电气控制技术与plc实验(1)

实验一 异步电动机起、停实验 一、实验目的 (1)加深理解接触器的工作原理； (2)掌握接触器合理选择的原则； (3)熟练掌握电机起停设计； (4)能够熟练进行安装、配线和调试。 控制。

二、实验所需设备及附件 序号 设 备 名 称 数 量 1 交流电动机 1台 2 接触器 1个 3 组合按钮 2个 4 指示灯 1个 5 断路器 1个（三相） 6 熔断器 1组 7 导线 若干 8 工具 若干 三、实验线路及原理 (1)利用接触器实现电动机启停控制 电气原理如图一所示，电动机起动时，合上电源开关QS，引入三相电源，按下按钮SB2，接触器KM 的线圈通电吸合，主触点KM 闭合，电动机M 接通电源起动运转。同时与SB2并联的常开触点KM 闭合。当手松开按钮后，SB2在自身复位弹簧的作用下恢复到原来断开的位置时，接触器KM 的线圈仍可通过KM 的常开触点使接触器线圈继续通电，从而保持电动机的连续运行。这种依靠接触器自身常开触点而使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的辅助触点称为自锁触点。 电动机停止时，只要按下停止按钮SB1，将控制电路断开即可。这时接触器KM 的线圈断电释放，KM 的常开主触点将三相电源切断，M 停止旋转。当手松开按钮后，SB1 的常闭触点在复位弹簧的作用下，虽又恢复到原来的常闭状态，但接触器线圈已不再能依靠自锁触点通电了，因为原来闭合的自锁触点早已随着接触器线圈的断电而断开了。 这个电路的特点是，起动、保持、停止，所以称为“起、保、停”控制电路。 图一 接触器控制电动机启停电气原理图 四、实验内容 (1)接触器得电吸合，观察主触点和辅助触点的动作情况； (2)观察组合按钮的触点情况； (3)根据电气原理图进行必要的接线，实现异步电动机起、停控制。

五、实验报告

(1)画出电气原理图，并分析系统的实际运行情况； (2)讨论、分析实验中出现的各种情况。 六、注意事项 (1) 合闸前需要检查： 1）主回路和控制回路已经接好，检查无误； 2）熔断管是否完好； (2) 严禁带电接线； (3) 由于未加过载保护，严禁自主给电动机加负载。 实验二、 基本逻辑指令实验 1,实验目的 通过实验了解和熟悉S7-200系列PLC的结构和外部接线方法，了解和熟悉STEP7-Mi-cro/WIN编程软件的使用方法及仿真软件的使用。 2，实验装置 （1） CPU模块1只，安装了STEP7-Mi-cro/WIN编程软件的计算机1台。 （2） PC/PPI编程电缆或PPI主站电缆1根。 （3） 数字量输入电路板1块。 数字量输入电路板上的小开关用来生产数字量输入信号，根据PLC的电源电压类型，其外部接线图可以参考图2-15或图2-16.PLC的输出量的状态用各输出点对应的LED来观察，调试程序时一般可以不接受实际的外部负载。 3，实验内容 在断电的情况下用编程电缆连接CPU的通信口和计算机的串行通信接口，经教师检查后给计算机和PLC通电。 （1） 起保护停电路实验 1） 打开STEP7-Mi-cro/WIN编程软件，执行菜单命令“文件”→“新建”，或点击工具条上最左边的“新建项目”图标，生成一个新的项目。 2） 执行菜单命令“PLC”→“类型”，设置PLC型号。 3） 用“检视”菜单选择PLC的编程语言，执行菜单命令“工具”→“选项”，在“一般”对话框的“一般”选项卡中，选择SIMATIC指令集和“国际”助记符集，还可以选择默认的程序编辑器。 4） 在主程序OB1中输入图A-1所示的梯形图程序。 5） 点击工具条中的“编译”或“全部编译”按钮，编译输入的程序。如果程序有错误，编译后将在输出窗口显示与错误有关的信息。双击显示的某一条错误，程序编辑器中的矩形光标将移到该错误所在的网络。必须改正程序中所有的错误，编译成功后，才能下载程序。 6） 设置通信参数（见10.1.2节），建立起计算机与PLC的通信连接。 7） 将CPU模块上的模式开关放在非STOP位置。点击工具条中的“下载”按钮，在下载对话框中选择要下载的模块，点击“下载”按钮，开始下载。 8） 下载成功后，点击工具栏中的“运行”按钮，用户程序开始运行，“RUN”LED亮。 断开数字量输入板上的全部输入开关，CPU模块上输入侧的LED全部熄灭。用接在端子I0,1和I0.2的开关模拟按钮的操作，将开关接通后马上断开，发出启动信号和停止信号，观察Q0.0对应的LED的状态。 （2） 复杂电路的实验 输入图A-2所示的梯形图程序，编译成功后下载和运行该程序。分别在梯形图和语句表方式用“程序状态”功能监视程序的运行情况。改变各有关输入点的状态，观察Q0.3和M1.0的状态是否符合图A-2的逻辑关系。

图A-1 梯形图 图A-2 梯形图 实验三、定时器计数器指令的编程实验 1、实验目的及实验装置见实验二 2、实验内容 （1）定时器的编程实验 输入图A-3所示的梯形图程序，编译成功后运行该程序。各定时器均为100ms定时器。用状态监视各定时器的输出位和当前值，通过接通和断开各定时器的IN输入电路和T5的复位电路，观察各定时器的定时器位和当前值的变化情况。 （2） 计数器的编程实验 输入图A-4所示的梯形图程序，编译成功后运行该程序。用状态表监视各计数器的输出位和当前值。接通和断开各计数器的计数输入电路和复位电路，观察各计数器的当前值和计数器位的变化情况。

图A-3 定时器 图A-4 计数器 实验四 基于PLC的电动机启停控制实验 一、实验目的 (1) 掌握PLC顺序控制电路的程序构成以及简单设计方法； (2) 熟悉PLC梯形图程序的编辑方法和S7-200编程软件的使用方法； (3) 熟练掌握电动机启停控制电路的设计； (4) 能够熟练进行安装、配线和调试，利用PLC及中间继电器、接触器等实现电动机启停控制。

二、实验所需设备及附件 序号 设 备 名 称 数 量 1 西门子S7-200 PLC 1台 2 交流电动机 1台 3 接触器 1个 4 中间继电器 1个 5 组合按钮 2个 6 指示灯 1个 7 断路器 1个（三相） 8 熔断器 1组 9 导线 若干 10 工具 若干 三、实验线路及原理 利用PLC实现电动机的启停控制 在本实验中，主要练习使用PLC来代替接触器，继电器等实现要求的控制功能，器电路原理图如图一所示。 (a)主电路 （b）PLC控制电路 图一 PLC控制电动机启停电气原理图

图二 PLC梯形图程序及输出波形 四、实验内容 (1)根据实验要求，利用S7-200编程软件STEP7-MicroWIN完成PLC程序的设计； (2)下载程序至PLC进行调试与仿真，直至程序能按实验要求运行； (3)根据电气原理图进行必要的接线，实现基于PLC的电动机启停控制。

五、预习要求 (1) 了解PLC的工作原理，以及外部连线方法； (2) 熟悉S7-200编程软件STEP7-MicroWIN的使用的方法和梯形图程序设计方法； (3) 复习电气原理图的分析与设计方法，完成基于PLC的电动机启停控制电路的设计；

六、实验步骤 (1)PLC梯形图程序设计与仿真： ①在PC机上打开STEP7-MicroWIN软件，新建项目，参考图二完成梯形图程序的设计，编译无错后下载到PLC中； ②在PLC中运行程序，依次输入I0.0,I0.1后观察输出Q0.0的状态，直至能与图二中的输出波形相吻合。 (2)连线，调试，运行，实现电动机启停控制：

①按图1的电气原理图，主回路和控制电路进行必要的接线，并检查继电器，接触器能否正常工作，并将将已调试好的PLC接入控制电路； ②连接好后上电之前应进行必要的检查，确定无误后方可接入交流电源并合上断路器； ③将PLC设为运行状态，按下SB1后电机能启动并保持运行，按下SB2后电机停转，观察PLC的输出以及接触器，继电器的工作情况，观察两个开关怎么通过PLC实现的控制作用。

七、实验报告 (1)画出电气原理图（包括主电路，PLC控制电路），并分析系统的实际运行情况； (2)讨论、分析实验中出现的各种问题。 (3)完成思考题

八、思考题 (1)根据实验内容，简述PLC控制系统与接触器—继电器控制系统各自的优缺点。 (2)控制电路中的中间继电器的作用是什么? (3)在设计梯形图程序时，处理常闭触点的输入信号时需要注意什么？ 图二中停止按钮为什么用常开开关？（见教材P50）

九、注意事项 (1) 合闸前需要检查： 1）主回路和控制回路已经接好，检查无误； 2）PLC经调试仿真后能正常实现实验要求； 3）熔断管是否完好； (2) 严禁带电接线； (3) 由于未加过载保护，严禁自主给电动机加负载。 实验五、基于PLC三相异步电动机控制实验 （设计性实验） 利用ＰＬＣ、继电器、接触器设计三相异步电动机顺序启动、反序停止控制系统。控制要求： （１）按下启动按钮后，两台电机按M1、M2的顺序隔10s启动；按下停止按钮后，两台电机按M2、M1的顺序隔10s停止。 （2）具有电流表、电压表指示接入电动机的电流和电压； （3）具有电源送电指示灯； （4）具有两台电动机运行指示灯 （5）设计梯形图、plc外部接线图及器件安装位置图。 （6）设计和安装调试过程中遇到的问题应做详细的记录和分析并写入实验报告。