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PLC 控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

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PLC 控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.學(xué)習(xí)和掌握PLC的實(shí)際操作和使用方法;

2.學(xué)習(xí)和掌握PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)方法;3.學(xué)習(xí)和掌握PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)方法;4.學(xué)習(xí)和掌握PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場接線與軟硬件調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

三相異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組接入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁力,在感應(yīng)電流和電磁力的共同作用下,轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是通過改變定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的方向來實(shí)現(xiàn)的,而旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向只需改變?nèi)喽ㄗ永@組任意兩相的電源相序就可實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示為PLC控制異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)原理電路。

圖2.1PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)原理圖

左邊部分為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的主回路。由圖2.1可知:如果KM5的主觸頭閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),那么KM6主觸頭閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)則反轉(zhuǎn),但KM5和KM6的主觸頭不能同時(shí)閉合,否則電源短路。

右邊部分為采用PLC對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制的控制回路。由圖可知:正向按鈕接PLC的輸入口X0,反向按鈕接PLC的輸入口X1,停止按鈕接PLC的輸入口X2;繼電器KA4、KA5分別接于PLC的輸出口Y33、Y34,KA4、KA5的觸頭又分別控制接觸器KM5和KM6的線圈。

實(shí)驗(yàn)中所使用的PLC為三菱FX2N系列晶體管輸出型的,由于晶體管輸出型的輸出電流比較小,不能直接驅(qū)動(dòng)接觸器的線圈,因此在電路中用繼電器KA4、KA5做中間轉(zhuǎn)換電路。

在KM5和KM6線圈回路中互串常閉觸頭進(jìn)行硬件互鎖,保證軟件錯(cuò)誤后不致于主回路短路引起斷路器自動(dòng)斷開。

電路基本工作原理為:合上QF1、QF5,給電路供電。當(dāng)按下正向按鈕,控制程序要使Y33為1,繼電器KA4線圈得電,其常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM5的線圈得電,主觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)按下反向按鈕,控制程序要使Y34為1,繼電器KA5線圈得電,其常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM6的線圈得電,主觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.?dāng)嚅_QF1、QF5,按圖2.2接線(為安全起見,虛線框外的連線已接好);2.在老師檢查合格后,接通斷路器QF1、QF5;

3.運(yùn)行PC機(jī)上的工具軟件FX-WIN,并使PLC工作在STOP狀態(tài);4.輸入編寫好的PLC控制程序并將程序傳至PLC;

5.使PLC工作在RUN狀態(tài),操作控制面板上的相應(yīng)按鈕,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。在PC機(jī)上對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控,同時(shí)觀察繼電器KA4、KA5和接觸器KM5、KM6的動(dòng)作以及主軸的旋轉(zhuǎn)方向,調(diào)試并修改程序直至正確;

6.重復(fù)4、5步驟,調(diào)試其它實(shí)驗(yàn)程序。

圖2.2實(shí)驗(yàn)接線圖

四、實(shí)驗(yàn)說明及注意事項(xiàng)

1.本實(shí)驗(yàn)中,繼電器KA4、KA5的線圈控制電壓為24VDC,其觸點(diǎn)5A220VAC(或5A30VDC);接觸器KM5、KM6的線圈控制電壓為220VAC,其主觸點(diǎn)25A380VAC。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制是通過正、反向接觸器KM5、KM6改變定子繞組的相序來實(shí)現(xiàn)的。其中一個(gè)很重要的問題就是必須保證任何時(shí)候、任何條件下正反向接觸器KM5、KM6都不能同時(shí)接通,否則會(huì)造成電源相間瞬時(shí)短路。為此,在梯形圖中應(yīng)采用正反轉(zhuǎn)互鎖,以保證系統(tǒng)工作安全可靠。

3.接線和拔線時(shí),請(qǐng)務(wù)必?cái)嚅_QF5;

4.QF5合上后,請(qǐng)不要用手觸摸接線端子;

5.請(qǐng)務(wù)必不能將導(dǎo)線一端接入交流電源、交流電機(jī)、KM5、KM6的接線端子上,另一端放在操作臺(tái)上而合上QF5。

6.通電實(shí)驗(yàn)時(shí),請(qǐng)不要用手觸摸主軸。五、實(shí)驗(yàn)用儀器工具

PC機(jī)1臺(tái)PLC1臺(tái)編程電纜線1根三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)斷路器(QF1、QF5)2個(gè)接觸器(KM5、KM6)2個(gè)繼電器(KA4、KA5)2個(gè)按鈕3個(gè)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線若干六、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

1.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,復(fù)習(xí)教材的相關(guān)章節(jié);

2.熟悉三菱FX2N編程工具、編程方法以及調(diào)試監(jiān)控方法;

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路,編寫好如下實(shí)驗(yàn)程序(梯形圖、指令代碼均可):

1)按“正向”按鈕,主軸正轉(zhuǎn),按“反向”按鈕,主軸反轉(zhuǎn)。但主軸由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)必須先停止;

2)無論主軸處于何種狀態(tài)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止),按“正向”按鈕,主軸正轉(zhuǎn),按“反向”按鈕,主軸反轉(zhuǎn)。

3)改變“正向”、“反向”、“停止”按鈕與PLC輸入接口的連接對(duì)應(yīng)的程序。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

畫出調(diào)試好的程序梯形圖,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。八、思考題

1.試比較繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理的異同點(diǎn)。

2.請(qǐng)說明本實(shí)驗(yàn)中繼電器的線圈工作電壓和接觸器的線圈工作電壓分別是多少?3.試比較可編程控制器的三種輸出接口:晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式、繼電器輸出方式的工作原理異同點(diǎn)。

4.能否將接觸器KM5,KM6的線圈直接接至PLC的輸出端Y33、Y34(注:本實(shí)驗(yàn)所用的PLC為FX2N-80MT,其輸出接口為晶體管型)?

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機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)

三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

重慶理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

機(jī)電液控制實(shí)驗(yàn)室201*年5月

學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則

1.學(xué)生應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和約定的時(shí)間,準(zhǔn)時(shí)上實(shí)驗(yàn)課,不得遲到早退。2.實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康、步驟、原理,預(yù)習(xí)有關(guān)的理論知識(shí),并接受實(shí)驗(yàn)教師的提問和檢查。

3.進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度。不得高聲喧嘩和打鬧,不準(zhǔn)抽煙、隨地吐痰和亂丟雜物。

4.做實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格遵守儀器設(shè)備的操作規(guī)程,愛護(hù)儀器設(shè)備,服從實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員指導(dǎo)。未經(jīng)許可不得動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的儀器設(shè)備及其它物品。

5.實(shí)驗(yàn)中要細(xì)心觀察,認(rèn)真記錄各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)。不準(zhǔn)敷衍,不準(zhǔn)抄襲別組數(shù)據(jù),不得擅自離開操作崗位。

6.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須注意安全,防止人身和設(shè)備事故的發(fā)生。若出現(xiàn)事故,應(yīng)立即切斷電源,及時(shí)向指導(dǎo)教師報(bào)告,并保護(hù)現(xiàn)場,不得自行處理。

7.實(shí)驗(yàn)完畢,應(yīng)主動(dòng)清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查儀器設(shè)備、工具、材料和實(shí)驗(yàn)記錄后方可離開。

8.實(shí)驗(yàn)后要認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,包括分析結(jié)果、處理數(shù)據(jù)、繪制曲線及圖表。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)交指導(dǎo)教師批改。

9.在實(shí)驗(yàn)過程中,由于不慎造成儀器設(shè)備、器皿、工具損壞者,應(yīng)寫出損壞情況報(bào)告,并接受檢查,由領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)情況進(jìn)行處理。

10.凡違反操作規(guī)程,擅自動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的儀器設(shè)備、私自拆卸儀器而造成事故和損失的,肇事者必須寫出書面檢查,視情節(jié)輕重和認(rèn)識(shí)程度,按學(xué)院有關(guān)規(guī)定予以賠償。

重慶理工大學(xué)

說明

1.同學(xué)可以登錄學(xué)校的“實(shí)驗(yàn)選課系統(tǒng)”(從學(xué)校首頁登陸:syxk.cqit.edu.cn或從數(shù)字校園登錄),自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇。希望同學(xué)們能在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開放的時(shí)間內(nèi)盡早進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約(預(yù)約時(shí)間必須比實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間提前3天),因?yàn)閷W(xué)生數(shù)量比較多,如果某實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開放的時(shí)間內(nèi)同學(xué)未能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約,則錯(cuò)過該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),補(bǔ)做就要在該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下一次開放時(shí)進(jìn)行。2.如有什么問題,同學(xué)可以撥打電話62563127聯(lián)系張君老師。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:

1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告嚴(yán)禁抄襲,如發(fā)現(xiàn)報(bào)告雷同,抄與被抄雙方均不給成績。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須在下課前交指導(dǎo)老師檢查,并簽字。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須附上有老師簽字的數(shù)據(jù)記錄(原件)

3.上課前,請(qǐng)做好預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)課下課前批改完預(yù)習(xí)題并給出預(yù)習(xí)成績。

4.本實(shí)驗(yàn)按時(shí)點(diǎn)名,遲到者考勤分為0分。

5.實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)完成后的一周內(nèi)(截止時(shí)間下午5點(diǎn))。

三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制實(shí)驗(yàn)(4H)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉異步三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的原理。2.讀懂電路圖,進(jìn)行接線及操作練習(xí)。

3.了解控制系統(tǒng)中各種保護(hù)及自鎖、互鎖環(huán)節(jié)的作用。

4.進(jìn)一步學(xué)習(xí)X_Builder軟件的應(yīng)用,學(xué)會(huì)進(jìn)行PLC程序的調(diào)試。5.了解艾默生公司EC10系列PLC的基本指令。6.學(xué)習(xí)分析故障、排除故障的方法。

二.實(shí)驗(yàn)簡介

機(jī)床的工作部件常需要作兩個(gè)相反方向的運(yùn)動(dòng),大都靠三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理很簡單,只要將三相異步電動(dòng)機(jī)的三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào),就可以使三相異步電動(dòng)機(jī)反相運(yùn)行轉(zhuǎn)。

本實(shí)驗(yàn)將三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)作設(shè)計(jì)為:按下起動(dòng)按鈕,三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),10s鐘后三相異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)反轉(zhuǎn);有不同按鈕單獨(dú)控制正、反轉(zhuǎn)的停止,主電路不受影響;當(dāng)按下急停按鈕時(shí),三相異步電動(dòng)機(jī)停止且電路斷電,需重新起動(dòng)才能再次工作。

傳統(tǒng)上,是用接觸器直接實(shí)現(xiàn)這一過程的,電路原理圖可參照教科書。本實(shí)驗(yàn)采用PLC控制三相異步三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn),電路連接參照樣板接線。

三.實(shí)驗(yàn)器材:

計(jì)算機(jī)、機(jī)電液綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、多功能電源板、繼電器應(yīng)用板、傳感器應(yīng)用板、

可編程控制器主機(jī)板、可編程控制器輸入板、三相交流異步電機(jī)、導(dǎo)線

四.實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容

(一)檢查、熟悉實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備:

熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的所有實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備的性能、用法。

(1)熟悉BZSK-I型數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及各功能模塊元件:空氣開關(guān)、保險(xiǎn)、AC380V、

AC220V、DC24V電源輸出、電壓顯示,PLC主機(jī)、繼電器、按鈕、開關(guān)、交流接觸器等,由于實(shí)驗(yàn)有強(qiáng)電連接,為了保證人身安全和實(shí)驗(yàn)器材的完好,請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)之前詳細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,未經(jīng)指導(dǎo)老師檢查、允許之前切不可擅自通電!違者承擔(dān)一切后果!

(2)對(duì)PLC的具體接線參照實(shí)物樣板接線繪出電氣原理圖及輸入輸出接線說明表并接

線。由于PLC是精密設(shè)備,在連線時(shí)一定要準(zhǔn)確,輸入、輸出的接線最好用不同顏色的導(dǎo)線進(jìn)行區(qū)分。接線完成后一定要在指導(dǎo)老師檢查之后才可通電!

(3)計(jì)算機(jī)(附帶RS232數(shù)據(jù)線一根):利用計(jì)算機(jī)編寫PLC的梯形圖程序,并通過RS232

數(shù)據(jù)線傳送到PLC中執(zhí)行。

(二)組接電路:

本實(shí)驗(yàn)的電氣控制回路比較復(fù)雜,而且涉及強(qiáng)電、弱電的混合連接,實(shí)驗(yàn)設(shè)備也比較精密,這就要求我們接線時(shí)一定要仔細(xì)檢查,切不可在未檢查確認(rèn)無誤之前通電。

(1)主電路連接:按照電氣控制回路原理圖連接電路,輸入的三相電源從多功能電源板上引入,多功能電源板自帶保險(xiǎn)和空氣開關(guān),使用繼電器應(yīng)用板上的交流接觸器和熱繼電器。(2)控制電路連接:控制電路的電壓是不相同的,在接線之前一定要區(qū)分開來,切不可接錯(cuò)。注:PLC內(nèi)部的電壓是DC24V,在PLC主機(jī)板上已經(jīng)接好。

PLC的輸入控制電壓都是DC24V,采用共陽接法,所有輸入端的COM端子都接至DC24V的+極,控制開關(guān)應(yīng)串在DC24的-極與PLC的輸入端子之間。

PLC的輸出接線比較復(fù)雜,應(yīng)特別注意!在讀懂電氣控制回路原理圖之前切不可接線!PLC輸出端子接線情況:直接控制交流接觸器的線圈,其電壓為DC24V,接口地址自己定義,與它串聯(lián)的PLC輸出COM端應(yīng)接至DC24V。

在電路連接過程中應(yīng)對(duì)照電氣控制回路原理圖和輸入、輸出端子接線說明,連接完成后,一定要進(jìn)行多次校對(duì)、確認(rèn)。

實(shí)驗(yàn)完成之后,拆除電路,將器材清點(diǎn)無誤后,放回原處,并告知指導(dǎo)老師檢查。

(三)PLC程序:

PLC編程是一項(xiàng)較復(fù)雜的工作,在編程之前應(yīng)閱讀艾默生PLC的操作手冊(cè)和編程手冊(cè);理解PLC接口地址的含義和梯形圖表示的意義;熟悉編程軟件X_Builder的編程界面和編程方法;掌握幾種重要的編程指令。

(1)在X_Builder環(huán)境下繪制出梯形圖;蛘{(diào)用計(jì)算機(jī)“D:\\實(shí)驗(yàn)課\\機(jī)電控制基礎(chǔ)\\電機(jī)PLC控制程序.mgt”文件中的梯形圖。

(2)梯形圖程序經(jīng)指導(dǎo)老師檢查同意后,接通PLC電源,傳送PLC程序。(3)觀測電機(jī)的動(dòng)作情況并按下表要求,做好記錄。

(四)程序調(diào)試及故障排除

1.先不向三相異步電動(dòng)機(jī)供電,操作按鈕,監(jiān)測PLC輸出指示燈是否正確點(diǎn)亮。若

不正確,應(yīng)排除故障。

2.向三相異步電動(dòng)機(jī)供電,再次操作按鈕,觀察三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作。若動(dòng)作不

正常,應(yīng)排除故障。

內(nèi)部已接好L1L2L3+V-V24VNL220VSB6SB5SB4SB3SB2SB124VDC+-COM010305070911010305NC000204060810000204NC0CHCOM010305070911INNC000204060810CHCH00COM20EDR101COM02COM040305COM07061CHOUTCPM2A10CH11CHNC0001020405070002NCNCNCCOMCOMCOM03COM06COM01031----SB1手動(dòng)啟動(dòng)2----SB2手動(dòng)正轉(zhuǎn)3----SB3手動(dòng)反轉(zhuǎn)4----SB4手動(dòng)急停5----SB5手動(dòng)正轉(zhuǎn)停止6----SB6手動(dòng)反轉(zhuǎn)停止

五.實(shí)驗(yàn)記錄(實(shí)驗(yàn)記錄與報(bào)告書一起交)

表1輸入/輸出接口地址定義表輸入/輸出名稱定義地址備注輸入輸出表2電磁鐵動(dòng)作順序表電磁鐵運(yùn)動(dòng)過程KM1KM2+:表示得電,-:表示失電表2各開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)表元件狀態(tài)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)停反轉(zhuǎn)停急停SB1SB2SB3SB4+:表示開關(guān)動(dòng)作,-:表示開關(guān)不動(dòng)作六.實(shí)驗(yàn)思考題及報(bào)告要求

1)2)3)4)

繪制實(shí)驗(yàn)中PLC電氣控制原理系統(tǒng)圖(三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制)。什么是互鎖控制,三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制為什么要采用互鎖控制。畫出梯形圖并說明PLC編程中用中間變量主要是什么,利用它編程有什么好處?

繪出實(shí)驗(yàn)過程中的三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序:功能要求,X0停止,X1手動(dòng)正轉(zhuǎn),X2手動(dòng)反轉(zhuǎn),X3自動(dòng)正反轉(zhuǎn)(先正轉(zhuǎn)5s,停止5s,反轉(zhuǎn)5s),Y0正轉(zhuǎn),Y1反轉(zhuǎn)。5)說明程序中使用的中間變量,及所起的功能作用。

6)說明如何實(shí)現(xiàn)手動(dòng)正轉(zhuǎn)、手動(dòng)反轉(zhuǎn)、自動(dòng)正反轉(zhuǎn)之間的互鎖。繪圖說明

七.注意事項(xiàng)

1.由實(shí)驗(yàn)老師檢查后才能開啟電源,接通電路。尤其是學(xué)有余力的同學(xué)在

運(yùn)行自己設(shè)計(jì)的程序、自己設(shè)計(jì)的電路時(shí),一定要征詢實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的意見,在老師同意,并檢查通過后,才可以進(jìn)行程序傳送,電路連接。并要在斷電的情況下才能進(jìn)行拆、接線。

2.由于三相異步電動(dòng)機(jī)的工作電壓為380V,因此在電源,尤其是強(qiáng)電電源

接通后不要用手接觸三相異步電動(dòng)機(jī)或?qū)嶒?yàn)臺(tái)。同學(xué)們一定要注意安全。

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