1、高级电工实验指导书69实验一 PLC控制三相异步电动机启停一、实验目的1、熟悉三相异步电机直接起动控制线路中各电器元件的使用方法及其在线路中所起的作用。2、掌握三相异步电动机直接起动控制线路的工作原理、接线方法、调试及故障排除技能。3、熟悉PLC的编程，及在电机控制上的应用。二、实验设备1FX3U-48M 型的PLC主机1 台2三相异步电机（带）1台3微型计算机1 台4编程电缆1根5连接导线若干三、实验内容1三相笼式异步电机由于结构简单、性价比高、维修方便等优点获得了广泛的应用。在工农业生产中，经常采用继电器接触控制系统对中小功率笼式异步电机进行直接起动，其控制线路大部分由继电器、接触器、按钮
2、等有触头电器组成。右下图是三相鼠笼异步电动机直接起动控制图（电机为型接法）起动时，合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。按下起动按钮SB2，交流接触器KM1线圈通电，主触头KM1闭合，电动机接通电源直接起动。要使电机停止运转，按下开关SB1即可。2可编程控制器的硬件连接： 实现PLC控制电机启停的所需的器件为：启动按钮SB1、停止按钮SB2、交流接触器KM、热继电器FR等，主电路连接如图2所示：图2输入输出接线图由图可知，启动按钮SB1接于X0、停止按钮SB2接于X1、热继电器FR常闭触点接于X2交流接触器KM接于Y0。I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 交流接触器：Y0停
3、止按钮：X1 图3电动机控制梯形图3根据输入输出接线圈设计出异步电动机的控制启停的梯形图，其工作过程如下：当SB1被按下时，X0接通，Y0置1，电动机启动，并连续运行；需要停车时，按下SB2，串联于Y0线圈回路中的X1的常闭触点断开，Y0置0，电机失电停车。四、实验步骤1、 检查各实验设备外观及质量是否良好。2、 在PLC中输入程序并检查，按IO地址分配接线；3、 按图1三相鼠笼异步电机直接起动控制线路进行正确接线，接主回路，再按图2接控制回路。自己检查无误并经指导老师检查认可后方可合闸通电实验。（1）、热继电器值调到0.9A。（2）、合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源，打
4、开PLC电源。（3）、按下起动按钮SB1，观察电机工作情况。（4）、按下停止按钮SB2，切断电机控制电源。（5）、断开空气开关QF2，切断三相主电源。（6）、断开漏电保护断路器QF1，关断总电源。（7）、按设计要求检验程序正确否。实验三 PLC控制三相异步电动机点动和自锁控制一、实验目的1、熟悉三相异步电机直接起动控制线路中各电器元件的使用方法及其在线路中所起的作用。2、掌握三相异步电动机直接起动控制线路的工作原理、接线方法、调试及故障排除技能。3、熟悉PLC的编程，及在电机控制上的应用。二、实验设备1FX3u-48MR 型的PLC主机1 台2三相异步电机（带）1台3微型计算机1 台4编程电缆
5、1根5连接导线若干三、实验内容1三相笼式异步电机由于结构简单、性价比高、维修方便等优点获得了广泛的应用。在工农业生产中，经常采用继电器接触控制系统对中小功率笼式异步电机进行直接起动，其控制线路大部分由继电器、接触器、按钮等有触头电器组成。图1是三相鼠笼异步电动机点动和自锁控制图起动时，合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。手动开关SA断开，则通过按钮SB2进行点动控制；SA合上，电机正常运行，接触器的触点起自锁作用。2可编程控制器的硬件连接：实现PLC控制电机启停的所需的器件为：启动按钮SB2、停止按钮SB1、手动开关SA、交流接触器KM等，主电路连接如图1所示： 图2输入输
6、出接线图由图可知，启动按钮SB2接于X0、停止按钮SB1接于X1、手动开关SA接于X2、交流接触器KM接于Y0。I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 交流接触器：Y0停止按钮：X1 手动开关：X23根据输入输出接线圈设计出异步电动机的控制启停的梯形图，其工作过程如下：当需要点动控制时，只要断开手动开关SA，由按钮SB2来进行点动控制。当需要正常运行时，只要把SA合上就可，接触器KM的主触点起自锁作用。 图3电动机控制梯形图四、实验步骤1、检查各实验设备外观及质量是否良好。2、在PLC中输入程序并检查，按IO地址分配接线；3、按图1三相鼠笼异步电机直接起动控制线路进行正确接线，接主回路，再按图2
7、接控制回路。自己检查无误并经指导老师检查认可后方可合闸通电实验。（1）、热继电器值调到0.9A。（2）、合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源，打开PLC电源。（3）、按下起动按钮SB1，观察电机工作情况。（4）、按下停止按钮SB2，切断电机控制电源。（5）、断开空气开关QF2，切断三相主电源。（6）、断开漏电保护断路器QF1，关断总电源。（7）、按设计要求检验程序正确否。实验四 PLC控制三相异步电动机Y启动控制（含时间控制）一、实验目的1、 了解时间继电器的结构，掌握其工作原理及使用方法。2、 掌握Y-起动的工作原理。3、 熟悉实验线路的故障分析及排除故障的方法。二、实验设
8、备1FX3u-48M型的PLC主机1 台2三相异步电机（带速度继电器）1台3微型计算机1 台4编程电缆1根5连接导线若干三、实验内容1三相异步电机的Y的启动控制原理：电动机正常运行时定子绕组接成三角形，而电动机起动时星型接法起动电流小，故采用Y-减压起动方法来限制起动电流的目的。 起动时，定子绕组首先接成星型，待转速上升到接近额定转速时，将定子绕组的接线由星形接成三角形，电动机便进入全压正常运行状态。因为功率在4KW以上的三相笼型异步电动机均为三角形接法，故都可以采用Y-起动方法。图8是Y-启动自动控制线路 图4-1起动时，合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。按下起动按钮S
9、B2，接触器KM1线圈得电，主触头闭合，且线圈KM1通过与开关SB2并联的辅助常开触点KM1形成自锁，同时接触器KM3和时间继电器KT都通电且通过接触器KM2和KM3及KT1其常闭触点形成互锁，接触器KM3主触点闭合，电动机Y型起动。当经过时间继电器设定的一段整定时间以后，时间继电器延时断开常闭触点KT断开，接触器KM3断电释放，其辅助常闭触点KM3闭合，同时时间继电器延时闭合常开触点KT闭合，接触器KM2线圈得电，其主触点KM2闭合并自锁且与时间继电器线圈KT相连的辅助常闭触点KM2断开，接触器KM3和时间继电器KT1线圈断电释放，电动机转为型运转。如需电动机停止运转，直接按一下按钮SB1即
10、可。图4-2 工作过程分析2可编程控制器的硬件连接： 实现PLC控制电机启停的所需的器件为：启动按钮SB2、停止按钮SB1、交流接触器KM1、KM2、KM3、时间继电器KT等，主电路连接如图2所示：图3I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 交流接触器KM1：Y0停止按钮：X1 交流接触器KM2：Y1热继电器：X2 交流接触器KM3：Y2 时间继电器KT： T03根据输入输出接线圈设计出异步电动机的Y的启动控制的梯形图： 图4 Y启动梯形图四、实验步骤1、检查各实验设备外观及质量是否良好。2、在PLC中输入程序并检查，按IO地址分配接线；3、按图1三相鼠笼异步电机直接起动控制线路进行正确接线，接
11、主回路，再按图2接控制回路。自己检查无误并经指导老师检查认可后方可合闸通电实验。（1）、热继电器值调到0.9A。（2）、合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源，打开PLC电源。（3）、按下起动按钮SB2，观察电机工作情况。（4）、按下停止按钮SB1，切断电机控制电源。（5）、断开空气开关QF2，切断三相主电源。（6）、断开漏电保护断路器QF1，关断总电源。（7）、按设计要求检验程序正确否。五、思考题1、 分析一下图1中电动机是如何实现星型三角形转换的。2、 在图1中，如果时间继电器的延时闭合常开触头与延时断开常闭触头接错（互换）、线路工作状态将会怎样？3、 若在实验中发生故障，
12、分析故障原因。实验五 PLC控制三相异步电动机正反转控制一、实验目的1、掌握三相鼠笼式异步电动机正反转的工作原理、接线方式及操作方法。2、掌握机械及电气互锁的连接方法及其在控制线路中所起的作用。3、掌握接触器互锁控制的三相异步电动机正反转的控制线路。4、熟悉PLC控制电机编程。二、实验设备1FX3u-48MR型的PLC主机1 台2三相异步电机（带）1台3微型计算机1 台4编程电缆1根5连接导线若干三、实验内容1三相异步电机正反转的控制原理：生产过程中，生产机械的运动部件往往要求能进行正反方向的运动，这就是拖动惦记能作正反向旋转。由电机原理可知，将接至电机的三相电源进线中的任意两相对调，即可改变
13、电机的旋转方向。但为了避免误动作引起电源相间短路，往往在这两个相反方向的单相运行线路中加设必要的机械及电气互锁。按照电机正反转操作顺序的不同，分别有“正停反”和“正反停”两种控制线路。对于“正停反”控制线路，要实现电机有“正转反转”或“反转正转”的控制，都必须按下停止按钮，再进行方向起动。然而对于生产过程中要求频繁的实现正反转的电机，为提高生产效率，减少辅助工时，往往要求能直接实现电机正反转控制。图1是接触器联锁的三相异步电动机正反转控制线路（电机为型接法）起动时，合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，其主触头KM1闭合，同时线圈KM
14、1通过与开关SB2并联的辅助常开触点KM1实现自锁并且通过接触器KM2的辅助触点与接触器KM2形成互锁，电动机正转。当按下开关SB3时，接触器KM2线圈通电，其主触点KM2闭合，与开关SB3并联的辅助常开触点KM2使接触器KM2自锁。同时与接触器KM1互锁的辅助常闭触点KM2断开，使接触器KM1断电释放，主触头KM1断开同时其辅助常闭触点KM1导通，电动机反转。要使电动机停止运行，按下开关SB1即可。 图12可编程控制器的硬件连接： 实现PLC控制电机正反转的所需的器件为：正转按钮SB2、反转按钮SB3、停止按钮SB1、热继电器FR、交流接触器KM1、KM2等，主电路连接如图2所示：图2I/O
15、分配 输入 输出正转按钮：X0 交流接触器KM1：Y0反转按钮：X1 交流接触器KM2：Y1停止按钮：X2 3根据输入输出接线圈设计出异步电动机的的正反转控制的梯形图（见下图）： 图3四、实验步骤1、检查各实验设备外观及质量是否良好。2、在PLC中输入程序并检查，按IO地址分配接线；3、按图1三相鼠笼异步电机直接起动控制线路进行正确接线，接主回路，再按图2接控制回路。自己检查无误并经指导老师检查认可后方可合闸通电实验。（1）、热继电器值调到0.9A。（2）、合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源，打开PLC电源。（3）、按下起动按钮SB2，观察电机工作情况。（4）、按下停止按钮
16、SB1，切断电机控制电源。（5）、按下按钮SB3，观察接触器及电动机的工作情况。（6）、按下停止按钮SB1，切断电机控制电源。（7）、断开空气开关QF2，切断三相主电源。（8）、断开漏电保护断路器QF1，关断总电源。（9）、按设计要求检验程序正确否。五、思考题1在实验中，接触器是如何实现机械及电气互锁的。2这种控制线路有没有缺陷？3若在线路中发生故障，画出故障线路，分析故障原因。4在上述实验当中，分析一下能不能实现电动机正反停的过程？如能，看看转换的过程中会出现什么情况？分析一下原因。实验六 PLC控制三相异步电动机带限位自动往返控制一、实验目的1、 掌握三相笼式异步机可逆旋转控制线路的工作原
17、理、接线方式及操作方法。2、 掌握机械及电气互锁的连接方法及其在控制线路中所起的作用。3、 掌握开关的使用方法及其在控制线路中所起的作用。二、实验设备1FX3u-48MR型的PLC主机1 台2三相异步电机（带）1台3微型计算机1 台4编程电缆1根5连接导线若干三、实验内容 在生产实践中，常常需要生产机械的运动部件能在一定的范围内自动往复运动，此时往往采用以开关为主要控制器件的控制线路。图1是工作台自动往返运动控制线路（电机为接法）起动时，合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。按下起动开关SB2，接触器KM1的线圈通电，主触头闭合且线圈KM2通过与开关SB2并联的辅助常开触点K
18、M1实现自锁，同时通过接触器和开关与接触器KM2形成互锁，电动机正向起动。当工作台运动到位置开关SQ2时，将SQ2压下，其常开触头断开，使接触器KM1断电释放，同时与开关SB3并联的位置开关SQ2的常开触点闭后，接触器KM2的线圈通电，其主触头闭合且线圈KM1通过与SB3并联的辅助常开触点KM2实现自锁，电动机由正转变为反转。当工作台运动到位置开关SQ1时，将SQ1压下，其常开触头断开，使接触器KM2断电释放，同时通过与开关SB2并联的辅助触点KM1实现自锁，接触器KM1的线圈通电，电动机由反转变为正转，从而实现工作台的往返运动。要使工作台停止运动，按开关SB1即可。反向起动控制也是如此。主回
19、路 控制回路 图6-12可编程控制器的硬件连接： 实现PLC控制电机自动往返的所需的器件为：正转按钮SB2、反转按钮SB3、停止按钮SB1、交流接触器KM1、KM2、开关SQ1、SQ2等，主电路连接如图2所示：图6-2I/O分配 输入 输出正转按钮：X0 交流接触器KM1：Y0反转按钮：X1 交流接触器KM2：Y1停止按钮：X2开关1：X4开关1：X53根据输入输出接线圈设计出异步电动机控制的梯形图： 图6-3五、实验步骤1、 检查各实验设备外观及质量是否良好。2、在PLC中输入程序并检查，按IO地址分配接线；3、按图11工作台自动往返运动控制线路进行正确接线，先接主回路，再接控制回路。自己检
20、查无误并经指导老师检查认可方可合闸实验（1）、热继电器值调到0.9A。（2）、合上漏电保护断路器QF1和空气开关QF2，引入三相电源。（3）、按下起动按钮SB2，观察电动机及各接触器的工作情况。（4）、当工作台运动到开关SQ1将其压下，观察电动机及各接触器的工作情况。（5）、当工作台运动到开关SQ2并将其压下，观察电动机及各接触器的工作情况。（6）、按下停止按钮SB1，断开电源。（7）、按下按钮SB3，重复上述的过程，观察电动机的工作情况。（8）、断开空气开关QF2,切断电机三相电源。（9）、断开漏电保护断路器QF1，关断总电源。六、思考题1、 在图6-1中，开关起什么作用？2、 分析一下工作
21、台是如何实现往返运动的？3、 若实验过程中发生故障，画出故障线路，分析故障原因。变频调速技术安全事项危险 当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,否则会发生触电。 在前盖板拆下时请不要运行变频器,否则可能会接触到高电压端子和充电部分而造成触电事故。 即使电源处于断开时，除布线，定期检查外，请不要拆下前盖板。否则，由于接触变频器充电回路可能造成触电事故。 布线或检查，请在断开电源，经过 10 分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失以后进行。 请不要用湿手操作开关，以防止触电。 对于电缆, 请不要损伤它，对它加上过重的应力，使它承载重物或对它钳压。否则会导致触电。 请勿在通电中进行通风扇的更换,
22、否则会发生危险。 实验期间严禁触摸旋转电机，带强电端子。 若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。 不要随便将物品放在实验仪器上。 不要频繁启/停变频器。 频率设置不要超过60Hz概 述变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源以实现电机的变速运行的设备。其中控制电
23、路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。交流电动机的同步转速表达式为：n60 f(1s)/p (1)式中：n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； p电动机级对数。由上式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。实验一 变频器功能参数设置与操作（面板操作）一、实验目的
24、1熟悉变频器的基本的面板操作。2熟悉变频器的功能参数设置。二、实验设备FR-D740三菱变频器三、实验内容通过实验，熟悉变频器，认识变频器，熟悉基本的功能参数设置和面板的操作。如下图为：三菱变频器的端子接线图操作面板各部分名称变频器需要进行参数设定以保证正确工作，如工作模式的切换，上下限频率的设置、设定要求（见表1），表1中各参数的功能叙述见附录3，参考附录2中参数设置方法。在实验前，变频器已经正确设定，一般不用改动。一些常规参数的设定如下：1、要设置其他参数，必须使变频器处于PU操作模式，Pr.79应先设定为“1”，这样才能对其他参数进行正确的设定。其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。
25、参数设定后，再根据运行模式，设置变频装置的操作模式。 2、在空载情况下，设定参数Pr.15“点动频率”和Pr.16“点动频率加/减速时间”的值，设定PU点动运行。按FWD或REV键，则运行。（如果电机不转，请确认Pr.13“启动频率”。在点动频率设定为比启动频率低的值时，电机不转。）3、在空载的情况下，设定Pr.4、Pr.5、Pr6的值通过外部操作来观察电机的运行情况。其中Pr.79应先设定为“1”（PU操作），然后设定其他参数，最后再把Pr79设定为“2”（外部操作）。其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。表1参数号Pr名称出厂设定值设定范围备注0转矩提升6%/5%/4%*0至30%代表
26、百分数设定0HZ时的电压。本实验采用默认。1上限频率50Hz0至120HZ2下限频率0HZ0至120HZ3基准频率50HZ0至400HZ4多段速度设定（高速）50HZ0至400HZ5多段速度设定（中速）30HZ0至400HZ6多段速度设定（低速）10HZ0至400HZ7加速时间5s0至3600s当Pr.21=00至360s当Pr.21=18减速时间5s0至3600s当Pr.21=00至360s当Pr.21=113启动频率0.5HZ0至60HZ15点动频率5HZ0至400HZ16点动加/减速时间0.5s0至3600当Pr.21=00至360s当Pr.21=119基底频率电压99990至1000V
27、8888，99998888：电源电压的95%9999：与电源电压相同20加/减速基准频率50HZ1至400HZ21加/减时间单元00，10：0至3600秒1：0至360秒60智能模式选择00至871适用电机00至8 ，13至1820，23，240：适合标准电机的热特性77参数写入禁止选择00，1，279操作模式选择00至80：PU或外部操作可切换1：PU操作模式2：外部操作模式注：1、由于在变频器内有漏电流，为了防止触电，在使用以前，请确保变频器和电机接地正确。2、由于本实验使用的电源是380V，因此在使用时，一定要千万当心。3、对于点动运行，加速时间和减速时间不能分别设定。4、请把Pr.15
28、“点动频率”的设定值设定在Pr.13“启动频率”的设定值之上。五、实验例子1根据变频器使用手册，设定功能参数。2例如下面的参数设置：操作 显示1.电源接通时画面变为显示监视器。 2.按下，切换到PU运行模式。 3.按下，参数设定模式。 4.按下，拧到P. 1（pr.1）。 5.按下，读取目前设定的值。 6.按下，设定值改为“60.00”。 7.按下，进行设定。 闪烁-参数设定完毕旋转，能读取其他参数。按下，再次显示设定值。按两次，显示下一个参数。按两次，返回频率监视器。3具体的其他的操作详见三菱变频器使用手册（基本篇）。实验二 变频器功能参数设置多段速度选择变频调速一、实验目的通过设定，熟悉变
29、频器的多段速度选择功能，并能对电机进行多段速的设定。二、实验设备FR-D740三菱变频器、三相异步电动机三、实验内容RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）为变频器的多段速度选择端。出厂设定时分别为50Hz、30Hz、10Hz。通过多段速选择端子REX、RH、RM、RL-SD之间的短路组合，外部指令正转启动信号最大可15速，外部指令反转启动时，最大可选择7速。通过启动信号端子STF（STR）-SD之间短路可实现下图所示的多段速运行。 （使用REX信号时，用外部指令不可反转起动）1.接线图2.具体操作操作 显示1.电源接通时切换为外部运行模式EXT。 2.将Pr.79变更为“4”。 3.将Pr.4变更为“40.00”（40Hz）。 4.将高速开关（RH）置为ON。5.将启动开关（STF或STR）值为ON。这时显示“40.00”RM置为ON时显示30Hz,RL置为ON时显示10Hz.6.停止：将启动开关（STF或STR）置为OFF，根据Pr.8减速时间电机停止实验三 基于PLC控制的多段速度选择变频调速一、实验目的1认识变频调速器，了解变频调速方法。 2
