机电传动与控制实验要求.docx
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机电传动与控制实验要求
机电传动与控制实验要求
实验要求：
1.实验分为两大部分，第一大部分需要4个学时完成，第二大部分需要4个学时完。
2.每小组4-5人，实验前需提交一份实验报告，主要内容包括：
实验的目的、实验方法、实验所需设备、实验步骤、实验用到程序。
3.实验完成后，请在实验报告后面继续完成每个实验的思考题，以及分析在做实验的过程中遇到那些问题，问题产生的原因和解决方法。
4.实验结束后一周内，请班长将班里同学的实验报告电子版收齐，统一刻录成光盘交给指导老师。
第一大类：
电气控制技术实验
实验一三相异步电机Y－△换接起动控制
一、实验目的
1.了解时间继电器的使用方法及在控制系统中的应用。
2.熟悉异步电动机Y－△降压起动控制的运行情况和操作方法。
二、原理说明
1.按时间原则控制电路的特点是各个动作之间有一定的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。
时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触点动作）具有一定的时间间隔。
此时间间隔可按需要预先整定，以协调和控制生产机械的各种动作。
时间继电器的种类通常有电磁式、电动式、空气式和电子式等。
其基本功能可分为两类，即通电延时式和断电延时式，有的还带有瞬时动作式的触头。
2．按时间原则控制鼠笼式电动机Y－△降压自动换接起动的控制线路如下图所示。
从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作△连接。
因此，所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。
该线路具有以下特点:
（1）接触器KM3与KM2通过动断触头KM3（5-7）与KM2（5-11）实现电气互锁，保证KM3与KM2不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。
（2）依靠时间继电器KT延时动合触头（11-13）的延时闭合作用，保证在按下SB1后，使KM2先得电，并依靠KT（7-9）先断，KT（11-13）后合的动作次序，保证KM2先断，而后再自动接通KM3，也避免了换接时电源可能发生的短路事故。
（3）本线路正常运行（△接）时，接触器KM2及时间继电器KT均处断电状态。
三、实验设备
序号
名称
数量
1
三相交流电源
1
2
三相鼠笼式异步电动机（DJ24）
1
3
交流接触器
2
4
时间继电器
1
5
按钮
1
6
热继电器
1
7
万用电表
1
8
切换开关
1
四、实验内容
1.手动控制Y－△降压起动控制线路。
按右图线路接线。
（1）开关Q2合向上方、使电动机为△接法。
（2）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机的转速。
（3）按控制屏停止按钮，切断三相交流电
源，待电动机停稳后，开关Q2合向下方，使电动机为Y接法。
（4）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源，观察电动机在Y接法直接起动时，电动机的转速。
（5）按控制屏停止按钮，切断三相交流电源，
（6）待电动机停稳后，操作开关Q2，使电动机作Y－△降压启动。
a.先将Q2合向下方，使电动机Y接，按控制屏启动按钮，使电动机转动。
b.待电动机接近正常运转时，将Q2合向上方△运行位置，使电动机正常运行。
实验完毕后，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。
2.接触器控制Y-△降压起动线路
按图线路接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。
（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源。
（2）按下按钮SB2，电动机作Y接法起动，注意观察起动时，电机的转速。
（3）待电机转速接近正常转速时，按下按钮SB2，使电动机为△接法正常运行。
（4）按停止按钮SB3，电动机断电停止运行。
（5）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。
3.时间继电器控制Y－△自动降压起动线路
（1）按图线路进行接线，先接主回路后接控制回路。
要求按图示的节点编号从左到右、从上到下，逐行连接。
（2）在不通电的情况下，用万用电表Ω档检查线路连接是否正确，特别注意KM2与KM3两个互锁触头是否正确接入。
经指导教师检查后，方可通电。
（3）开启控制屏电源总开关，按控制屏启动按钮，接通三相交流电源。
（4）按起动按钮SB1，观察电动机的整个起动过程及各继电器的动作情况，记录Y－△换接所需时间。
（5）按停止按钮SB2，观察电机及各继电器的动作情况。
（6）调整时间继电器的整定时间，观察接触器KM2、KM3的动作时间是否相应地改变。
（7）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。
五、实验注意事项
1.注意安全，严禁带电操作。
2.只有在断电的情况下，方可用万用电表Ω档来检查线路的接线正确与否。
六、思考题
1.采用Y－△降压起动对鼠笼电动机有何要求。
2.如果要用一只断电延时式时间继电器来设计异步电动机的Y－△降压起动控制线路，试问三个接触器的动作次序应作如何改动，控制回路又应如何设计？
3.控制回路中的一对互锁触头有何作用？
若取消这对触头对Y－△降压换接起动有何影响，可能会出现什么后果？
4.降压起动的自动控制线路与手动控制线路相比较，有哪些优点？
实验二三相异步电机带延时正反转控制
在继电接触控制实验挂箱中完成本实验。
一、实验目的
1.通过对三相鼠笼式异步电动机延时正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。
2.加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。
3.学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法。
二、原理说明
在鼠笼电机延时正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。
具有如下特点：
1.电气互锁
为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图6-24-1），以达到电气互锁目的。
2.电气和机械双重互锁
除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图6-24-2），以求线路工作更加可靠。
3.线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。
三、实验设备
序号
名称
数量
1
三相交流电源
1
2
三相鼠笼式异步电动机（DJ24）
1
3
交流接触器
3
4
按钮
2
5
热继电器
1
7
时间继电器
1
8
万用电表
1
四、实验内容
认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表Ω档检查各电器线圈、触头是否完好。
按下图接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。
实验步骤：
（1）开启控制屏电源总开关。
（2）按正向起动按钮SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。
（3）按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。
（4）调整时间继电器的整定时间，观察接触器KM1、KM2的动作时间是否相应地改变。
（5）再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。
（6）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。
实验三基于PLC的三相异步电机Y/△换接起动控制
在继电接触控制实验挂箱中完成本实验。
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起弧现象，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。
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、控制要求
触动启动按钮SB2后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转；触动停止按钮SB3后电机停止转动。
三、基于PLC的三相异步电动机星/三角换接启动控制实验接线图
PLC接线图电机接线图
四、动作过程分析
启动：
按启动按钮SB2，X000的动合触点闭合，M100线圈得电，M100的动合触点闭合，Y001线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Y003线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；同时定时器线圈T0得电，当启动时间累计达6秒时，T0的动断触点断开，Y003失电，接触器KM3断电，触头释放，与此同时T0的动合触点闭合，T1得电，经0.5秒后，T1动合触点闭合，Y002线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。
定时器T1的作用使KM3断开0.5秒后KM2才得电，避免电源短路。
停车：
按停止按钮SB3，X001的动断触点断开，M100、T0失电；M100、T0的动合触点断开，Y001、Y003失电。
KM1、KM3断电，电动机作自由停车运行。
过载保护：
当电动机过载时，热过载保护继电器FR的动断触点断开，电动机也停车。
注意：
接通电源之前，将三相电源模块的开关置于“关”位置，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。
第二类：
变频调速控制技术实验
实验一变频器功能参数设置与操作实验
在MF51变频器实验挂箱中完成此实验
一、实验目的
了解并掌握变频器面板控制方式与参数的设置
二、变频器面板图
三、基本功能参数一览表
参数
名称
表示
设定范围
单位
出厂设定值
0
转矩提升
P0
0~15%
0.1%
6%5%4%
1
上限频率
P1
0~120Hz
0.1Hz
50Hz
2
下限频率
P2
0~120Hz
0.1Hz
0Hz
3
基波频率
P3
0~120Hz
0.1Hz
50Hz
4
3速设定（高速）
P4
0~120Hz
0.1Hz
50Hz
5
3速设定（中速）
P5
0~120Hz
0.1Hz
30Hz
6
3速设定（低速）
P6
0~120Hz
0.1Hz
10Hz
7
加速时间
P7
0~999s
0.1s
5s
8
减速时间
P8
0~999s
0.1s
5s
9
电子过电流保护
P9
0~50A
0.1A
额定输出电流
30
扩展功能显示选择
P30
0,1
1
0
79
操作模式选择
P79
0~4，7，8
1
0
注意：
只有当Pr.30“扩展功能显示选择”的设定值设定为“1”时，变频器的扩展功能参数才
有效。
Pr.79------操作模式选择：
变频器的操作模式可以用外部信号操作，也可以用PU（旋钮、RUN键）操作。
任何一种操作模式都可固定或组合使用。
设定值
内 容
0
用PU/EXT键可切换PU（设定用旋钮、RUN键）操作或外部操作。
1
只能执行PU（设定用旋钮、RUN键）操作。
2
只能执行外部操作
3
运行频率
启动信号
·用设定用旋钮设定
·多段速选择
·4～20mA（仅当AU信号ON时有效）
外部端子（STF、STR）
4
外部端子信号（多段速、DC0～5V等）
RUN键
7
PU操作互锁（根据MRS信号的ON/OFF来决定是否可移往PU操作模式）
8
操作模式外部信号切换（运行中不可）根据X16信号的ON/OFF移往操作模式选择
Pr.53------频率设定操作选择
变频器的-频率设定可以用旋钮设定或调节。
显示
名 称
概 要
出厂时设定
P53
频率设定操作选择
可以用设定用旋钮象调节音量一样运行。
0:
设定用旋钮频率设定模式
1:
设定用旋钮音量调节模式
0
五、实验过程
1．设定频率运行（例：
在50Hz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。
2．参数设定（例：
把Pr.7的设定值从“5秒”改为“10秒”）。
操作步骤如下：
（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。
（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P7。
（5）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。
（7）按键完成设定值。
六、思考题
（1）设定频率时，有时会出现不能在设定的频率下运行，为什么？
找出问题并加以解决。
（2）能不能在运行中写入各个参数？
操作并记录结果。
实验二三相异步电机的变频开环调速
在MF51变频器实验挂箱中完成此实验
一、实验目的
1.进一步了解掌握变频器各参数的功能与设置方法
2.了解掌握三相异步电机的变频开环调速的方法
二、控制要求
使电机的转速随着变频器旋钮的旋转而时时改变
三、三相异步电机的变频开环调速实验面板
四、接线图
五、实验步骤
一）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。
1.
按键设定PU操作模式
2.
按键进入参数设置模式。
3.拨动设定用按钮，选择参数号码，直至监示用三位LED显示“P30”。
4.
按键读出现在设定的值。
（出厂时默认设定值为0）
5.拨动设定用按钮，把当前值增加到1。
6.
按键完成设定值。
7.重复步骤（4）、（5）、（6）、（7），把Pr.53设置为“1”。
把Pr.79设置为“1”。
8.
连续按两次按钮，退出参数设置模式。
9.
按按钮启动电机，旋转设定用按钮对电机速度进行调节观察。
二）接上转速传感器电源，连接电机与光电编码器以测量转速。
三）连接磁粉制动器及控制器相关连线以加制动载荷。
四）数据记录
确定磁粉制动器的磁粉制动力为0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5，分别调节变频器为不同的转速，记录转速，频率，画出转速及制动力曲线。
六、思考题
1.若要使频率上升最高为60Hz，参数如何设置？
2.若要使频率从0Hz上升最高为60Hz所用时间为15秒，参数如何设置？
3.分析制动力曲线的变化趋势及原因。
实验三基于PLC通信方式的变频器开环调速
在MF51变频器实验挂箱与继电接触控制实验挂箱中完成此实验
一、实验目的
1.熟悉变频器与PLC之间的通讯方式和接线方法。
2.掌握用PLC控制电机转速的方法。
二、控制要求
本实验中的SB1为启动/停止开关，SB2、SB3分别为加、减频率按钮。
触动一次SB1，使系统处于启动状态，再触动SB2、SB3对频率进行调节，电机的转速随之而改变。
再次触动SB1，电机停止转动。
三、系统接线图
四、实验步骤
（1）正确按接线图接好线后，接通PLC电源和变频器电源。
（2）按下表设置变频器参数。
Pr.30
Pr.79
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n10
n11
1
0
1
48
10
0
----
----
----
0
0
1
0
在改其他的参数时，要首先把n10改成0，然后掉电，再开电把变频器打开，再按PU键使变频器PU指示灯亮，然后改其他的参数，然后掉电。
把参数保存入变频器，然后上电，再改n10参数，然后在上电保存参数。
（注意：
不要改变频器的其它参数，容易出错。
更不要随意改变频率上限值，以免引发事故。
）
（3）程序写入。
打开GX软件，调出相应的实验参考程序，选择“在线”菜单下的“PLC写入”选项，进行程序的下载（由PC机进入PLC主机）。
注意：
写入程序的对话框中三项只需选中“程序MAIN”即可，写入完毕后PLC主机要断电一次，以确保参数的写入。
下载完毕后将主机切换到“RUN”位置。
（4）触动SB1、SB2、SB3，观察对电机转速的影响。
（注意：
当将PLC主机由“STOP”切换到“RUN”状态时，触动SB1，此时电机的初始转速默认为零，只有触动SB2按钮对频率进行加值，电机方才转动。
）
实验四基于PLC通信方式的变频器闭环定位控制
在MF51变频器实验挂箱中完成此实验
一、实验目的
了解并掌握PLC高速计数定位的方法
二、控制要求
电机上同轴连旋转编码器，变频器控制电机。
变频器按照设定值工作，带动电机运行，同时电机带动编码盘旋转，电机每转一圈，从编码盘脉冲端输出500个脉冲信号到PLC的高速计数端X0，这样就可以根据计数器所计脉冲数计算出电机转数。
当计数器计数到设定阀值后执行减速程序段，控制电机减速至停止，完成定位控制。
三、系统接线原理图
四、电机转速曲线
注意：
上述“阀值”只是系统中的一个设定参数，它是根据大量实验所得到的一个数据，在实验过程中，可根据实际情况加以适当修改，以达到最佳的控制效果。
五、实验步骤
1.按下表对变频器进行参数设置：
Pr.8
Pr.30
Pr.79
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n10
n11
0
1
0
1
48
10
0
----
----
----
0
0
1
0
在改其他参数时，要首先把n10改成0，然后掉电，再开电把变频器打开，再按PU键使变频器PU指示灯亮，然后改其他参数，然后掉电。
把参数保存入变频器，然后上电，再改n10参数，然后在上电保存参数。
（注意：
不要改变频器的其它参数，容易出错。
更不要随意改变频率上限值，以免引发事故。
）
2．正确将导线连接完毕后，将程序下载至PLC主机，将“RUN/STOP”开关拨到“RUN”。
3．点击标准工具条上的“软件测试”快捷项（或选择“在线”菜单下“调试”项中的“软件测试”项），进入软件测试对话框。
（1）在“字软元件/缓冲存储区”栏中的“软元件”项中键入D10，设置D10的值，确定电机的起始转速。
输入设定值N,N为十进制数，为变频器设定的频率。
（如：
N=30，则变频器的设定起始频率为30Hz）。
建议频率设定不要过大或过小，否则电机将不易受到PLC的控制。
（2）在“字软元件/缓冲存储区”栏中的“软元件”项中键入D0，设置D0的值，确定电机的转数。
（如：
输入十进制数“100”，则电机将在启动的条件下转动100圈后停止运行）。
由于电机本身的性能以及变频器的特性，定位略有偏差。
（3）在位软元件中的软元件键入M0，由M0强制ON控制电机转动。
电机将在转动设定圈数后停止运行。
如想在此过程中让其停止，点击“强制OFF”便可。
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