实验一三相异步电动机启停控制实验.docx

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实验一三相异步电动机启停控制实验

实验一三相异步电动机启停控制实验

一、实验目的：

1．进一步学习和掌握接触器以及其它控制元器件的结构、工作原理和使用方法；

2．通过三相异步电动机的启、停控制电路的实验，进一步学习和掌握接触器控制电路的结构、工作原理。

二、实验内容及步骤：

图1-1为三相异步电动机的基本启停电路。

电路的基本工作原理是：

首先合上电源开关QF5，再按下“启动”按钮，KM5得电并自锁，主触头闭合，电动机得电运行。

按下“停止”按钮，KM5失电，主触头断开，电动机失电停止。

实验步骤：

1．按图1-1完成控制电路的接线；

2．经老师检查认可后才可进行下面操作！

3．合上断路器QF5，观察电动机和接触器的工作状态；

4．按下操作控制面板上“启动”按钮，观察接触器和电动机的工作状态；

5．按下操作控制面板上“停止”按钮，观察接触器和电动机的工作状态。

6．当未合上断路器QF5时，进行4和5步操作，观察结果。

图1-1三相异步电动机基本启停控制

三．实验说明及注意事项

1．本实验中，主电路电压为380VAC，请注意安全。

四．实验用仪器工具

三相异步电动机1台

断路器（QF5）1个

接触器（KM5）1个

按钮2个

实验导线若干

五．实验前的准备

预习实验报告，复习教材的相关章节。

六．实验报告要求

1．记录实验中所用异步电动机的名牌数据；

2．弄清QF5型号和功能；

3．比较实验结果和电路工作原理的一致性；

4．说明6步的实验结果并分析原因。

七．思考题

1．控制回路的控制电压是多少？

2．接触器是交流接触器，还是直流接触器？

接触器的工作电压是多少

3．如果将A点的连线改接在B点，电路是否能正常工作？

为什么？

4．控制电路是怎样实现短路保护和过载保护的？

5．电动机为什么采用直接启动方法？

实验二三相异步电动机正反转控制实验

一、实验目的：

1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法；

2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。

二、实验内容及步骤：

本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2。

图中：

正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。

继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y33、Y34。

其基本工作原理为：

合上QF1、QF5，PLC运行。

当按下正向按钮，控制程序使Y33有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y34有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。

实验步骤：

1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路

的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）；

2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5；

3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图；

　　4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC；

5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控

制。

在PC机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确；

6.记录运行结果。

图2-1主控电路

图2-2控制电路接线图

三．实验说明及注意事项

1．本实验中，继电器KA5、KA6的线圈控制电压为24VDC，其触点5A220VAC（或5A30VDC）；接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220VAC，其主触点25A380VAC。

2．三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。

其中一个很重要的问题就是必须保证任何时候、任何条件下正反向接触器KM5、KM6都不能同时接通，否则会造成电源相间瞬时短路。

为此，在梯形图中应采用正反转互锁，以保证系统工作安全可靠。

3．本实验中，主控电路的电压为380VDC，请注意安全！

四．实验用仪器工具

PC机1台

PLC1台

编程电缆线1根

三相异步电动机1台

断路器（QF1、QF5）2个

接触器（KM5、KM6）2个

继电器（KA5、KA6）2个

按钮3个

实验导线若干

五．实验前的准备

1．预习实验报告，复习教材的相关章节；

2．根据图2-1、图2-2画出梯形图，并写出指令代码。

六．实验报告要求

画出梯形图，写出指令代码，分析实验结果。

七．思考题

1.试比较继电器和接触器的结构及工作原理的异同点；

2.请说明本实验中继电器的线圈工作电压和接触器的线圈工作电压分别是多少？

3.试比较可编程控制器的三种输出接口：

晶体管输出方式、晶闸管输出方式、继电器输出方式的工作原理异同点；

4.能否将接触器KM5，KM6的线圈直接接至PLC的输出端Y33、Y34（注：

本实验所用的PLC为FX2N-64MT，其输出接口为晶体管型）？

实验三PLC控制三相异步电动机变频调速实验

一、实验目的

1.学习和掌握变频器的操作及控制方法；

2.测试三相异步电动机变频调速性能。

二、实验内容及步骤：

松下VFO变频器的操作模式分：

面板操作模式、外部操作模式以及混合操作模式三种。

面板操作模式是根据面板设定的启动信号和频率信号进行的运行方式；外部操作模式是根据外部的启动信号和频率信号进行的运行方式；混合操作模式是启动信号、频率信号分别由面板设定、外部设定（或分别由外部设定、面板设定）的运行方式。

变频器出厂时，已将操作模式设定为外部模式。

本实验采用外部操作模式（参数设置：

P08=2,P09=2）。

最大运行频率值采用出厂设定值50HZ。

通过变频器控制三相异步电动机，并由三相异步电动机带动工作台主轴在不同频率下运行，同时测量并记录一些相关参数如：

电压、速度等，从而得出三相异步电动机变频调速性能。

图3-1为VFO变频器外部操作模式连线图。

其中，PLC的电源由断路器QF1控制，VFO变频器的电源由断路器QF4和接触器KM4的主触头共同控制。

实验步骤：

1．学生根据图3-1接线（为安全起见，变频器和三相异步电动机的主控电路以及PLC外围的继电器KA4、接触器KM4输出线路已接好）；

2．征得老师同意后，合上断路器QF1和QF4，输入并运行PLC程序；

3．按“启动”按钮，接触器KM4的主触头闭合，变频器得电；

4．按“正向”按钮，Y10输出，电动机正转。

根据实验记录表调节电位器1的旋钮，使电动机在某一频率下运行。

按“复位”按钮，定时器开始定时10S，同时计数器C240开始计数，其速度为：

N（10S内主轴转数）×6。

记录正转时各频率所对应的电压值、速度值；

5．按“反向”按钮，Y11输出，电动机反转。

根据实验记录表调节电位器1的

旋钮，使电动机在某一频率下运行。

按“复位”按钮，定时器开始定时10S，同时计数器C240开始计数，其速度为：

N（10S内主轴转数）×6。

记录反转时各频率所对应的电压值、速度值；

6．按“停止”按钮，电动机停转；

实验记录表：

频率（HZ）

正转

反转

电压

（V）

速度

（r/min）

电压

（V）

速度

（r/min）

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

图3-1VFO变频器外部操作模式连线图

三．实验说明及注意事项

1．本实验中，电动机的工作电压为380VAC，请注意安全；

2．继电器接触器KM4的作用是给变频器上电，不可作为变频器的启停控制，否

则损坏变频器。

变频器的启停由对变频器的输入端5的控制来实现,变频器的正反转由对变频器的控制输入端6的控制来实现；

3．“主轴准停”为安装于主轴上的接近开关的一个常开触点，用于测量主轴的

旋转速度（r/min）。

X5作为高速计数输入端，与其相关联的内部高速计数器为C240。

四．实验用仪器工具

PC机1台

PLC1台

RS-232串行电缆线1根

变频器1台

三相异步电动机1台

断路器（QF1、QF4）2个

继电器（KA4）1个

接触器（KM4）1个

按钮5个

实验导线若干

五．实验前的准备

预习实验指导书及附录相关内容。

六．实验报告要求

1．画出PLC控制程序梯形图并写出相对应的指令代码；

2．分别画出正转和反转时的：

速度电压曲线（v/V），并分析之。

思考题

1．试说明三相异步电动机变频调速的工作原理；

实验四步进电机基本动作参数设定及控制实验

一、实验目的

1.学习和掌握步进电机的控制方法；

2.了解步进电机的部分频率特性。

二、实验内容及步骤

本实验的研究对象为X轴步进电机，控制系统原理图如图4-1所示。

其实验内容是对步进电机进行控制并了解其部分频率特性。

如：

步进电机的工作频率、最高频率、突跳频率、振动频率等。

图4-1控制系统原理图

实验步骤：

1.学生根据图4-2接线（为安全起见，步进电机M和驱动器SH-20806C的主控电路以及PLC外围的继电器KA2、接触器KM2输出线路已接好）；

2.征得老师同意后，合上断路器QF1和QF2；

3.输入PLC控制程序；

4.运行PLC；

5.按“启动”按钮，接触器KM2的主触头闭合，驱动器SH-20806C得电；

6.按“正向”按钮，X轴正向移动；

7.按“反向”按钮，X轴反向移动；

8.按“复位”按钮，X轴回原位；

9.修改PLC程序及有关参数（其中加减速时间设为500MS），使X轴以200脉冲

/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；

10．修改PLC程序及有关参数（其中加减速时间设为500MS），使X轴以1000脉冲/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；

11．修改PLC程序及有关参数（其中加减速时间设为500MS），使X轴以10000脉冲/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；

12．修改PLC程序及有关参数（其中加减速时间设为0），使X轴以10000脉冲/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；

13．按“停止”按钮，接触器KM2的主触头断开，驱动器SH-20806C失电。

图4-2控制系统接线图

三．实验说明及注意事项

1．在控制步进电机启动时，如果频率升得太快，步进电机就会出现失步或不动现象；另一方面，在步进电机停止之前，如果控制频率降得太快，也会出现失步现象。

因此，在控制步进电机启动时，应先使步进电机在低频下启动，然后逐步加速，最后使其进给脉冲频率升到所要求的工作频率运行;当需要电机停止时，将脉冲频率逐步降速,然后再停止。

图4-3为步进电机升、降频示意图。

其中S1为步进电机工作频率；S2为输出脉冲总数；S3表示升、降频时间。

在加减速控制下，步进电机可达到的最大频率为最高频率；不进行加减速控制，步进电机从静止状态启动，不出现失步或不振动现象可达到的频率为突跳频率。

图4-3步进电机升、降频示意图

2.在本实验中，如果X轴步进电机在较低的频率下运行（本实验为200脉冲/S以下），步进电机振动，从而引起机械系统振动。

步进电机应避免在振动频率下运行；如果步进电机在300脉冲/S～8000脉冲/S频率下运行，运行平稳；

3.本实验步进电机57BYG250E的步距角为1.8度，驱动器向步进电机每发送200个脉冲，步进电机旋转1圈；

4.步进电机旋转1圈，丝杆走1个螺距（4MM）。

四．实验用仪器工具

PC机1台

PLC1台

20GM1个

RS232电缆线1根

编程电缆1根

断路器（QF1、QF2）2个

继电器（KA2）1个

接触器（KM2）1个

驱动器（SH-20806C）1台

步进电机（57BYG250E）1台

五．实验前的准备

1．预习实验报告及附录，并画出PLC控制程序。

六．实验报告要求

1．画出PLC梯形图，并写出指令代码；

2．分析实验现象和结果。

七．思考题

1．什么是步进电机的工作频率、最高频率、突跳频率、振动频率？