1、实习二 PLC 控制电机正反转实验一、实验元件介绍1. 低压断路器低压断路器也称为自动开关或空气开关，主要用于电路中的过载、短路保护。(1) 组成结构：1 ) 触点和灭弧系统。2 ) 各种可供选择的脱扣器，包括过电流脱扣器，失电压、欠电压脱扣器，热脱扣器和分励脱扣器。本实验中低压断路器选用的是过电流脱扣器。3 ) 操作机构和自由脱扣机构。(2) 工作原理当电路正常工作是，断路器可以接通或分断正常负载电流；当电路发生严重的过载或短路时，断路器能自动地分断故障电路，有效地保护串接在其后的电气设备。 (3) 文字符号为 QF,图形符号如图 2-1-1。 图 2-1-1 低压断路器的图形符号注：本实验
2、所用低压断路器接入的是三相交流电和一相零线（黑色线） ，需特别注意零线位置与颜色。2交流接触器（前六组使用）交流接触器是一种自动接通和断开主电路、大容量控制电路的控制电器，其主要控制对象是电动机。(1) 组成结构：1 ) 电磁机构 它由电磁线圈、静铁芯和衔铁等组成，其功能是操作触点的闭合和断开。2 ) 触点系统 它包括主触点和辅助触点，主触点可以通断较大电流，用于主回路；辅助触点通断较小电流，用于控制电路。本实验中的交流接触器共有 3对主触点和 2 对常开、常闭触点。3 ) 灭弧系统4 ) 其他部分 它包括弹簧、传动机构、接线柱及外壳等。(2) 工作原理当线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁芯
3、产生电磁吸力将衔铁吸合，衔铁带动动触桥向下运动，使常开触点闭合，常闭触点断开，同时将主触点闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下释放，各触点又恢复原来位置。(3) 文字符号为 KM, 图形符号如图 2-1-2。a) b) c) d)图 2-1-2 接触器的图形符号a)线圈 b)主触点 c)动合（常开）辅助触点 d)动断（常闭）辅助触点注：本实验所用交流接触器和以前有所不同，其常开、常闭触点并不对称，因此需注意它上面的主触点（黄绿红） 、线圈（红色） 、常开触点（黄色 NO）和常闭触点（蓝色 NC）的位置，并且是上下对称的。3. 直流接触器（后十四组使用）其工作原理与交流接触器工作
4、原理相同，不同之处在于交流接触器的线圈由交流电源供电,直流接触器的线圈由直流电源供电。注：1 ) 由于其常开、常闭触点并不对称，因此需注意它上面的主触点（黄绿红） 、线圈（红色） 、常开触点（黑色 NO）和常闭触点（蓝色 NC）的位置，并且是上下对称的。2 ) 其线圈供电必须是上面接入正极下面接入负极（即上正下负）4. 热继电器热继电器是利用电流热效应原理来工作的保护电器，它在电路中主要用作电动机的过载保护。由于发生短路故障时，要求电路立即断开，而热继电器不能立即动作，因而不能作短路保护。(1) 组成结构它主要由热元件、双金属片和触点三部分组成。本实验中的热继电器有 3对主触点、1 对常开和
5、1 对常闭触点组成。(2) 工作原理当电机正常运行时，热元件中流过的电流小，产生的热量随能使双金属片弯曲，但不足以使触点动作；当电动机过载时，热元件流过的电流增大，产生热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片推动导板使常闭触点断开，切断电动机控制电路，最终切断电动机电源，使电动机得以保护。(3) 文字符号为 FR，图形符号如图 2-1-4。a) b)图 2-1-4 热继电器的图形符号a)热元件 b)动断辅助触点5. PLC（可编程控制器）PLC 的结构主要由电源模块、微处理器模块、存储器模块、输入模块和输出模块组成。PLC 的基本工作原理：PLC 采用“顺序扫描，不断循
6、环”的工作方式。1）每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5）扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU 执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数，现在的 PLC 扫描速度都是非常快的。6）由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。注：本实验中所使用的三菱 PLC 的外部接点分布为：上部有交流电
7、源输入点火线（L ） 、零线（N）和地线，还有指令输入接点 X0 、X 1、X 2、X 3X27和其唯一的公共点 COM；下部有输出接点 COM0 到 COM5 ，Y 0 到 Y17，但是它并没有公共的 COM 端，而是由一个 COM 端来控制一定数量的 Y 端，例如COM0 来控制 Y0，COM 1 来控制 Y1，COM 2 来控制 Y2 和 Y3，COM 3 来控制Y4、Y 5、 Y6 和 Y7 等。6. 中间继电器中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。其文字符号为 K
8、A，图形符号如图 2-1-6。a) b) c)图 2-1-6 中间继电器的图形符号a)线圈 b)动合触点 c)动断触点注：1 ) 前六组的中间继电器的线圈需供交流电源，并且线圈灯是红色的；后十四组的中间继电器的线圈需供直流电源，并且线圈灯是绿色的，不能将它们混合使用。2 ) 所有的中间继电器公共端与一个常开触点构成一对常开，而其公共端与另一个常闭触点构成一对常闭，而且分布是左右对称的。7. 控制按钮控制按钮是一种结构简单的手动电器，它由按钮帽、桥式触点、复位弹簧、一对常开、一对常闭触点组成。当按下按钮帽时，带动桥式触点向下移动，将常开触点闭合，常闭触点断开；当松开按钮时，在复位弹簧的作用下，恢
9、复原来状态。按钮文字符号为 SB，图形符号如图 2-1-7。a) b) c) 图 2-1-7 按钮的图形符号a)动合触点 b)动断触点 c)复式触点注：前六组的按钮黄色线接的是常开触点，蓝色线接的是常闭触点；后十四的组按钮是灯的颜色对照着线的颜色（即红对红、绿对绿、黄对黄、白对蓝） ；并且需特别注意的是红灯接的是常闭触点，而其它各灯接的是常开触点。8. 熔断器（后十四组使用）熔断器是一种最简单有效的保护电器，主要用于短路保护。(1) 组成结构熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管两部分组成。(2) 工作原理熔断器的熔体与被保护电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路发生
10、短路或严重过载时，熔体上流过很大的故障电流，经过一段时间，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体被熔断，切断电流，从而达到保护目的。(3) 文字符号为 FU，图形符号如图 2-1-8。图 2-1-8 熔断器的图形符号9. 开关电源（后十四组使用）开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等） ，通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断” ，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现 DC/AC、DC/DC 电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。而在本实验中由于要用到直流接触器和直流中间继电器，因此所用的开关电源主要用于获得一定功率的直流电源（即 24V） 。注
11、：其各输出点分布为：L 是输入 220V 交流电的火线，N 是输入 220V 交流电的零线，蓝线是接地线，两个 V+是输出 24V 直流电的正极，两个COM 是输出 24V 直流电的负极。二、实验电路本实验主要是利用 PLC 来控制电机的正反转，实验电路如图 2-2-1。梯形图为：指令表为：实验流程：首先，当线路连接完毕后，合上空气开关接通电源，确定 PLC正常工作之后，将程序运行档拨至停止档（即 STOP）,用数据线将编写好的梯形图从电脑传输到 PLC 中，电脑显示传输完毕后，将程序运行档拨至运行档（即 RUN）,并用电脑对运行程序进行监控，之后按下正转启动按钮 SB2，PLC输入节点 X2
12、 接收到信号后闭合，在梯形图中显示正转通路接通并显示输出Y2（这说明正转控制程序无误） ，与此同时中间继电器 KA1 线圈吸合，其常开触点闭合，从而使接触器 KM1 的线圈吸合，其主触点闭合，主电路接通，电机正转运行，而其常闭触点断开用于切断控制 KM2 线圈的支路；若要电机反转，必须先按下停止按钮 SB1，PLC 输入节点 X1 接收到信号后闭合，而在梯形图中显示 X1 断开，并停止输出 Y2 后，电机停止运转，之后按下反转启动按钮SB3，PLC 输入节点 X3 接收到信号后闭合，在梯形图中显示反转通路接通并显示输出 Y3（这说明反转控制程序无误） ，与此同时中间继电器 KA2 线圈吸合，其常开触点闭合，从而使接触器 KM2 的线圈吸合，其主触点闭合，主电路接通，电机反转运行，而其常闭触点断开用于切断控制 KM1 线圈的支路，达到互锁目的。注：用于控制停止的按钮在外部电路中如果接入的是按钮的常开触点，那么在对应的梯形图中必须输入其常闭触点符号；反之，若接入的是按钮的常闭触点，则在对应的梯形图中必须输入其常开触点符号。
