PLC控制三相异步电动机正反转系列实训QY-DG800E[通俗易懂]

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在现代化生产过程中三相异步电动机的应用几乎涵盖了工业农业和人类生活的各个领域。在生产过程中三相异步电动机往往工作在恶劣的环境下，容易产生短路、断相等事故，工作在大型设备的高压电动机与大功率电动机一旦发生故障损失无法估计。在生产过程中，往往要求电动机能够实现正反转来满足人们的需求，如直梯的上升与下降，起重机大车与小车的左右移动以及吊钩的上升与下降等等。传统的继电器控制电路简单实用，但是继电器的频繁动作导致触点不能良好接触而影响工作。在工业生产中，电机调速存在很多不确定的因素，难以做到精确控制。 利用 PLC 控制三相异步电动机，以其结构简单，接线少，体积小等特点处于优势地位。PLC 一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程. PLC 的系统构成与工作原理 1、 编程控制器的基本组成 可编程控制器的基本组成可以划分为两部分，即硬件系统和软件系统。世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件系统都大体相同，主要由中央处理模块、存储模块、输入/输出模块、编程器和电源等几部分构成。

PLC 软件系统分为系统程序和用户程序两大类。系统程序包含系统的管理程序、用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序模块。系统程序在用户使用之前就已经装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。用户程序是用户为达到某种控制目的，采用 PLC 厂家提供的编程语言编写的程序，是以定控制功能的表述。 2、 编程控制器基本工作原理 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态，其运行状态是执行应用程序的状态，停止状态一般用于程序的编制与修改。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程控制器得输出及时的响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断的重复执行，直至可编程控制器停机或切换到停止工作状态。 除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为 5 各阶段如图

三相异步电动机的介绍 1、 异步电动机的发展现状 异步电动机作为当前电力拖动的主流。具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低廉，效率较高等优点而得到广泛应用。近年来，随着电力电子技术、自动控制技术的日益成熟，使得异步电动机调速性能获得改善。目前，异步电动机的电力拖动已被广泛的应用在各个工业电气自动化领域中并逐步成为电力拖动的主流。 2、 三相异步电动机的结构 三相异步电动机种类繁多，但基本结构均有定子和转子两大部分组成，转子装在定子腔内，定子与转子之间有一缝隙，称为气隙。异步电动机按转子结构不同，分笼型和绕线转子异步电动机两种，他们的定子结构相同，而转子结构不同。笼型转子铁芯槽中的导条与槽外的端环自成闭合回路；绕线转子铁芯中放置对称三相绕组，连接成 Y 形后，可经集电环和电刷引至外电路的变阻器上，有助于启动和调速。 定子部分主要有定子铁心、定子绕组、机座等部分组成。转子部分主要由铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。整个转子靠端盖和轴承支撑着。转子的主要作用是产生感应电流，形成电磁转矩，以实现机电能量的转换。

3、三相异步电动机的原理 在三相异步电动机的对称三相定子绕组中通以对称三相交流电流时产生圆形的旋转磁动势及旋转磁场，旋转磁场的同步转速 n1=60f1／p，其转向决定于三相绕组的空间排序和三相电流的相序。这种旋转磁场以同步转速 n1，切割转子绕组，则在转子绕组中感应出电动势及电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子旋转。 异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。 一般情况下，异步电动机的转速恒小于旋转磁场转速 n1 因为只有这样，转子绕组才能产生电磁转矩，使电动机旋转，可见 n < n1是异步电动机工作的必要条件。由于电动机转速 n 与旋转磁场转速 n1 不同步，故称为异步电动机。通常用转差率 s 来表示转差与同步转速之比。转差率是异步电动机的重要物理量，它的大小反映了电动机负载的大小。它的存在是异步电动机旋转的必要条件。用转差率的大小可区分异步电机的运行状态。 三相异步电动机控制设计 1、三相异步电动机正反转控制电路设计在生产过程中，往往要求电动机能够实现正反转来满足人们的需求，如直梯的上升与下降，起重机大车与小车的左右移动以及吊钩的上升与下降等等。

在该控制线路中，KM1 为正转交流接触器，KM2 为反转交流接触器，SB1 为停止按钮、SB2 为正转控制按钮，SB3 为反转控制按钮，FR 是热继电器。KM1、KM2 常闭触点相互闭锁，当按下 SB2 正转按钮时，KM1 得电，电机正转；KM1 的常闭触点断开反转控制回路，电机正转；当按下 SB3 正转按钮时，KM2 得电，电机反转；KM2 的常闭触点断开正转控制回路，电机反转。使用按钮联锁和接触器的联锁控制线路的好处在于避免误操作等引起的电源短路故障。 2、 用继电器电路移植法改造电动机的正反转电路为 PLC 控制在梯形图中，用两个启保停电路分别控制电动机的正传和反转。按下正传启动按钮 SB1，X0 变为 NO，其常开触点接通“得电”并自保持使 KM1 线圈得电，电动机开始正转。按下正传启动按钮 SB2，X1 变为 NO，其常开触点接通“得电”并自保持使 KM2 线圈得电，电动机开始反转。SB3 为停止按钮。PLC 的 I/O 点的确定与分配。 电机正反转控制 PLC 的 I/O 点分配表

3、 三相异步电动机正反转 PLC 控制的梯形图、指令表

三相异步电动机正反转控制梯形图

三相异步电动机正反转控制指令表 在梯形图中，将 Y0 和 Y1 的常闭触点分别与对方的线圈串联，可以保证它们不同时为 NO，因此 KM1 与 KM2 的线圈不会同时通电，这种安全措施在继电器电路中称为“互锁”。在梯形图中还设计了“按钮互锁”。这样既方便了操作又可以保证 Y0 与 Y1 不会同时接通。采用双重互锁，避免了接触器 KM1 与 KM2 的主触点熔焊引起电动机主电路短路。

QY-DG800E其适用各类职业院校、中专、技校电工、电子、电拖、机电一体化、自动化等专业的教学和从事相关专业的技术人员实训考核。装置有机地融合了电工、电子、电力拖动、 PLC 、变频器等实训内容，是理想的电工电子实训考核装置 。 实训项目 （一）电工基本技能实训 1 ．本电工仪表的使用与测量误差的计算 2 ．减小仪表测量误差的方法 3 ．欧姆定律 4 ．电阻的串、并、混联电路 5 ．电阻分压器电路 6 ．电容的串、并、混联电路 7 ．电容的充放电电路 8 ．伏安法测电阻 9 ．节点电压法 10 ．回路电压法 11 ．支路电流法 12 ．电阻与温度的关系：用伏安法测出灯丝在不 同电压下的阻值 13 ．电压表量程的扩展 14 ．电流表量程的扩展 15 ．已知和未知电路元件的伏安特性 16 ．直流电阻电路故障的检查 17 ．电路中电位的测量 18 ．基尔霍夫电压定律 19 ．基尔霍夫电流定律 20 ．电压源外特性的测定 21 ．叠加原理 22 ．电压源与电流源的等效变换 23 ．负载获得最大功率的条件 24 ．戴维南定理 25 ．诺顿定理 26 ．互易定理 27 ．二端口网络 28 ．双联开关两地控制 29 ． RLC 串联交流电路 30 ． RLC 并联交流电路 31 ． RLC 串联谐振电路 32 ．电感、电容元件在直流电路和交流电路中的特性 33 ．正弦稳态下 RL 、 RC 串联电路 34 ．日光灯电路的连接 35 ．提高功率因数的方法 36 ．电磁感应现象 37 ．互感耦合电路 38 ．互感线圈同名端的判断 39 ．一阶电路过渡过程的研究 40 ．二阶电路过渡过程的研究 41 ．单相变压器 42 ．变压器参数测定及绕组极性判别 43 ．交流电 路参数的测量 44 ．三相负载的星形联接 45 ．三相负载的三角形联接 46 ．三相交流电路功率的测量 47 ．功率因数及相序的测量 48 ．单相电度表的安装及使用 49 ．三相鼠笼式异步电动机的使用 50 ．三相异步电动机点动控制 51 ．三相异步电动机自锁控制 52 ．三相异步电动机既可点动又自锁控制 53 ．接触器联锁正反转控制 54 ．按钮联锁正反转控制 55 ．接触器和按钮双重联锁正反转控制 （二）模拟电路基本技能实训 56 ．晶体二极管的判别与检测 57 ． PN 结的单向导电特性 58 ．晶体三极管的判别与检测 59 ．单结晶体管特性 60 ．晶体管共射极单管放大器 61 ．场效应管放大电路 62 ．负反馈放大电路 63 ．差动放大电路 64 ．射极跟随器 65 ．场效应管共源极放大电路 66 ．共集电极放大器 67 ．共基极放大器 68 ．两级阻容耦合放大器 69 ．运算放大器的基本接法 70 ．集成运放同相比例放大器 71 ．集成运放反相比例放大器 72 ．集成运放加法电路 73 ．集成运放减法电路 74 ．集成运放积分电路 75 ．集成运放微分电路 76 ．电压跟随器 77 ．电压比较器 78 ． RC 桥式正弦波振荡器 79 ．方波发生器 80 ．三角波、发生器 81 ．文氏电桥正弦波发生器 82 ．锯齿波发生器 83 ．过零比较器 84 ．比较器 85 ．窗口比较器电路实训 86 ．集成运放的调零电路 87 ．电源极性错接的保护电路 88 ．输入端限幅保护电路 89 ．输出端限幅保护电路 90 ． OTL 功率放大器 91 ． RC 正弦波振荡器及选频放大器 92 ．晶闸管可控整流电路 93 ．单相半波整流、滤波电路 94 ．单相全波整流、滤波电路 95 ．单相桥式整流、滤波电路 96 ．稳压管稳压电路及其稳压原理 97 ．三端集成固定稳压电源 98 ．正电源输出可调集成稳压电源 99 ．串联型晶体管稳压电源电路 （三）数字电路基本技能实训 100 ．晶体管二极管开关特性 101 ．晶体管三极管开关特性 102 ．二极管限幅器 103 ．三极管限幅器 104 ．二极管钳位器 105 ． TTL 集成逻辑门 106 ．集成与门逻辑功能测试 107 ．集成非门电路逻辑功能测试 108 ．集成或门电路逻辑功能测试 109 ．集成与非门逻辑功能测试 110 ． CMOS 门电路的测试 111 ． TTL 电路和 CMOS 电路的输出特性测试 112 ．集成逻辑电路的连接与驱动 113 ．组合逻辑电路 114 ．半加器 115 ．全加器 116 ．译码器 117 ．译码器逻辑功能测试 118 ．数据选择器逻辑功能测试 119 ．四选一数据选择器 120 ．八选一数据选择器 121 ．集成触发器逻辑功能测试 122 ．基本 RS 触发器 123 ． JK 触发器 124 ． D 触发器 125 ． CMOS 触发器 126 ．计数、译码和显示 127 ．计数器及其应用 128 ．十进制可逆计数器的逻辑功能测试 129 ．二进制加法计数器 130 ．十进制加法计数器 131 ．测试移位寄存器的逻辑功能 132 ．移位寄存器及其应用 133 ．脉冲分配器及其应用 134 ． 555 时基电路 135 ．单稳态触发器 136 ．多谐振荡器 137 ．施密特触发器 138 ． D/A 转换器 139 ． A/D 转换器 电工综合技能实训 140 ．运算放大器的设计及其应用 141 ．受控源的设计 142 ．电流表、电压表和欧姆表的设计 143 ．整流滤波电路的设计及应用 144 ．报警保护电路的设计及其应用 145 ．过流保护的设计及其应用 （四）电力拖动技能实训 1 ．闸刀开关正转控制线路 2 ．接触器点动正转控制线路 3 ．具有自锁的正转控制线路 4 ．具有过找保护的正转控制线路 5 ．倒顺开关控制正反转控制线路 6 ．接触器联锁的正反转控制线路 7 ．按钮联锁的正反转控制线路 8 ．按钮接触器复合联锁控制线路 9 ．自动往返行程控制线路 10 ．接触器控制串联电阻降压起动线路 11 ．时间继电器控制串联电阻降压控制线路 12 ．手动 Y/△ 降压起动 13 ．接触器控制 Y/△ 降压起动 14 ．时间继电器控制 Y/△ 降压起动 15 ． QX3-13 型 Y/△ 自动起动控制线路 16 ．半波整流能耗制动控制线路 17 ．全波整流能耗制动控制线路 18 ． C620 车床电气控制线路 19 ．手动降压起动 20 ．单相运行反接制动控制线路 21 ．电动葫芦电气控制线路 22 ． C6163 车床电气控制线路 23 ．控制电路联锁控制线路 24 ．主电路联锁控制线路 （五） PLC 、变频器、触摸屏综合实训 （ 1 ） PLC 基本技能实训 1 .PLC 认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等） 2. 典型电动机控制实操实训（点动、自锁、正反转、星三角换接启动等） 3.PLC 仿真实训 （ 2 ） PLC 模拟控制应用实训 4. 数码显示控制 5. 抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能） 6. 天塔之光控制（闪烁、发射、流水型） 7. 音乐喷泉控制（具有声效功能） 8. 十字路口交通灯控制 9. 水塔水位控制 10. 自动送料装车系统控制 11. 四节传送带控制 12. 装配流水线控制 13. 多种液体混合装置控制 14. 自控成型机控制 15 全自动洗衣机控制（具有声效功能） 16. 电镀生产线控制 17. 自控轧钢机控制 18. 邮件分拣机控制 19. 自动售货机控制 20. 机械手控制 21. 四层电梯控制（实物） 22. 加工中心控制（实物） （ 3 ） PLC 实物控制实训

1. 直线运动位置识别、运动轨迹控制、定位控制
2. 步进电机运动控制 3 . 直流电机控制 4 . 温度 PID 控制（具有声效功能） （ 4 ） PLC 高级技能实训（设计、安装、调试及检修） 1 . 变频器功能参数设置与操作 2 . 变频器报警与保护功能 3 . 外部端子点动控制 4 . 变频器控制电机正反转 5 . 多段速度选择变频调速 6 . 变频器无级调速 7 . 基于外部模拟量 ( 电压 / 电流）控制方式的变频调速 8 . 瞬时停电启动控制 9 .PID 变频调速控制 10 .PLC 控制变频器外部端子的电机正反转 11 .PLC 控制变频器外部端子的电机运行时间控制 12 . 基于 PLC 数字量控制方式的多段速 13 . 基于 PLC 通信方式的变频器开环调速 14 . 基于 PLC 通信方式的速度闭环控制 15 . 变频器恒压供水系统的模拟 16 . 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习 17 . 基于触摸屏控制方式的 LED 控制 18 . 基于触摸屏控制方式的温度 PID 控制 19 .PLC 、触摸屏与变频器通信控制 20 . 基于 MCGS 的现场总线网络通信技术 （ 5 ）基于变频器的电机拖动与控制实训 1 ．变频器功能参数设置与操作 2 ．变频器报警与保护功能 3 ．多段速度选择变频调速 4 ．外部端子点动控制 5 ．控制电机正反转运动控制 6 ．控制电机运行时间操作 7 ．瞬间停电变频器参数设定 8 ．外部电压变频调速 9 ．三相异步电动机的变频开环调速 （ 6 ）单片机技能实训 A 、 MCS-51 单片机实训 软件部分 实验一　清零程序 实验二　拆字程序 实验三　拼字程序 实验四　数据区传送子程序 实验五　数据排序实验 实验六　查找相同数个数 实验七　无符号双字节快速乘法子程序 实验八　多分支程序 实验九　脉冲计数（定时 / 计数实验） 实验十　电脑时钟（定时器、中断器综合实验） 实验十一　二进制转换到 BCD 实验十二　二进制转换到 ASCII 实验十三　八段数码管显示 实验十四　键盘扫描显示实验 硬件部分 实验一　 P1 口亮灯实验 实验二　 P1 口转弯灯实验 实验三　 P3.3 输入， P1 口输出 实验四　工业顺序控制（中断控制） 实验五　 8255 A .B.C 输出方波 实验六　 8255 PA 口控制 PB 口 实验七　 8255 控制交通灯 实验八　简单 I/O 口扩展实验 实验九　 A/D 转换实验 实验十　 D/A 输出方波 实验十一　电子音响 实验十二　继电器控制 实验十三　步进电机实验 实验十四　 8253 方波 实验十五　串并转换实验 实验十六　外部存储器扩展实验 实验十七　 MCS-51 串行口应用实验㈠ —— 双机通信 实验十八　 MCS-51 串行口应用实验㈡ —— 与 PC 机通信 实验十九　温度闭环控制 实验二十　小直流电机调速实验 实验二十一 外部中断（急救车与交通灯） B 、 8088/8086 系列微机实训 软件部分 实验一　清零程序 实验二　拆字程序 实验三　拼字程序 实验四　数据区移动 实验五　数据排序实验 实验六　找 “ 零 ” 个数 实验七　 32 位二进制乘法 实验八　多分支程序 实验九　显示子程序 实验十　键盘扫描显示实验 实验十一　二进制转换到 BCD 实验十二　二进制转换到 ASCII 硬件部分 实验一　 8255 并行口实验㈠： A.B.C 口输出方波 实验二　 8255 并行口实验㈡： PA 口控制 PB 口 实验三　 8255 并行口实验㈢：控制交通灯 实验四　简单 I/O 口扩展 实验五　 A/D 转换实验 实验六　 D/A 转换实验㈠：输出方波 实验七　 D/A 转换实验㈠：输出锯齿波 实验八　 8259 中断控制器实验 实验九　定时／计数器： 8253 方波 实验十　继电器控制 实验十一　 8251 串行通信实验㈠：自发自收 实验十二　 8251 串行通信实验㈡：与 PC 通信 实验十三　步进电机控制 实验十四　小直流电机调速实验 实验十五　温度闭环控制 实验十六　音频驱动实验 C 、 MCS-96 单片机实训 软件部分 实验一　清零程序 实验二　拆字程序 实验三　拼字程序 实验四　数据区传送子程序 实验五　数据排序实验 实验六　查找相同数个数 实验七　无符号双字节快速乘法子程序 实验八　多分支程序 实验九　定时器 1 实验 —— 定时中断 实验十　定时器 T1 和 T2 同时产生中断 实验十一　 80C 196 外部中断实验 实验十二　 80C 196 软件方法产生中断 实验十三　利用 HSI 测脉冲宽度 实验十四　利用 HSI 测量单脉冲宽度 实验十五　利用 HSO 产生单脉冲 实验十六　利用 HSO 产生连续脉冲 实验十七　软件定时器 实验十八　 80C 196 A /D 转换实验 实验十九　利用 80C 196 的 PWM 产生各种波形 实验二十　二进制转换到 BCD 进制转换到 ASCII 硬件部分 实验一　 P1 口亮灯实验 实验二　 P1 口转弯灯实验 实验三　 P2.6 输入， P1 口输出 实验四　工业顺序控制 实验五　 8255 A .B.C 输出方波 实验六　 8255 PA 口控制 PB 口 实验七　 8255 控制交通灯 实验八　简单 I/O 口扩展实验 实验九　 A/D 转换实验 实验十　 D/A 输出方波 实验十一　继电器控制 实验十二　 8253 方波 实验十三　 80C 196 串行口实验 实验十四　 LED 七段数码管显示实验 实验十五　键盘显示综合实验 实验十六　音频驱动实验 实验十七 步进电机实验 实验十八　直流电机实验 实验十九　外部中断（急救车与交通灯）

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