最新电器控制与PLC应用技术实验指导书Word格式文档下载.docx
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垂直布置形式
设备及电器元件图形符号从左至右纵向排列，连接线垂直布置，类似项目横向对齐，一般机床电气原理图均采用此布置方法。
水平布置形式
设备及电器元件图形符号从上至下横向排列，连线水平布置，类似项目纵向对齐。
电气原理图绘制时采用的连线布置形式应与电气控制柜内实际的连线布置形式相符。
2）交叉节点的通断
十字交叉节点处绘制黑圆点表示两交叉连线在该节点处接通，无黑圆点则无电联系；
T字节点则为接通节点，见图2。
3）线号与规格标注
图2
交叉节点的通断
a）有黑圆点十字交叉节点
b）无黑圆点十字交叉节点
c）T字节点
线号用L1、L2、L3、U、V、W等标注，连线规格按就近原则采用引出线标注，例如图1中就采用了引出线标注，冷却电动机主电路分区中的引出线端点处标注的2.5mm2表示连线截面积为2.5mm2。
连线规格标注过多，会导致图面混乱，可在电气元件明细表中集中标注。
4）节点数字符号标注
为了注释方便，电气原理图各电路节点处还可标注数字符号，见图1之照明电路区的4、5、6、7、8。
数字符号一般按支路中电流的流向顺序编排。
节点数字符号作用除了注释作用外，还起到将电气原理图与电气接线图相对应的作用。
二、C650车床电气控制
图5是C650型卧式车床电气控制原理图。
该车床共有三台电动机：
M1为主轴电动机，拖动主轴旋转并通过进给机构实现进给运动，主要有正转与反转控制、停车制动时快速停转、加工调整时点动操作等电气控制要求。
M2是冷却泵电动机，驱动冷却泵电动机对零件加工部位进行供液，电气控制要求是加工时起动供液，并能长期运转。
M3是快速移动电动机，拖动刀架快速移动，要求能够随时手动控制起动与停止。
图5
C650型卧式车床电气控制线路
动力电路
1）主电动机电路
电源引入与故障保护
三相交流电源L1、L2、L3经熔断器FU后，由QS隔离开关引入C650车床主电路，主电动机电路中，FU1熔断器为短路保护环节，FR1是热继电器加热元件，对电动机M1起过载保护作用。
主电动机正反转
KM1与KM2分别为交流接触器KM1与KM2的主触头。
根据电气控制基本知识分析可知，KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。
反之，当KM1主触头断开、KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入M1主电动机的W1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与W1进行了换接，导致主电动机反转。
主电动机全压与减压状态
当KM3主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小。
如果KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。
绕组电流监控
电流表A在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。
其控制原理是当KT常闭延时断开触头闭合时，TA产生的感应电流不经过A电流表，而一旦KT触头断开，A电流表就可检测到电动机绕组中的电流。
电动机转速监控
KS是和M1主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。
2）冷却泵电动机电路
冷却泵电动机电路中FU4熔断器起短路保护作用，FR2热继电器则起过载保护作用。
当KM4主触头断开时，冷却泵电动机M2停转不供液；
而KM4主触头一旦闭合，M2将起动供液。
3）快移电动机电路
快移电动机电路中FU5熔断器起短路保护作用。
KM5主触头闭合时，快移电动机M3起动，而KM5主触头断开，快移电动机M3停止。
主电路通过TC变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。
TC变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有36V、110V两种供电电源，其中36V给照明灯线路供电，而110V给车床控制线路供电。
控制线路
控制线路读图分析的一般方法是从各类触头的断与合与相应电磁线圈得断电之间的关系入手，并通过线圈得断电状态，分析主电路中受该线圈控制的主触头的断合状态，得出电动机受控运行状态的结论。
控制线路从6区至17区，各支路垂直布置，相互之间为并联关系。
各线圈、触头均为原态（即不受力态或不通电态），而原态中各支路均为断路状态，所以KM1、KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各线圈均处于断电状态，这一现象可称为“原态支路常断”，是机床控制线路读图分析的重要技巧。
1）主电动机点动控制
按下SB2，KM1线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。
因此主电路中为KM1主触头闭合，由QS隔离开关引入的三相交流电源将经KM1主触头、限流电阻接入主电动机M1的三相绕组中，主电动机M1串电阻减压起动。
一旦松开SB2，KM1线圈断电，电动机M1断电停转。
SB2是主电动机M2的点动控制按钮。
2）主电动机正转控制
按下SB3，KM3线圈通电与KT线圈同时通电，并通过20区的常开辅助触头KM3闭合而使KA线圈通电，KA线圈通电又导致11区中的KA常开辅助触头闭合，使KM1线圈通电。
而11~12区的KM1常开辅助触头与14区的KA常开辅助触头对SB3形成自锁。
主电路中KM3主触头与KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻R则全压正转起动。
绕组电流监视电路中，因KT线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经KT触头短路，造成A电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏A电流表。
KT线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的KT将断开，感应电流流入A电流表将绕组中电流值显示在A表上。
3）主电动机反转控制
按下SB4，通过9、10、5、6线路导致KM3线圈与KT线圈通电，与正转控制相类似，20区的KA线圈通电，再通过11、12、13、14使KM2线圈通电。
主电路中KM2、KM3主触头闭合，电动机全压反转起动。
KM1线圈所在支路与KM2线圈所在支路通过KM2与KM1常闭触头实现电气控制互锁。
4）主电动机反接制动控制
正转制动控制
KS2是速度继电器的正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，KS2闭合并保持。
制动时按下SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中KM1、KM2、KM3主触头全部断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才能降为零速。
一旦松开SB1，则经1、7、8、KS2、13、14，使KM2线圈通电。
主电路中KM2主触头闭合，三相电源电流经KM2使U1、W1两相换接，再经限流电阻R接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转的惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。
在电动机正转起动至额定转速，再从额定转速制动至停车的过程中，KS1反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。
反转制动控制
KS1在电动机反转起动至接近额定转速时闭合并保持。
与正转制动相类似，按下SB1，电动机断电降速。
一旦松开SB1，则经1、7、8、KS1、2、3，使线圈KM1通电，电动机转子上形成正转转矩，并与反转的惯性转矩相抵消使电动机迅速停车。
5）冷却泵电动机起停控制
按下SB6，线圈KM4通电，并通过KM4常开辅助触头对SB6自锁，主电路中KM4主触头闭合，冷却泵电动机M2转动并保持。
按下SB5，KM4线圈断电，冷却泵电动机M2停转。
6）快移电动机点动控制
行程开关由车床上的刀架手柄控制。
转动刀架手柄，行程开关SQ将被压下而闭合，KM5线圈通电。
主电路中KM5主触头闭合，驱动刀架快移的电动机M3起动。
反向转动刀架手柄复位，SQ行程开关断开，则电动机M3断电停转。
7）照明电路
灯开关SA置于闭合位置时，EL灯亮。
SA置于断开位置时，EL灯灭。
C650卧式车床电气原理图中电气元件符号及名称见下表。
表
C650车床电气元件符号及名称
符号
名称
符号
M1
主电动机
SB1
总停按钮
M2
冷却泵电动机
SB2
主电动机正向点动按钮
M3
快速移动电动机
SB3
主电动机正转按钮
KM1
主电动机正转接触器
SB4
主电动机反转按钮
KM2
主电动机反转接触器
SB5
冷却泵电动机停转按钮
KM3
短接限流电阻接触器
SB6
冷却泵电动机起动按钮
KM4
冷却泵电动机起动接触器
TC
控制变压器
KM5
快移电动机起动接触器
FU（1~6）
熔断器
KA
中间继电器
FR1
主电动机过载保护热继电器
KT
通电延时时间继电器
FR2
冷却泵电动机保护热继电器
SQ
快移电动机点动行程开关
R
限流电阻
SA
开关
EL
照明灯
KS
速度继电器
TA
电流互感器
A
电流表
QS
隔离开关
三自行分析Z3040摇臂钻工作原理
Z3040摇臂钻参考图
根据所学知识自行分析Z3040摇臂钻工作和控制原理，按加工要求，主电路，控制电路三部分进行分析。
1.4实验报告要求：
1.文字叙述常用控制器件的类型。
2.画出Z3040摇臂钻床的工作电路理图。
3.按加工要求，主电路，控制电路三部分进行文字叙述其工作原理。
实验二PLC硬件及编程软件熟悉实验
第一部分：
PLC硬件认识
一、实验目的
1．认识三菱FX1N可编程控制器
2．熟悉可编程控制器
3．学习使用三菱可编程控制器编程软件包的使用
二、实验装置
1．FX1N—40MR一台
2．计算机一台
3．SC-09通讯电缆一根
三、预习内容
1．可编程控制器的基本组成
2．可编程控制器的工作原理
三、实验内容
1．认识PLC各部分名称
图23FX1N构成
第二部分：
编程软件的熟悉
2.1概述
FXGPWIN编程软件供对FX0S，FX0N，FX2和FX2N系列三菱可编程控制器编程以及监控可编程控制器中各软元件的实时状态。
1．进入FXGPWIN的编程环境
安装好FXGPWIN编程软件后，双击文件中FXGPWIN小图标，即可进入编程环境，如图4所示。
图4FXGPWIN编程环境界面
2．可编程控制器程序下载
可编程控制器程序下载的方法是：
首先必须正确连接好编程电缆，打开图5中的“PLC”菜单，即为图5所示界面。
图5下载程序界面
图5界面出现后，再打开PLC菜单下的“端口设置”子菜单如图6所示，选择正确的串行口后再按确认键。
图6端口设置菜单窗口界面
选择好串行口后，打开“PLC”菜单下的“程序读入”子菜单，即可进入如图7所示的界面。
正确选择可编程控制器型号，按确认键后等待几分钟，可编程控制器中的程序即下载到计算机中，实验台所配的PLC为FX1N，选择FX2N即可。
图7PLC型号选择界面
3．PLC程序的打开
首先打开“文件”菜单下的“打开”子菜单界面如图8所示。
选择正确的文件和PLC型号后，按确定键，就可打开文件。
图8文件打开界面
4．编制新的程序
首先打开“文件”菜单下的“新文件”子菜单，然后选择PLC型号，就可进入程序编制环境，如图9所示。
图9编制程序界面
5．设置页面和打印
打开“文件”菜单下的“页面设置”子菜单即可进行编程页面设置。
打开“文件”菜单下的“打印机设置”子菜单，即可进行打印设置。
6．退出主程序
打开“文件”菜单下的“退出”子菜单或按右上角的×
按键，即可退出主程序。
7．帮助文件的使用
打开“帮助”菜单下的“索引”子菜单，寻找所需帮助的目录名，如图10所示，双击目录名即可进入帮助文件的内容。
“帮助”菜单下的“如何使用帮助”告诉你如何使用此帮助文件。
图10帮助文件界面
2.2程序编制
1．编制语言的选择
FXGPWIN软件提供三种编程语言，分别是：
梯形图、语句表和功能逻辑图（SFC）。
打开“视图”菜单，如图11所示。
选择对应的编程语言。
图11编制语言选择界面
2．采用梯形图编写程序
（1）按以上步骤选择梯形图编程语言。
选择“视图”菜单下的“工具栏”，“状态栏”，“功能键”和“功能图”子菜单，如图12所示。
（a）工具栏
（b）状态栏
（c）功能键
（d）功能图
图12“视图”菜单界面
（2）梯形图中对软元件的选择既可通过以上“功能键”和“功能图”子菜单完成，也可用“工具”菜单完成。
工具菜单如图13所示。
菜单下的“触点”子菜单提供对输入各元件的选用，“线圈”和“功能”子菜单提供了对各输出继电器、中间继电器、时间继电器和计数器等软元件的选用。
“连线”子菜单除了用于梯形图中各连线外，还可以通过Del键删除连接线。
“全部清除”子菜单用于清除所有编程内容。
图13工具栏菜单界面
（3）“编辑”菜单的使用
“编辑”菜单含有如图14所示的内容。
“剪切”、“撤消键入”、“粘贴”、“复制”和“删除”子菜单操作和普通软件一样，这里不作介绍。
其余各子菜单是对各连接线、软元件等的操作。
图14“编辑”菜单界面
（4）编程语言的转换
当梯形图程序编写后，通过视图菜单下梯形图、指令表和SFC（功能逻辑图）子菜单进行三种编程语言的转换。
2.3程序的检查
双击“选项”菜单下的“程序检查”子菜单，就进入了程序检查环境，如图15所示。
有三个单选项，“语法错误检查”检查软元件号有无错误，“双线圈检查”检查输出软元件，“电路错误检查”检查各回路有无错误，都可以通过图15下面的显示窗口显示有无错误信息。
图15“程序检查”子菜单界面
2.4程序的上载和下载
程序的上载指的是把PLC的程序读入到计算机的FXGPWIN程序操作环境中，程序的下载指的是把已经编写的程序写入到PLC中。
当编写的程序有错误时，下载的过程中CPU—E指示灯将闪烁。
上载和下载的操作通过“PLC”菜单的“传送”子菜单。
“传送”子菜单有三项内容：
“读入”，“写出”，“核对”。
当要上载PLC程序时，正确选择好串行口和连接好编程电缆后，按“读入”键即可。
当要把程序下载到PLC中时，按“写出”键即可。
写完程序后“核对”键将起作用，用于确认要下载的程序和PLC的程序是否一致。
2.5软元件的监控和强制执行
在FXGPWIN操作环境中，可以监控各软元件的状态和强制执行输出等功能。
这些功能主要在“监控/测试”菜单中完成，其界面如图16所示。
图16“监控/测试”菜单界面
1．可编程控制器的强制运行和强制停止
打开“PLC”菜单下“遥控运行/停止”子菜单，出现子菜单界面如图17所示。
选择“运行”单选框后，按“确认”键，可编程控制器被强制运行。
选择“中止”单选框后，按“确认”键，可编程控制器被强制停止。
图17“运行/中止”菜单界面
2．软元件监控
软元件的状态、数据可以在FXGPWIN编程环境中监控起来。
例如Y软元件工作在“ON”状态，则在监控环境中以绿色高亮方框，并且闪烁表示；
若工作在“OFF“状态，则无任何显示。
数据寄存器D中的数据也可在监控环境中表示出来，可以带正负号。
打开“监控/测试“菜单下的“进入元件监控”子菜单，选择好所要监控软元件，即可进入如图18所示监控各软元件。
若计算机没有和可编程控制器通讯，则无法反映监控元件的状态，则显示通讯错误。
图18监控软元件功能界面
3．Y输出软元件强制执行
为了调试、维修设备等工作的方便，FXGPWIN程序还提供了强制执行Y输出状态的功能。
打开“监控/测试”菜单下的“强制Y输出”子菜单，即可进入图19所示的监控环境.
选择好Y软元件，就可对其强制执行，并在左下角方框中显示其状态，可编程控制器对应的Y软元件灯将根据选择状态亮或灭。
图19强制执行Y输出界面
4．其他软元件的强制执行
各输入等软元件的状态也可通过FXGPWIN程序设定，打开“监控/测试”菜单下的“强制ON/OFF”子菜单，即可进入此强制执行环境设定软元件的工作状态。
选择X2软元件，并置SET状态，按确认键，可编程控制器的X2软元件指示灯将亮。
如图20所示。
图20输入元件置位界面
2.6其他菜单及目录的使用
1．可编程控制器的数据寄存器的读出和写入
在“PLC”菜单下的“寄存器数据传送”子菜单有三项内容：
按“读入”键即可从可编程控制器中读出数据寄存器的内容。
按“写出”键，即可将程序中相应的数据寄存器内容写入可编程控制器中。
“核对”键是确认内容是否一致。
2．“选项”菜单的使用
“选项”菜单的内容如图21所示。
图21“选项”菜单界面
（1）可编程控制器EPROM的处理
打开“EPROM传送”子菜单有三项内容：
“读入”，“写出”和“核对”。
按“读入”键，即可从可编程控制器读出EPROM的内容。
按“写出”键，即可将编写的程序写入可编程控制器中。
“核对”键用于验证编写的程序和EPROM中的内容是否一致。
（2）双击“选项”菜单下的“字体”子菜单，即可设置字体式样、大小等有关内容，如图22所示。
（3）“窗口”菜单的使用
双击“窗口”菜单下的“视图顺排”子菜单，就可层铺编程环境。
双击“窗口水平排列”子菜单，就可水平铺设编程环境。
双击“窗口垂直排列”子菜单，就可垂直铺设编程环境。
图22字体式样、大小设置界面
第三部分：
程序的编写及传送
1．通过下面指令认识三菱FXGPWIN软件的使用
0LDX0
1OUTY0
2LDIX1
3OUTY1
4LDX2
5ORY2
6ANIX3
7OUTY2
END
参照第二部分编程软件的使用将以上指令输入到电脑中，检查无误后传输到PLC中,输入后，将PLC运行，分别将与输入点X0、X1、X2、X3对应的开关导通和断开时，观察X0、X1、X2、X3输入点对应的指示情况，以及Y0、Y1、Y2的输出指示情况。
然后从PLC中把刚才写好的程序再上传到计算机中。
2．按指令表输入指令
0LDX000
1ORY001
2ANIY003
3OUTY000
4OUTY001
5OUTT0K30
8LDT0
9ORY002
10ANIM0
11OUTY002
12OUTY003
13OUTT1K50
16LDT1
17ORM0
18ANIT0
19OUTM0
20END
使用编程软件的转换功能将以上的指令表转换成梯形图并通过开关使X0导通，看Y0，Y1，Y2，Y3的导通和断开情况，然后从PLC中把刚才写好的程序再上传到计算机中。
按报告要求填写试验报告。
实验报告要求：
1.文字叙述PLC硬件内容。
（包括电源，输入端类型，输出端类型及选型要求等）
2.使用中的注意事项。
3.文字叙述PLC编程软件常用菜单的指令功能（主要包括程序编制，程序传送及监控，选项命令等）
4.PLC程序种类及转换。
5.程序编制及传输方法及范例。
实验三基本指令练习实验
第一部分PLC定时器和计数器的使用
1．熟悉计时器，计数器的基本功能
2．学习计时器，计数器扩展值设定
3．学习使用三菱可编程控制器编程软件包的使用
●用梯形图编程
●将PLC内容读入电脑建立文件存盘
3．模拟开关板一块
4．SC-09通讯电缆一根
三、预习内容：
1.PLC基本常用指令有那些？
2．FX2N系列PLC有哪两种计时器？
主要区别是什么。
3．计时器/计数器在编程时有哪些应用
三、实验内容：
1.参照教材中第六章第五节的常用基本环节的六个例子进行编程实验，给出相应的输入，观察PLC的输出情况。
2.PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围，若需要的设定值超过对机器限定的范围，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。
本次实验共包含以下三个内容：
（1）用两个定时器串联扩展定时时间
程序指令
LDX0
OUTT0K30
LDT0
OUTT1K50
LDT1
OUTY0
END
（2）用一个定时器和一个计数器扩展定时时间
LDX0
ANIT0
OUTT0K10
LDX1
RSTC0
OUTC0K20
LDC0
（3）16位增计数器实验
LDX2
OUTC0K10
LDX3
RSTC100
OUTC100K20
LDC100
OUTY1
四．实验步骤
1）用编程软件将实验输入到编程电脑
2）检查输入的指令，并转换成梯形图分析运行过程
3）检查
升级会员 