PLC 控制三相异步电动机正反转实验
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一、实验目的
1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法；
2．学习和掌握PLC控制三相异步电动机正反转的硬件电路设计方法；3．学习和掌握PLC控制三相异步电动机正反转的程序设计方法；4．学习和掌握PLC控制系统的现场接线与软硬件调试方法。二、实验原理
三相异步电动机定子三相绕组接入三相交流电，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子绕组产生感应电流和电磁力，在感应电流和电磁力的共同作用下，转子随着旋转磁场的旋转方向转动。因此转子的旋转方向是通过改变定子旋转磁场旋转的方向来实现的，而旋转磁场的旋转方向只需改变三相定子绕组任意两相的电源相序就可实现。如图2.1所示为PLC控制异步电动机正反转的实验原理电路。
图2.1PLC控制三相异步电动机正反转实验原理图
左边部分为三相异步电动机正反转控制的主回路。由图2.1可知：如果KM5的主触头闭合时电动机正转，那么KM6主触头闭合时电动机则反转，但KM5和KM6的主触头不能同时闭合，否则电源短路。
右边部分为采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制的控制回路。由图可知：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC的输入口X2；继电器KA4、KA5分别接于PLC的输出口Y33、Y34，KA4、KA5的触头又分别控制接触器KM5和KM6的线圈。
实验中所使用的PLC为三菱FX2N系列晶体管输出型的，由于晶体管输出型的输出电流比较小，不能直接驱动接触器的线圈，因此在电路中用继电器KA4、KA5做中间转换电路。
在KM5和KM6线圈回路中互串常闭触头进行硬件互锁，保证软件错误后不致于主回路短路引起断路器自动断开。
电路基本工作原理为：合上QF1、QF5，给电路供电。当按下正向按钮，控制程序要使Y33为1，继电器KA4线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序要使Y34为1，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。
三、实验步骤
1．断开QF1、QF5，按图2.2接线（为安全起见，虚线框外的连线已接好）；2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5；
3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，并使PLC工作在STOP状态；4．输入编写好的PLC控制程序并将程序传至PLC；
5．使PLC工作在RUN状态，操作控制面板上的相应按钮，实现电动机的正反转控制。在PC机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA4、KA5和接触器KM5、KM6的动作以及主轴的旋转方向，调试并修改程序直至正确；
6．重复4、5步骤，调试其它实验程序。
图2.2实验接线图
四、实验说明及注意事项
1．本实验中，继电器KA4、KA5的线圈控制电压为24VDC，其触点5A220VAC（或5A30VDC）；接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220VAC，其主触点25A380VAC。
2．三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。其中一个很重要的问题就是必须保证任何时候、任何条件下正反向接触器KM5、KM6都不能同时接通，否则会造成电源相间瞬时短路。为此，在梯形图中应采用正反转互锁，以保证系统工作安全可靠。
3．接线和拔线时，请务必断开QF5；
4．QF5合上后，请不要用手触摸接线端子；
5．请务必不能将导线一端接入交流电源、交流电机、KM5、KM6的接线端子上，另一端放在操作台上而合上QF5。
6．通电实验时，请不要用手触摸主轴。五、实验用仪器工具
PC机1台PLC1台编程电缆线1根三相异步电动机1台断路器（QF1、QF5）2个接触器（KM5、KM6）2个继电器（KA4、KA5）2个按钮3个实验导线若干六、实验前的准备
1．预习实验报告，复习教材的相关章节；
2．熟悉三菱FX2N编程工具、编程方法以及调试监控方法；
3．根据实验电路，编写好如下实验程序（梯形图、指令代码均可）：
1）按“正向”按钮，主轴正转，按“反向”按钮，主轴反转。但主轴由正转变反转或由反转变正转必须先停止；
2）无论主轴处于何种状态（正转、反转或停止），按“正向”按钮，主轴正转，按“反向”按钮，主轴反转。
3）改变“正向”、“反向”、“停止”按钮与PLC输入接口的连接对应的程序。七、实验报告要求
画出调试好的程序梯形图，分析实验结果。八、思考题
1．试比较继电器和接触器的结构及工作原理的异同点。
2．请说明本实验中继电器的线圈工作电压和接触器的线圈工作电压分别是多少？3．试比较可编程控制器的三种输出接口：晶体管输出方式、晶闸管输出方式、继电器输出方式的工作原理异同点。
4．能否将接触器KM5，KM6的线圈直接接至PLC的输出端Y33、Y34（注：本实验所用的PLC为FX2N-80MT，其输出接口为晶体管型）？
扩展阅读：0-三相异步电动机正反转PLC控制实验--4H
机械设计制造及其自动化专业实验
三相异步电动机正反转PLC控制实验
实验指导书
重庆理工大学机械工程学院
机电液控制实验室201*年5月
学生实验守则
1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。
重庆理工大学
说明
1.同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：syxk.cqit.edu.cn或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。2.如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系张君老师。
实验报告要求：
1.实验报告严禁抄袭，如发现报告雷同，抄与被抄双方均不给成绩。
2.实验数据必须在下课前交指导老师检查，并签字。实验报告必须附上有老师签字的数据记录（原件）
3.上课前，请做好预习，实验教师在实验课下课前批改完预习题并给出预习成绩。
4.本实验按时点名，迟到者考勤分为0分。
5.实验报告在实验完成后的一周内（截止时间下午5点）。
三相异步电动机正反转PLC控制实验(4H)
一．实验目的
1．熟悉异步三相异步电动机正反转控制的原理。2．读懂电路图，进行接线及操作练习。
3．了解控制系统中各种保护及自锁、互锁环节的作用。
4．进一步学习X_Builder软件的应用，学会进行PLC程序的调试。5．了解艾默生公司EC10系列PLC的基本指令。6．学习分析故障、排除故障的方法。
二．实验简介
机床的工作部件常需要作两个相反方向的运动，大都靠三相异步电动机的正反转来实现。实现三相异步电动机正反转的原理很简单，只要将三相异步电动机的三相电源中的任意两相对调，就可以使三相异步电动机反相运行转。
本实验将三相异步电动机动作设计为：按下起动按钮，三相异步电动机正转，10s钟后三相异步电动机自动反转；有不同按钮单独控制正、反转的停止，主电路不受影响；当按下急停按钮时，三相异步电动机停止且电路断电，需重新起动才能再次工作。
传统上，是用接触器直接实现这一过程的，电路原理图可参照教科书。本实验采用PLC控制三相异步三相异步电动机正反转,电路连接参照样板接线。
三．实验器材：
计算机、机电液综合实验台、多功能电源板、继电器应用板、传感器应用板、
可编程控制器主机板、可编程控制器输入板、三相交流异步电机、导线
四．实验步骤及内容
（一）检查、熟悉实验器材和设备：
熟悉实验台上的所有实验器材和设备的性能、用法。
（1）熟悉BZSK-I型数控实验台的结构及各功能模块元件：空气开关、保险、AC380V、
AC220V、DC24V电源输出、电压显示，PLC主机、继电器、按钮、开关、交流接触器等，由于实验有强电连接，为了保证人身安全和实验器材的完好，请在实验之前详细阅读实验指导书，未经指导老师检查、允许之前切不可擅自通电！违者承担一切后果！
（2）对PLC的具体接线参照实物样板接线绘出电气原理图及输入输出接线说明表并接
线。由于PLC是精密设备，在连线时一定要准确，输入、输出的接线最好用不同颜色的导线进行区分。接线完成后一定要在指导老师检查之后才可通电！
（3）计算机（附带RS232数据线一根）:利用计算机编写PLC的梯形图程序，并通过RS232
数据线传送到PLC中执行。
（二）组接电路：
本实验的电气控制回路比较复杂，而且涉及强电、弱电的混合连接，实验设备也比较精密，这就要求我们接线时一定要仔细检查，切不可在未检查确认无误之前通电。
（1）主电路连接：按照电气控制回路原理图连接电路，输入的三相电源从多功能电源板上引入，多功能电源板自带保险和空气开关，使用继电器应用板上的交流接触器和热继电器。（2）控制电路连接：控制电路的电压是不相同的，在接线之前一定要区分开来，切不可接错。注：PLC内部的电压是DC24V，在PLC主机板上已经接好。
PLC的输入控制电压都是DC24V，采用共阳接法，所有输入端的COM端子都接至DC24V的+极，控制开关应串在DC24的-极与PLC的输入端子之间。
PLC的输出接线比较复杂，应特别注意！在读懂电气控制回路原理图之前切不可接线！PLC输出端子接线情况：直接控制交流接触器的线圈，其电压为DC24V，接口地址自己定义，与它串联的PLC输出COM端应接至DC24V。
在电路连接过程中应对照电气控制回路原理图和输入、输出端子接线说明，连接完成后，一定要进行多次校对、确认。
实验完成之后，拆除电路，将器材清点无误后，放回原处，并告知指导老师检查。
（三）PLC程序：
PLC编程是一项较复杂的工作，在编程之前应阅读艾默生PLC的操作手册和编程手册；理解PLC接口地址的含义和梯形图表示的意义；熟悉编程软件X_Builder的编程界面和编程方法；掌握几种重要的编程指令。
（1）在X_Builder环境下绘制出梯形图。或调用计算机“D：\\实验课\\机电控制基础\\电机PLC控制程序.mgt”文件中的梯形图。
（2）梯形图程序经指导老师检查同意后，接通PLC电源，传送PLC程序。（3）观测电机的动作情况并按下表要求，做好记录。
（四）程序调试及故障排除
1.先不向三相异步电动机供电，操作按钮，监测PLC输出指示灯是否正确点亮。若
不正确，应排除故障。
2.向三相异步电动机供电，再次操作按钮，观察三相异步电动机的动作。若动作不
正常，应排除故障。
内部已接好L1L2L3+V-V24VNL220VSB6SB5SB4SB3SB2SB124VDC+-COM010305070911010305NC000204060810000204NC0CHCOM010305070911INNC000204060810CHCH00COM20EDR101COM02COM040305COM07061CHOUTCPM2A10CH11CHNC0001020405070002NCNCNCCOMCOMCOM03COM06COM01031----SB1手动启动2----SB2手动正转3----SB3手动反转4----SB4手动急停5----SB5手动正转停止6----SB6手动反转停止
五．实验记录（实验记录与报告书一起交）
表1输入/输出接口地址定义表输入/输出名称定义地址备注输入输出表2电磁铁动作顺序表电磁铁运动过程KM1KM2＋：表示得电，－：表示失电表2各开关运行状态表元件状态正转反转正转停反转停急停SB1SB2SB3SB4＋：表示开关动作，－：表示开关不动作六．实验思考题及报告要求
1)2)3)4)
绘制实验中PLC电气控制原理系统图（三相异步电机正反转控制）。什么是互锁控制，三相异步电机正反转控制为什么要采用互锁控制。画出梯形图并说明PLC编程中用中间变量主要是什么，利用它编程有什么好处？
绘出实验过程中的三相异步电机正反转控制程序：功能要求，X0停止，X1手动正转，X2手动反转，X3自动正反转（先正转5s，停止5s，反转5s），Y0正转，Y1反转。5)说明程序中使用的中间变量，及所起的功能作用。
6)说明如何实现手动正转、手动反转、自动正反转之间的互锁。绘图说明
七．注意事项
1.由实验老师检查后才能开启电源，接通电路。尤其是学有余力的同学在
运行自己设计的程序、自己设计的电路时，一定要征询实验指导老师的意见，在老师同意，并检查通过后，才可以进行程序传送，电路连接。并要在断电的情况下才能进行拆、接线。
2.由于三相异步电动机的工作电压为380V，因此在电源，尤其是强电电源
接通后不要用手接触三相异步电动机或实验台。同学们一定要注意安全。
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