机电传动控制实验指导书(2010)

机电传动控制

实 验 指 导 书

罗玉元 编

二O一O零年六月

1 实验注意事项

1. 接线前(包括改接线路)、实验后都必须断开实验线路的电源，特别改接线路和拆线时必须遵守“先断电，后拆线”的原则。

2. 电机在运转时，电压和转速均很高，切勿触碰导电和转动部分，以免发生人身和设备事故。

3. 为了确保安全，学生应穿绝缘鞋进入实验室。接线或改接线路必须经指导教师检查后方可进行实验。

目 录

第一部分、继电器-接触器控制系统 ....................................... 1

实验一 低压电器认识 ................................................... 1

实验二 机床电器控制 ................................................... 5

实验三 电动葫芦电气控制 ............................................... 7

第二部分 可编程序控制器 ............................................... 9

实验四 认识三菱FX1N PLC与FXGP-WIN ................................... 9

实验五 认识西门子S7200 PLC与STEP7 .................................. 12

第三部分 电机调速定位控制 ............................................ 18

实验六 交流电机变频调速控制 .......................................... 18

实验七 步进电机调速、定位控制 ........................................ 20

附：变频器功能参数设置与操作 ........................................ 24

1 第一部分、继电器-接触器控制系统

实验一 低压电器认识

预习思考

1、 如何判断继电器、接触器与复合按钮的常开和常闭触点？

2、 为什么热继电器不能做短路保护而只能作长期过载保护？而熔断器则相反，为什么？

3、 电动机缺相启动和缺相运行，对电动机的会产生什么影响？

4、 如何判断异步电动机的六个引出线，如何连接成Y形或△形，又根据什么来确定该电动机作Y形或△连接？

一、 实验目的

1、 进行继电器-接触器控制实验的安全教育

2、 认识继电器、接触器控制实验中常用的低压电器和仪器仪表。

3、 学习三相交流异步电机绕组的判别、接线，继电器、接触器的接线和使用方法。

二、 实验设备

序号 名 称 型号与规格 数量 备注

2 三相鼠笼式异步电动机 1

3 交流接触器 3

4 热继电器 1

5 时间继电器 1

6 按钮 3

万用表 1

三、 实验原理

1、 用万用表电阻档测量两个接点之间的电阻值，可以判断电机绕组两个端点是否同相以及继电器、接触器的触点是常开还是常闭。

2

2、 通过绕组中的感应电流产生的方向效应可以判别绕组的首末端。

将其中的任意两相绕组串联，如图1-1所示。将控制屏三相自耦调压器手柄置零位，开启电源总开关，按下启动按钮，接通三相交流电源。调节调压器输出，使在相串联的两相绕组出线端施以单相低电压U=80～100V，测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联（两相绕组产生的感应电动势方向相同，是叠加的），如图1-1(a)所示。反之，如测得的电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联（两相绕组产生的感应电动势方向相反，是相互抵消的），如图1-1(b)所示。 用同样方法可测出第三相绕组的首末端

四、 实验内容

1、 了解三相鼠笼式异步电动机的基本参数和接线方法。

2、 判断电动机的首末端、继电器、接触器线圈和触点及对应的接线端子号。

3、 观察电动机空载启动、缺相启动和空载运行、缺相运行时电动机的电枢电流。

五、 实验步骤

1. 打开TKDG-14实验箱挂件，列出本实验中各低压电器的型号，记下元件上标出的各个接线端子的标号和对应的功能（判定是常开触点、常闭触点还是线圈的接点）。

2. 将三相自耦调压器手柄置于输出电压为零位置；控制屏上三相电压表切换开关置“调压输出”侧；根据电动机的容量选择交流电流表合适的量程。

3. 开启控制屏上三相电源总开关，按启动按钮，此时自耦调压器原绕组端U1、V1、W1得电，调节调压器输出使U、V、W端输出线电压为380V，三只电压表指示应基本平衡。保持自耦调压器手柄位置不变，按停止按钮，自耦调压器断电。

4. 按图1-3接线，电动机三相定子绕组接成Y接法；供电线电压为380V； 实验线路中Q1及FU由控制屏上的接触器KM和熔断器FU代替,学生可由U、V、W端子开始接线, 以后各控制实验

3 均同此。

5. 按控制屏上启动按钮，电动机直接起动，观察起动瞬间电流冲击情况及电动机旋转方向，记录起动电流。当起动运行稳定后，将电流表量程切换至较小量程档位上，记录空载电流。

6. 电动机稳定运行后，突然拆出U、V、W中的任一相电源（注意小心操作，以免触电），观测电动机作单相运行时电流表的读数并记录之。再仔细倾听电机的运行声音有何变化。(可由指导教师作示范操作)

7. 电动机起动之前先断开U、V、W中的任一相，作缺相起动，观测电流表读数，记录之，观察电动机有否起动，再仔细倾听电动机有否发出异常的声响。况是否正常。

8. 按图1-4接线，观查并与图1-3电动机的转向比较，是否反向。

注意

1、 起动电流持续时间很短，且只能在接通电源的瞬间读取数字电流表的最大读数，如错过这一瞬间，须将电动机停车，待停稳后，重新起动读取数据。

2、 单相(即缺相) 运行时间不能太长，以免过大的电流导致电机的损坏。

六、 实验报告 （按照下例自制表格）

1、 元器件的认识

元件名称 元件型号 主要参数 备注

三相异步电动机 电压 接法

功率 电流

转速 定额

元件名称 元件型号 主要参数 元件的接点标号 对应的功能

交流接触器 线圈

主触头

辅助常开触点

辅助常闭触点

元件名称 元件型号 主要参数 元件的接点标号 对应的功能

时间继电器 线圈

主触头

常开触点

常闭触点

4

元件名称 元件型号 主要参数 元件的接点标号 对应的功能

热继电器 线圈

主触头

常开触点

常闭触点

元件名称 元件型号 主要参数 元件的接点标号 对应的功能

按钮 常开触点

常闭触点

2、 电动机启动电流与空载电流观测记录

电动机型号 观察值 备注

正常（空载）启动电流 能否启动

缺相（空载）启动电流 能否启动

稳定空载电流

3、 电动机转向观察

电动机型号 接线方式 电动机转向

图1-3 （顺、反） 时针

图1-4 （顺、反） 时针

七、 实验心得和体会

5 实验二 机床电器控制

预习思考

1、 如何实现机床工作台往复运动的自动控制？

2、 在电动机正、反向控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？采用哪些措施可解决此问题？

3、 行程控制和时间控制在机床控制电路中有什么作用，如何实现？

一、 实验目的

1、 通过对机床控制线路的实际安装接线，学会常用控制电路的实际应用，锻炼电器原理图变换成接线图的能力。

2、 通过实验进一步理解行程开关、时间继电器在机床电器控制电路中的作用，加深理解机床电气控制的原理。

二、 实验设备

序号 名 称 型号规格 数量 备注

1 可调三相交流电源 0～450V 1 TKDG-2

2 丝杆螺母传动机构 1 配三相异步电动机

3 交流接触器 JZC4-40 3 TKDG-14

4 热继电器 D9305D 1 TKDG-14

5 时间继电器 ST3PA-B 1 TKDG-14

6 按钮 2 自锁与自复位各1个

7 行程开关（光电开关） 2

三、 实验原理

如图2-1所示，在机床加工工艺过程的自动化中，实现无进刀切削进给，需要按时间和行程控制。其原理是：按下启动按钮，电动机正转，工作台前进。移动到压下行程开关ST2时，电动机停转，刀架停止移动，同时ST2的动合触点使时间继电器得电。经一定时间延时后，电动机反转，刀架开始返回。当返回到原位压下行程开关ST1时，电动机停转，刀架停止移动停在原位，完成一个自动工作循环。

6 四、 实验内容

选择接触器、行程开关（按钮）等控制元件，完成机床电器控制电路的接线和调试运行。电路应具有电源指示和过载保护功能

五、 实验步骤

1、 在图2-2的基础上，根据要求设计控制回路，画出控制电路图。

2、 选择电器元件，按原理图接线，组成实际控制回路。

3、 鼠笼机接成△接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压220V。

4、 接好线路，调整好行程开关1ST（原位，压下状态）与2ST（限位，到位后才压下）位置。

5、 调试线路，实现实验原理要求的动作。

6、 实验结束后，按下电源停止按钮，切断三相电源。

注意：

接线前断开电源，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

六、 实验报告

1、 画出完整的电路原理图

2、 写出实验过程。

七、 实验心得和体会