能耗制动与不采用能耗制动的停机时间，归纳总结实验现象和结果，填入相应表格中。
第二部分可编程序控制器
实验四认识三菱FX1NPLC与FXGP-WIN
1.三菱FX1N系列PLC通过什么接口实现与上位微机通讯？
2.三菱FX1N系列PLC的主要编程元件的表示符号及其指令代码的编写是如何规定的？
一、实验目的：
1．熟悉FXGP的集成界面，掌握端口的设置以及程序的建立、转换和保存等基本操作方法。
2．初步学习用梯形图方式编制PLC程序，理解指令表和梯形图的对应关系。
3．掌握FXGP的参数设置、程序传送（读出和写入）及在线监控方法
微型计算机
586以上
可编程控制器
FX1N-40MT
编程线（通信电缆）
SC—09
编程软件包
FXGP/WIN—C
用编程线将微机上的串口与PLC的编程口连接起来，通过编程软件的参数设置，可实现微机与PLC通信，进行PLC程序的读写和监控操作。
运行FXGPWIN编程软件，建立PLC程序文件、编写PLC程序保存到指定位置，将PLC程序下载到PLC并运行，通过监控功能观察运行结果。
五、实验步骤
1．设置文件路径为d:
\FXGP\#（注：
“#”为学号姓名）
2．进入FXGP软件，新建一个序程序，指定正确的PLC类型，选中梯形图视图编程状态（见图4-1）。
3．用梯形图编写图4-2所示程序，转化后保存PLC程序到步骤1指定的目录下，取名为“FXPLC1”
4．用梯形图编写图4-3所示程序，转化后保存PLC程序到步骤1指定的目录下，取名为“FXPLC2”
5．打开保存过的FXPLC1程序
6．将PLC开关拨到STOP位置，在菜单工具条中选：
PLC-传送-写出，在弹出的对话框中选“确定”，将程序传送到PLC。
7．
将PLC开关拨到RUN位置，菜单工具条选监控/测试-开始监控，调试程序（观察各端口设置及状态）
图4-1FXGP-WIN编程界面
图4-2FX1N系列PLC梯形图实例1
图4-3FX1N系列PLC梯形图实例2
8．打开保存过的FXPLC2程序，重复步骤6、7。
六、实验报告
1．写出图4-2的运行结果。
2．完成图4-3的时序图。
3．观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、故障及解决方法。
实验五认识西门子S7200PLC与STEP7
1.西门子S7200系列PLC的编程元件中的输入输出编号与三菱FX系列有何不同？
2.STEP7编程软件中编写的PLC程序段落是按照什么来区分的？
3.西门子S7200系列PLC外部的输入信号的接线与三菱FX系列PLC有何不同？
1、熟悉PLC实验装置，掌握西门子S7200系列PLC的外部接线方法；
2、了解和熟悉STEP7编程软件的编程环境和使用方法；
3、掌握简单程序的写入、编辑、监视和模拟运行，掌握S7200系列PLC的基本指令和编程方法
二、实验内容
4、完成PLC外部接线。
5、根据给定PLC梯形图，写入并调试含有简单输入输出和定时器、计数器等编程元件的PLC程序，分析运行结果。
三、实验设备
可编程控制器实验箱
THSMS-1
Step7-microwinv4.0
四、实验步骤
1、PLC外部接线PLC外部接线如图4-2所示，THSMS-1实验箱主控制面板如图4-3所示。
可以采用PLC提供的24V直流电源（输入端子上的L+和M）作为输入信号电源，也可以用外部直流电源。
既可以将输入公共端（1M，2M）接电源负极（如图4-2），也可接电源正极（此时输入低电平有效）。
用开关量输入电路板上的按钮或开关信号作为PLC的输入，PLC输出端接实验控制面板上的指示灯。
图4-2S7200PLC外部接线图
图4-3THSMS-1实验箱主控制面板
2、程序的写入、检查及修改将装有编程软件的计算机接到PLC上，并将PLC上的“RUN”开关拨到“STOP”位置，接通PLC的电源。
按编程软件的操作方法将用户程序清除。
3、运行STEP7软件，
运行STEP7，编程环境如图4-4所示。
图4-4STEP7编程软件主界面
进入主界面后，如图4-3所示进行梯形图编写：
1）点击编程元件图形菜单（图4-5红线标志1），在弹出的对话框中选择相应的元件符号（图4-5红线标志2）
图4-5STEP7编程软件步骤
（一）
在程序区光标处（图4-5红线标志3）相应的会出现如图4-6所示带有红色问号（“？
”）的元件符号。
图4-6STEP7编程软件步骤
（二）
2）鼠标点击问号处，修改元件的标识符号（如I0.0）。
3）选择其它编程元件重复1-3的过程，直至完成程序如图4-7。
图4-7STEP7编程实例完成图
4、程序编写
编写图4-8所示的梯形图
a基本输入输出b定时器使用
图4-8参考梯形图
5、下载、调试和验证程序
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。
通过专用PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。
主机STOP/RUN开关拨到开关STOP”位置，点击图形菜单中的“下载”，弹出“下载”对话框。
如通讯成功，程序将下载到PLC,否则会显示连接失败的相关信息（如图4-9所示），此时应检查电源是否打开、电缆是否连接好，设置是否正确，重新下载。
图4-9PLC通信连接界面图
程序下载完成后，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。
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是否符合与、或、非逻辑的正确结果。
6、程序的保存、上载和修改
将程序保存在指定目录下，关闭并重新启动STEP7，点“上载”，将下载到PLC的程序调出，如图4-8所示。
五、实验报告
1、实验具体步骤：
如何联机、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。
2、实验程序上机验证：
写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同.
六、实验心得和体会心得体会：
本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。
第三部分电机调速定位控制
实验六交流电机变频调速控制
1.变频器的频率改变后，其输出电压是否变化？
如何变化？
2.设定频率时，有时会出现不能在设定的频率下运行，为什么？
3.不能进行50HZ以上的设定，为什么？
4.能不能在运行中写入各个参数？
1.了解掌握变频器主要参数的功能与设置方法
2.了解掌握三相异步电机变频器调速的方法。
通过PUF方式，设定相关参数，使电机在额定频率下运行、变频器转速随着旋钮的旋转而时时改变以及变频器的加速时间和上限频率设定。
变频器
四、
实验原理
a控制面板图b接线图
图6-1变频器控制面板及接线图
（接线时请注意电机铭牌数据和变频器输出电压，选择合适的接线方式）
1.由控制旋钮控制变频器频率
（1）按接线图正确将线连好后，合上电源，准备设置变频器各参数。
（2）按键设定PU操作模式
（3）按键进入参数设置模式。
（4）拨动设定用按钮，选择参数号码，直至监示用三位LED显示“P30”。
（5）按键读出现在设定的值。
（出厂时默认设定值为0）
（6）拨动设定用按钮，把当前值增加到1。
（7）按键完成设定值。
（8）重复步骤（4）、（5）、（6）、（7），把Pr.53设置为“1”。
（9）连续按两次按钮，退出参数设置模式。
（10）按按钮启动电机，旋转设定用按钮，观察频率数值，记录转速。
2.设定在50Hz频率下运行（例：
状态下运行）。
操作步骤如下：
（1）接通电源，显示监示显示画面。
（2）
按键设定PU操作模式。
（3）旋转设定用旋钮，直至监示用3位LED显示框显示出希望设定的频率，约5秒闪灭。
（4）
在数值闪灭期间按键设定频率数。
此时若不按键，闪烁5秒后，显示回到0.0。
还需重复“操作3”，重新设定频率。
（5）
约闪烁3秒后，显示回到0.0状态，按键运行。
（6）变更设定时，请进行上述的3、4的操作。
（从上次的设定频率开始）
（7）
按键，停止运行。
3.设定加速时间为10秒：
（1）
接通电源，显示监示显示画面。
（2）按键选中PU操作模式，此时PU指示灯亮。
（4）拨动设定用按钮，选择参数号码，直至监示用三位LED显示P7。
按键读出现在设定的值。
（出厂时默认设定值为5）
（6）拨动设定用按钮，把当前值增加到10。
按键完成设定值。
写出调试过程和结果
实验七步进电机调速、定位控制
1.步进电机的速度与哪些因素有关？
其计算式是怎样的？
不同的步进电机，相同的脉冲频率速度一定相同吗？
2.步进电机的角位移（转角）与什么有关？
计算式是怎样的？
？
如何实现步进电机位置控制？
3.启动时和启动后步进电机的脉冲频率过高会发生什么现象？
1.了解步进电机的工作原理和主要参数对步进电机性能的影响。
2.掌握步进电机速度控制和位置控制的方法。
通过可编程控制器对步进电机进行控制，测试步进电机的单步运行、正反转控制、定位运行和速度调节的性能和反应。
三菱可编程控制器（PLC）
步进电机
34HS84380B2
步距角1.8
（旋转编码器）
C5w5
可选件
个人计算机
含监控软件
编程电缆
SC-09
四、实验原理
通过计算机与PLC通信，PLC输出给步进电机控制器提供脉冲和方向信号，借助MCGS编制的监控应用程序对PLC监控，从而对步进电机在不同细分数下输出的脉冲信号频率、数量等进行控制，实现单步运行、定位控制和速度控制。
控制原理见图7-1。
图中编码器可选。
图7-1步进电机控制原理图
PLC梯形图和外部接线图分别如图7-2和图7-3所示。
图7-2步进电机控制梯形图
图7-3步进电机控制外部接线图
1.按接线图正确将线连好后，打开电源，输入并下载PLC程序，设置步进电机测控参数（步进电机控制器细分数初始值为5，PLC程序脉冲频率默认为250Hz）。
2.在计算机上运行打开步进电机监控程序，界面如图7-4所示。
图7-4步进电机监控程序界面
（1）单步运行控制
将选择开关置于“点动”位置，每按启动（start）键一次（脉冲个数自动设为1），观察电机是否有动作。
（2）定位控制。
将选择开关置于“连动”位置，在脉冲数栏内输入不同的脉冲数（或输入不同的旋转角），在默认的细分数下，观察电机转过的角度并记录。
然后改变细分数，再与默认细分数下相同的脉冲数观察电机运行的角度并记录。
（3）速度控制
在参数输入栏输入不同的脉冲频率或速度，在默认细分数下观察电机的转速并记录。
然后改变细分数，在相同的频率下，观察电机的速度并记录
写出与测试过程，并根据记录的数据进行分析，得出相关结论。
附：
变频器功能参数设置与操作
显示/按钮
功能
RUN显示
运行时点亮/闪灭
点亮：
正在运行中
慢闪灭（1.4S/次）：
反转运行中
快闪灭（0.2S/次）：
非运行中
PU显示
PU操作模式时点亮
计算机连接运行模式时，为慢闪亮
监示用3位LED
表示频率，参数序号等
EXT显示
外部操作模式时点亮
设定用按钮
变更频率设定、参数的设定值
不能取下
PU/EXT键
切换PU/外部操作模式
PU：
PU操作模式
EXT：
外部操作模式
使用外部
升级会员 