《电气控制与PLC》实训指导书上课讲义.docx

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《电气控制与PLC》实训指导书上课讲义

《电气控制与PLC》实训指导书

第一部分继电器-接触器控制

实训一工作台自动往复控制

一、实训目的

1、掌握实现三相异步电动机限位控制的方法。

2、熟悉常见低压电器。

3、培养电气线路安装操作能力

二、实训设备和元器件

1、电动机控制线路接线模拟板1块；

2、常用电工工具1套；

3、试车用三相异步电动机350w左右、380v1台；

4、BV1.0mm2导线（BVR0.75mm2）若干。

三、实训电路控制原理

1、限位控制线路

限位控制线路如图所示。

图中SQ为行程开关，又称限位开关，它装在预定的位置上，当运动部件移动到此位置时，装在部件上的撞块压下行程开关，使其常闭触头断开，控制回路被切断，电动机停止转动。

2、自动循环控制线路

工作台前进—后退自动循环控制线路如图所示。

线路的动作原理如下：

按下SB2，接触器KM1线圈通电，主触头闭合，电动机M正转，工作台向前运动。

当工作台前进到一定位置时，固定在工作台上的撞块压动行程开关SQ1（固定在床身上），其常闭触头打开，断开KM1的控制回路，同时SQ1的常开触头闭合，使KM2的线圈回路通电，KM2的主触头闭合，M因电源相序改变而变为反转，于是拖动工作台向后运动。

在运动过程中，撞块使SQ1复位。

当工作台向后运动到一定位置时，撞块又使行程开关SQ2动作，断开KM2线圈回路，接通KM1线圈回路，电动机又从反转变为正转。

工作台就这样往复循环工作。

按下SB1，KM1或KM2接触器断电释放，电动机停止转动，工作台停止。

SQ3和SQ4起极限保护作用。

四、实训操作内容及要求

1、在电动机控制线路安装模拟板上安装限位控制、工作台自动循环控制线路。

安装时要注意文明安全操作，保护好电器，接点要安装牢靠，接触良好。

2、每安装一个线路，经检查无误后，接入三相异步电动机，通电试运转。

仔细观察电器及电动机动作、运转情况，掌握正确的操作方法。

五、实训报告与考核要求

（一）实训报告

1、画出限位控制和工作台自动循环控制线路，并分析线路工作原理。

2、设计一个带点动的限位控制电路。

（二）考核要求

1、在规定时间内正确安装线路，且试运转成功，操作方法正确。

2、安装工艺达到基本要求，线头长短适当，接点牢靠，接触良好。

3、文明安全操作，没有电器损坏及安全事故。

实训二三相异步电动机Y—Δ减压起动控制

一、实训目的

1、掌握实现三相异步电动机限位控制的方法。

2、熟悉常见低压电器。

3、培养电气线路安装操作能力。

二、实训设备和元器件

1、电动机控制线路接线模拟板1块；

2、常用电工工具1套；

3、试车用三相异步电动机350w左右、380v1台；

4、BV7.0mm2,BVR0.75mm2导线若干。

三、实训电路控制原理

电动机Y—△减压起动控制方法只适用于正常工作时定子绕组为三角形（△）联结的电动机。

这种方法既简单又经济，使用较为普遍，但其起动转距只有全压起动时的1/3，因此，只适用于空载或轻载起动。

利用时间继电器可以实现Y—△减压起动的自动控制，典型线路如图所示，动作原理分析略。

四、实训操作内容及要求

1、在电动机控制线路接线练习板上安装手动控制Y—△减压起动线路和自动控制Y—△减压起动线路中的任意一个。

安装时注意文明安全操作，接点要牢靠，接触要良好。

2、安装完线路，检查无误后，接入三相异步电动机，通电试操作。

接入点动机前，要用万用表区分好电动机的三个定子绕组，同时要认真观察电动机及电器的运转及动作情况。

五、实训报告与考核要求

（一）实训报告

1、画出手动控制Y—△减压起动和自动控制Y—△减压起动的线路，并分析后者的动作原理。

2、自动控制Y—△减压起动电动机线路是否可以设计成其他形式，试设计一种。

（二）考核要求

1、在规定的时间内完成安装任务，且试运转成功，操作方法正确。

2、安装工艺达到基本要求，线头长短适当，接点牢靠，接触良好。

3、文明安全操作，没有损坏电器及违反安全规程。

二、PLC部分

本实训仅给出PLC控制题目及要求，由实训者自行设计PLC外部接线和应用程序，并反复进行程序的输入、修改、调试，直至得出正确的运行结果，意在提高创新和独立思考能力及综合素质。

题目一、工作台自动循环控制

1.实训目的

（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。

（2）利用符号表对POU（S7-200的三种程序组织单位指主程序、子程序和中断程序）进行赋值。

（3）掌握应用软件的编程方法。

（4）掌握程序注释的方法。

2.实训内容及要求

（1）设计工作台自动循环的PLC控制电路。

（2）连接PLC外部电路（使用通用器件板开关元器件）。

（3）输入梯形图程序。

（4）建立符号表，对POU赋值。

图1工作台自动循环

（5）为程序注释。

*I/O分配、符号表及注释参考：

I0.0SB1正向起动按钮I0.5SQ3前进位置检测

I0.1SB2反向起动按钮I0.6SQ4前进位置保护

I0.2SB3停止开关Q0.0KM1正转接触器

I0.3SQ1起始位置检测Q0.1KM2反转接触器

I0.4SQ2起始位置保护

（6）编辑、编译及下载用户程序；

（7）动态调试和运行用户程序，显示运行结果。

注意：

程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。

3.实训设备

（1）计算机（编程器）1台；

（2）实验装置（含S7-20024点CPU）1台；

（3）实训板1块；

（4）连接导线若干。

4.实训内容与要求

（1）画出PLC外部（输入、输出）电路，并连接外部导线；

（2）首先接通个人计算机（编程器）电源，然后，接通可编程控制器（PLC）电源；

（3）编程及调试运行。

①设计PLC控制工作台自动循环的梯形图程序；

②选择CPU的工作方式（RUN或STOP）

③输入梯形图程序；

④建立符号表；

⑤为程序添加注释；

⑥程序的编译、下载；

⑦程序的调试和运行。

5.实训报告内容

（1）根据控制要求，画出程序流程框图；

（2）总结建立符号表的优点；

（3）详细记录、分析程序下载过程及运行时出现的问题。

6.思考练习

利用工程环境的条件，按本题的要求，实现对小功率单相交流异步电动机（M）的驱动，同时增加运行指示功能，画出控制原理图。

题目二智力竞赛抢答器

1.实训目的

（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法；

（2）掌握应用软件的编程方法；

（3）掌握应用符号地址编程的方法。

2.智力竞赛抢答器的要求

利用PLC控制系统设计1个4组的智力竞赛抢答器。

3.抢答器的控制要求

（1）在主持人侧，设置抢答指示电路和启动、复位按钮。

选手侧各设置1个抢答按钮。

（2）主持人按动启动按钮，可以进行一次抢答，黄色发光二极管作允许抢答指示。

（3）竟猜者抢答主持人所提的问题时，按动各自的抢答按钮。

（4）收到第1个抢答信号后，主持人侧红色发光二极管作抢答指示，数码管显示抢先1组的组别，主持人按下复位按钮，指示灯和数码管熄灭。

4.实训设备

（1）计算机（编程器）1台；

（2）实训装置（含S7-20024点CPU）1台；

（3）实验板1块；图2抢答器实验板

5.实训内容及要求

（1）设计PLC外部电路；

（2）使用通用器件板开关元器件和实验板连接PLC外部电路，采用符号地址、应用七段码指令编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）运行用户程序，观察程序运行结果。

6.思考练习

（1）指出影响系统响应速度的因素。

（2）利用CPU214PLC制成的抢答器，最多为几组？

试设计最多组时PLC的外部电路。

题目三电动机Y-△起动

1.实训目的

（1）用PLC控制电动机Y-△起动电路；

（2）通过实训，提高分析、解决问题的能力。

2.实训设备

（1）计算机（编程器）1台；

（2）实训装置（含S7-20024点CPU）1台；

（3）电动机Y-△起动实验模板1块；

（4）连接导线若干。

3.电动机Y-△起动要求图

（1）电动机M能实现正、反向Y-△启动。

（2）电气操作流程说明：

按动正向启动按钮SB2，KM1和KM4闭合（Y型起动），经3秒后KM4断开，KM3闭合，实现正向△型运行；按动反向启动按钮SB3，KM2和KM4闭合（Y型起动），经3秒后KM4断开，KM3闭合，实现正向△型运行，按停车按钮SB1，电动机M停止运行。

4.实训内容及要求

（1）根据电动机Y-△起动要求，设计PLC外部电路（配合通用器件板开关元器件）；

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路，编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）运行用户程序，观察程序运行结果。

5.思考练习

（1）若电动机M直接由正向运行转入反向运行（不用停车按钮），程序如何改动？

（2）结合实训过程和结果写出实训报告。

题目四自动送料装车系统

1.实训目的：

（1）了解工业生产过程中PLC控制方法；

（2）学会熟练使用PLC解决生产实际问题。

2.实训设备

（1）计算机（编程器）1台；

（2）实训装置（含S7-20024点CPU）1台；

（3）自动送料装车系统实训模板1块；

（4）连接导线若干。

3.自动送料装车系统的控制要求

初始状态：

绿灯（L1）亮，红灯（L2）灭，表示图4自动装车模拟控制板

允许汽车开进装料，此时，进料阀门（k1），料斗阀门（k2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。

当汽车到来时，检测开关S3接通（负载板上未设，可从通用器件板选取），红色信号灯L2亮，绿色L1灭，传送带驱动电动机M3运行；2秒后，电动机M2运行；再经过2秒钟M1运行，依次顺序起动送料系统。

电动机M3运行后，进料阀门K1打开料斗进料，料斗装满时，检测开关S1=1，进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够装满1车）；料斗出料阀门K2在M1运行及料满（S1=1）后，打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。

当装满汽车后，称重开关S2动作，料斗出料阀门K2关闭，同时电动机M3断电停止，2秒后M2停止，再过2秒M1停止，L1亮，L2灭，表示汽车可以开走。

4.实训内容及要求

（1）根据自动送料装车系统的控制要求，设计PLC外部电路，；

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路（配合通用器件板开关元器件），编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）运行用户程序，观察程序运行结果。

5.思考练习

（1）在原控制要求的基础上，增加每日装车次数统计功能。

（2）结合实训过程和结果写出实训报告。

题目五多种液体自动混合

1.实训目的

（1）结合多种液体自动混合系统，应用PLC技术对化工生产过程实施控制；

（2）学会熟练使用PLC解决生产实际问题。

2.实训设备

（1）计算机（编程器）1台；

（2）实训装置（含S7-20024点CPU）1台；

（3）多种液体自动混合实验模板1块；

（4）连接导线若干。

3.液体自动混合系统的控制要求

（1）液体自动混合系统的初始状态：

图5多种液体混合模拟控制板

在初始状态，容器为空，电磁阀Y1，Y2，Y3，Y4和搅拌机M以及加热元件R均为OFF，液面传感器L1，L2，L3和温度检测T均为OFF。

（2）液体混合操作过程：

按动启动按钮，电磁阀Y1闭合（Y1为ON），开始注入液体A，当液面高度达到L3时（L3为ON）→关闭电磁阀Y1（Y1为OFF），液体A停止注