工厂通用低压控制系统.docx

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工厂通用低压控制系统

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工厂通用低压控制系统

特别注意：

本实验课的电气设备直接采用交流380V运行！

实验时操作错误将有生命危险！

必需由指导教师接通电源进行实验！

不可在通电状态下接线！

生命只有一次！

珍惜！

第一章电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程

1-1实验的基本要求

1-2实验安全操作规程

1-3安全装置和供电系统

第二章三相异步电动机实验

2-1三相异步电动机的点动实验

2-2三相异步电动机的正反转实验

2-3三相异步电动机的Y-△启动实验

第三章PLC控制三相异步电动机实验

3-1PLC控制三相异步电动机点动实验

3-2PLC控制三相异步电动机的正反转实验

3-3PLC控制三相异步电动机的Y-△启动实验

第四章PLC+触摸屏控制三相异步电动机实验

4-1PLC+触摸屏控制三相异步电动机点动实验

4-2PLC+触摸屏控制三相异步电动机的正反转实验

4-3PLC+触摸屏控制三相异步电动机的Y-△启动实验

特别注意：

本实验课的电气设备直接采用交流380V运行！

实验时操作错误将有生命危险！

必需由指导教师接通电源进行实验！

不可在通电状态下接线！

第一章安全操作规程

必须严格遵守如下安全操作规程，违反安全操作规程将产生严重后果、危及生命安全。

切记！

切记!

1、电气操作人员应思想集中，电器线路在未经测电笔确定无电前，应一律视为“有电”，不可用手触摸，不可绝对相信绝缘体，应认为有电操作。

2、工作前应详细检查自己所用工具是否安全可靠，穿戴好必须的防护用品，以防工作时发生意外。

3、维修线路要采取必要的措施，在开关手把上或线路上悬挂“有人工作、禁止合闸”的警告牌，防止他人中途送电。

4、使用测电笔时要注意测试电压范围，禁止超出范围使用，电工人员一般使用的电笔，只许在五百伏以下电压使用。

5、工作中所有拆除的电线要处理好，带电线头包好，以防发生触电。

6、所用导线及保险丝，其容量大小必须合乎规定标准，选择开关时必须大于所控制设备的总容量。

7、工作完毕后，必须拆除临时地线，并检查是否有工具等物漏忘在电柜内。

8、检查完工后，送电前必须认真检查，看是否合乎要求并和有关人员联系好，方能送电。

9、发生火警时，应立即切断电源，用四氯化碳粉质灭火器或黄砂扑救，严禁用水扑救。

10、工作结束后，必须全部工作人员撤离工作地段，拆除警告牌，所有材料、工具、仪表等随之撤离，原有防护装置随时安装好。

11、实验时不允许多人同时操作，只允许一个人

12、实验时，人体不可接触带电线路。

13、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

14、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其它同学引起注意后方可接通电源，实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行验。

15、电机如直接启动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，是否有短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

16、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其它人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。

1-1实验的基本要求

电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本呢的实验方法与操作技能。

培养学生根据实验目的，试验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。

在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。

现按实验过程提出下列基本要求。

一、实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书，了解释实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录抄表等。

实验前应写好预习报告，经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。

认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高试验质量和保护实验设备都很重要的。

1-3安全装置和供电系统

为保证学生安全，每套电柜内都配有紧急安全断电装置，如下：

1）电柜的接触器电源均采用110V交流电压供电；

2）每套电柜门上均有一个开门断电门开关;

3）系统配有黄色带电警告灯,只要系统一带电此黄灯就会亮；

4）配有红色急停按钮，供学生在紧急情况下使用；

5）配套的电机均安装在牢固支架上，防止运转时发生伤人事故。

以下是安全装置和配电系统图：

二、实验的进行

1、建立小组，合理分工

每次实验都以小组为单位，每组2~3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证试验操作协调，记录数据准确可靠。

2、选择组件和仪表

实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。

3、按图接线

根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先串联主回路，再接并联支路。

为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。

4、起动电机，观察仪表

在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。

如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障;如果一切正常，即可正式开始实验。

5、测取数据

预习时对电机实验方法及所测数据的大小做到心中有数。

正式实验时，根据实验步骤逐次测取数据。

6、认真负责，试验有始有终

实验完毕，须将数据交指导教师审阅，经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。

三、实验报告

实验报告是根据实验数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。

实验报告包括以下内容：

1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期

2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。

3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表两程，电源端编号等。

4）数据的整理和计算。

5）根据数据进行计算和分析，说明实验结果与结论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。

实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。

6）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导老师批阅。

第二章三相异步电动机实验

2-1三相异步电动机的点动实验

一、实验目的：

1、了解交流接触器、热继电器和按钮的结构及其在控制电路中的应用。

学习异步电动机基本控制电路的连接。

2、学习接触器、按钮、熔断器、热继电器的使用方法。

3、掌握三相异步电动机的负载实验的方法。

二、预习内容：

复习异步电动机具有点动控制电路的工作原理。

三、实验仪器和设备：

1、交流接触器，2、钳式万用表

3、按钮，4、三相异步电动机，

5、熔断器，6、三相空气开关

7、电工工具

四、实验原理：

1、继电接触器控制大量应用于对电动机的启动、停止、正反转、调速、制动等控制。

从而使生产机械按规定的要求动作；同时，也能对电动机和生产机械进行保护。

2、图是异步电动机点动的控制电路。

五、实验内容和步骤：

1、在实验柜内找到交流接触器，熔断器等，了解其结构及动作原理。

2、通过实验，掌握基本电路的接线方法。

3、按图接入具有点动控制的电路，经老师检查允许后再由老师送电（电动机暂不接入）。

六、实验总结与思考：

1、电路中自锁点起什么作用？

2、怎样选择适合的元器件？

3、如何选用导线？

2-2三相异步电动机的正、反转实验

一、实验目的：

1、了解交流接触器、热继电器和按钮的结构及其在控制电路中的应用。

2、学习异步电动机基本控制电路的连接。

二、预习内容：

复习异步电动机正反转控制电路的工作原理。

三、实验仪器和设备：

1、交流接触器2、热继电器

3、按钮4、三相异步电动机

5、熔断器6、三相空气开关

7、电工工具8、钳式万用表

四、实验线路及原理：

1、因要求电动机实现正反转运行，故采用正反两个接触器KM1A和KM1B以通、断电路和改变电源相序，采用熔断器和空气开关分别实现短路保护和过载保护。

2、下图是异步电动机正、反转控制电路。

五、实验内容和步骤：

1、在实验柜内找到交流接触器等，了解其结构及动作原理。

2、通过实验，掌握基本电路的接线方法，即用1.5mm黑色导线接主电路（电动机暂不接入），用1mm红色导线接控制电路。

3、异步电动机正、反转线路连接好后，经老师检查后由老师送电。

六、实验总结与思考：

1、怎样根据控制线路选择合适的电机？

2、此电路若需限位保护，限位开关接在何处？

3、如果同一电器元件的常开、常闭靠的很近，且分别接在电源的不同相上会发生什么情况？

3-3三相异步电动机Y—△启动控制电路

一、实验目的：

1、了解时间继电器的结构、原理及使用方法。

2、掌握异步电动机Y—△启动控制电路的工作原理及接线方法。

二、预习内容：

复习异步电动机Y—△启动控制电路的工作原理。

三、实验仪器和设备：

1、交流接触器2、热继电器

3、按钮4、三相异步电动机（△接法）　　5、熔断器6、时间继电器

7、电工工具8、钳式万用表

四、实验原理及线路：

1、电路工作情况：

合上电源开关QM3，按下启动SB3A，KM3C通电，随即KM3D通电并自锁，电动机接成Y联结，接入三相电源进行减压启动，同时KT通电，经一段时间延时后，KT常闭触点断开，KM3C断电释放，电动机中性点断开；另一对KT常开触点延时闭合，KM3E通电并自锁，电动机接成△联结运行。

同时KM3E常闭触点断开，使KM3C、KT在电动机△联结运行时处于断电状态，使电路工作更可靠。

2、下图是异步电动机Y—△启动的控制电路。

　五、实验内容和步骤1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法，特别要看清时间继电器的类型。

2、用1.5mm黑色导线接好主回路（电动机暂不接入）用1mm红线接好控制电路，经老师检查后由老师通电进行下列操作。

3、合上QM3，按下SB3A，观察各电气元件之动作，注意在转速上升过程中，是否听到时间继电器延时开关触点通断的声音，待电机平稳后，按下SB3C电机应可靠停车。

4、符合要求后接入电机，调节KT的延时，观察其动作时间和电动机的启动情况。

六、实验总结：

1、异步电动机Y—△启动控制电路有何优点、缺点？

适用于什么情况。

2、若把时间继电器的延时常开与常闭触点接错，电路工作状态会怎样？

3、分清通电延时与断电延时的区别，自行设计一个用断电延时继电器控制的星-三角降压启动电路。

4、时间继电器KT的延时太短有何影响？

第二章PLC控制三相异步电动机实验

3-1PLC控制三相异步电动机点动实验

一、实验目的

1、掌握电机点动主回路的接线。

2、学会用可编程控制器实现电机点动启动过程的编程方法

二、预习要点

1、复习异步电动机具有点动控制电路的工作原理

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　

5、熔断器6、欧姆龙PLC可编程控制器

7、电工工具

四、实验原理

1、继电接触器控制大量应用于对电动机的启动、停止、正反转、调速、制动等控制。

从而使生产机械按规定的要求动作；同时，也能对电动机和生产机械进行保护但是使用起来不灵活也很麻烦。

2、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、用1.5mm黑线接好主回路（电动机暂不接入）用1mm蓝线接好控制电路，经老师检查后进行操作。

3、把电动机点动程序写入PLC可编程控制器中，下面列举所用型号PLC程序梯形图和PLC原理图，主电路图见2-1中所示。

PLC输入原理图

所有按钮就是按照以上原理图接入PLC各点，以实现控制。

输入信号梯形图

PLC输出原理图

PLC的输出点控制中间继电器和指示灯的运行

输出信号梯形图

六、实验总结：

1、熟练运用PLC编程软件，动手将PLC与PL通讯，实现上传下载程序。

2、PLC可编程控制器应怎样选择？

如果选用220V输出的PLC是否可以？

3、根据实验要求，另外自行选择一种PLC重新设计一个程序，以达到实验要求。

3-2PLC控制三相异步电动正反转实验

一、实验目的

1、掌握电机正反转主回路的接线。

2、学会用可编程控制器实现电机正反转过程的编程方法

二、预习要点

1、复习异步电动机具有正反转控制电路的工作原理

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　

5、熔断器6、欧姆龙PLC可编控制器

7、电工工具

四、实验原理

1、继电接触器控制大量应用于对电动机的启动、停止、正反转、调速、制动等控制。

从而使生产机械按规定的要求动作；同时，也能对电动机和生产机械进行保护但是使用起来不灵活也很麻烦。

2、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、用1.5mm黑线接好主回路（电动机暂不接入）用1mm红线接好控制电路，经老师检查后进行操作。

3、把电动机点动程序写入PLC可编程控制器中，下面列举所用型号PLC程序梯形图，主电路图见2-2，PLC原理图见3-1所示。

输入信号梯形图

输出信号梯形图

六、实验总结：

1、对于PLC输入/输出点应怎样控制其点数？

2、PLC还留有很多预备点，同学们可根据要求，自行设计其他实验，编写其他实验程序。

3-3PLC控制三相异步电动机的Y—△启动实验

一、实验目的

1、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。

2、学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法

二、预习要点

1、复习异步电动机具有星/三角换接启动电路的工作原理

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　

5、熔断器6、欧姆龙PLC可编控制器

7、电工工具

四、实验原理

1、继电接触器控制大量应用于对电动机的启动、停止、正反转、调速、制动等控制。

从而使生产机械按规定的要求动作；同时，也能对电动机和生产机械进行保护但是使用起来不灵活也很麻烦。

2、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

由于电机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较为严重的电弧现象，如果电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。

用PLC来控制电机则可避免这一问题。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、用1.5mm黑线接好主回路（电动机暂不接入）用1mm蓝线接好控制电路，经老师检查后进行操作。

3、把电动机点动程序写入PLC可编程控制器中，下面列举所用型号PLC程序梯形难图，主电路图见2-3。

4、合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时几秒后自动换接到三角形连接运转（延时时间看PLC程序设计时所定，可随意对延时时间进行修改）。

输入信号梯形图

输出信号梯形图

六、实验总结：

1、PLC控制与继电器控制有什么区别？

主要的优点在哪里？

2、仔细研究此PLC程序，学会合理运用PLC的中间变量。

3、根据要求重新编写一个断电延时的星-三角启动程序。

第四章PLC+触摸屏控制实验

4-1PLC+触摸屏控制三相异步电动机点动实验

一、实验目的

1、掌握电机点动主回路的接线；

2、学会用可编程控制器实现电机点动过程的编程方法；

3、学会用欧姆龙触摸屏控制各部分动作。

二、预习要点

1、复习异步电动机具有正反转控制电路的工作原理；

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用；

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义；

4、学习触摸屏的各种功能菜单及画面编辑。

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　

5、熔断器6、欧姆龙PLC可编控制器

7、电工工具8、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏

四、实验原理

1、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

2、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏能支持超过二十多个厂商的PLC，可同时支持两个通讯口连接两台不同或者相同的控制器。

此触摸屏提供人机编辑软件具有离线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确计算机不接入控制器）和在线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确）。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、熟练使用触摸屏中的画面编辑软件，并熟悉画面中的各元件功能，下图是此触摸屏的编辑画面；

3、在计算机此画面下将画面程序编辑好后导入PLC及触摸屏中；

4、用1.5mm黑线接好主回路（电动机暂不接入）用1mm蓝线接好控制电路，经老师检查后进行操作。

5、把电动机点动程序写入PLC可编程控制器中，同时须把触摸屏程序也编辑在可编程控制器中，下图是触摸屏控制画面，主电路图见2-1，PLC程序梯形图见3-1

6、通过触摸屏上的按钮即可实现电机的点动功能。

六、实验总结：

1、学会PC与PLC、PC与触摸屏之间的通讯，实现程序的正常上传下载。

2、触摸屏画面可以完全根据工作需要自行设计？

请根据本程序重新设计一款自己觉得喜欢的触摸屏风格。

4-2PLC+触摸屏控制三相异步电动机正反转实验

一、实验目的

1、掌握电机正反转主回路的接线；

2、学会用可编程控制器实现电机正反转过程的编程方法；

3、学会用欧姆龙触摸屏控制各部分动作。

二、预习要点

1、复习异步电动机具有正反转控制电路的工作原理；

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用；

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义；

4、学习触摸屏的各种功能菜单及画面编辑。

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　5、熔断器6、欧姆龙PLC可编程控制器

7、电工工具8、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏

四、实验原理

1、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

2、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏能支持超过二十多个厂商的PLC，可同时支持两个通讯口连接两台不同或者相同的控制器。

此触摸屏提供人机编辑软件具有离线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确计算机不接入控制器）和在线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确）。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、用粗线接好主回路（电动机暂不接入）用细线接好控制电路，经老师检查后进行操作。

3、把电动机正反转程序写入PLC可编程控制器中，同时从计算机中把触摸屏编辑画面也导入触摸屏中，触摸屏控制电机画面见4-1，主电路图见2-2，PLC程序梯形图见3-2

4、下图是触摸屏各种功能设定画面

4、触摸屏不仅可以完成电机的正反转功能，还可以通过设定时间，密码，对比度等使整个触摸屏看上去更加美观和完善，使用起来更加方便。

六、实验总结：

1、仔细研究PLC程序与触摸屏的按点是怎么关联的？

2、在触摸屏上可以设置一些报警信息，这样就可以通过触摸屏的信息来诊断复杂工程的故障，这是触摸屏存在的最大亮点。

请根据本程序设计几个常用报警诊断。

4-3PLC+触摸屏控制三相异步电动机Y—△实验

一、实验目的

1、掌握电机星-三角主回路的接线。

2、学会用可编程控制器实现电机星-三角过程的编程方法

3、学会用欧姆龙触摸屏控制各部分动作。

二、预习要点

1、复习异步电动机具有星-三角控制电路的工作原理；

2、复习PLC的主要部件及各部分部件的主要作用；

3、复习可编程控制器的最基本编程语言梯形图和指令表，并熟悉各指令的含义；主要复习定时器的指令用法；

4、学习触摸屏的各种功能菜单和画面编辑。

三、实验仪器和设备

1、交流接触器2、中间继电器

3、按钮4、三相异步电动机　　5、熔断器6、欧姆龙PLC可编控制器

7、电工工具8、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏

四、实验原理

1、PLC的编程序采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，而且只要有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试；而且PLC维修方便有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作情况、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

2、欧姆龙NTZ-Designer触摸屏能支持超过二十多个厂商的PLC，可同时支持两个通讯口连接两台不同或者相同的控制器。

此触摸屏提供人机编辑软件具有离线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确计算机不接入控制器）和在线模拟功能（当使用者编辑与编译完人机的程序后直接使用计算机进行模拟人机画面动作是否正确）。

五、实验内容和步骤

1、检查电气元件质量情况，了解其使用方法。

2、用粗线