PLC控制电机正反转实验课件

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

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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

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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。

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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：上部有交流电源输入点火线（L）、零线（N）和地线，还有指令输入接点X0 、X1、X2、X3……X27 和其唯一的公共点COM；下部有输出接点COM0到COM5 ，Y0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，COM1来控制Y1，COM2来控制Y2和Y3，COM3来控制Y4、Y5、 Y6

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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KA，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，恢复原来状态。

按钮文字符号为SB，图形符号如图2-1-7。

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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。

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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：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：

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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。