数控机床维修实训报告.docx

2015 - 2016学年第二学期2014级
课程设计/实训/实习报告

课程名称 机床电气实训
专业班级 数控技术专业31431 班
学生姓名 赵星光 韩兆祥 张颢译
马成龙 尹金荣 赵致醇
指导教师 柳虹亮
起止日期 2016年6月13日至 7月 8日

应用技术学院CCUTSOFT

目 录
团队构成及分工 4
项目进度计划 5
实训安排 6
一、实训内容 6
二、实训进行方式 7
三、实训进行 8
四、器件设计图纸 9
五、项目功能设计 12
(一) 功能设计:交通信号灯控制系统的设计 12
设计目的 12
设计设备 12
设计必备知识 12
设计步骤 12
(二)功能设计:通风机运行状态的监视 17
设计目的 17
设计设备 17
设计必备知识 17
设计步骤 17
(三)功能设计:异步电机的工作原理、电路设计、运行状态控制 22
设计目的 22
设计设备 22
设计必备知识 22
设计内容 24
设计步骤 24
(四)功能设计:电机的行程控制和时间控制、电机的自锁和互锁的控制 25
设计目的 25
设计设备 25
设计必备知识 25
设计内容 28
设计步骤 28
(五)功能设计:按钮自锁和互锁的正反转控制 29
设计目的 29
设计设备 29
设计必备知识 29
设计内容 29
设计步骤 31
(六)功能设计:PLC设计电机的启保停、长定时、断电保持、单按扭的起停控制 32
设计目的 32
设计设备 32
设计必备知识 32
设计内容 34
设计步骤 35
(七)功能设计:CP1E控制器的数据通信、CX-ONE编程软件使用 36
设计目的 36
设计设备 36
设计必备知识 36
设计内容 37
设计步骤 37
六、项目实施图表 42
七、项目中的梯形图与语句表 46
实训总结 48

团队构成及分工
职能
成员
任务分工
成绩
组长
赵星光
方案制定

组员
赵致醇
识图、连线

韩兆祥
联机调试

马成龙
程序编写

尹金荣
文档管理

张颢译
程序编写

指导教师签字：
年 月 日

参考评分标准
编号
评分标准
满分
得分
1
绘图准确性、规范性；识图准确性
20

1.1
器件连线准确无遗漏，供电关系正
15

1.2
电气柜内线路与器件布置均匀、合理
10

1.3
器件安装正确，
10

2
独立完成程序报告编写工作，无拷贝他人成果现象
25

3
按时完成各项实训任务
5

4
独立完成图纸、实训报告的打印任务
5

5
遵守纪律无缺勤，服从安排
10

总分
（90-100分为优秀，80-89分为良好，70-79为中等，60-69为及格，0-59分为不及格。）

（百分制）

（五级记分制）

项目进度计划
序号
任务名称
开始时间
完成时间
持续时间
1
实训动员、讲解实训内容、要求及安全注意事项，并进行实训分组
6.13
6.13
1天
2
对基本低压电器件的认识、掌握原理及使用方法 、实现简单元器件连接的电路设计
6.14
6.15
2天
3
实现综合电路图的设计、按要求组装电控柜、实现综合器件连接
6.16
6.17
2天
4
PLC的基本硬件组成及工作方式，了解PLC的外部接线（输入、输出）
6.20
6.22
3天
5
实现与CP1E控制器的数据通信设置、及对CX-ONE编程软件使用、程序的上传、下载
6.23
6.24
2天
6
PLC的典型控制程序—启、保、停，长定时，断电保持，单按扭的起停控制
6.27
6.27
1天
7
异步电机的工作原理及电路设计、通过PLC与接触器实现电机的运行状态控制
6.28
6.29
2天
8
对电机进行行程控制和时间控制、实现电机的自锁和互锁的控制
6.30
7.1
2天
9
PLC控制系统的设计方法之时序法---交通灯的设计
7.4
7.5
2天
10
PLC控制系统的设计法之逻辑法---通风机的运行状态监测
7.6
7.6
1天
11
PLC 控制系统的设计法之经验设计法---送料小车的自动控制系统
7.7
7.7
1天
12
实训总结，完成实训报告，组内、组外互评，答辩
7.8
7.8
1天

实训安排
一、实训内容
本次实训主要包括《机床电器控制》课程部分实验，电气控制柜的设计、安装与调试，过程控制以及PLC控制系统的设计，软件编程等四部分内容。
整个实训分指导教师讲解和同学们实践动手操作两个过程。
指导教师讲解内容包括：
1、讲解实训内容、要求、时间安排、安全注意事项及考核方法。
2、结合本指导书讲解电机控制系统实验装置的基本结构、工作原理，布置实验内容及要求。
3、布置电气控制系统的设计题目及具体要求。
4、结合实物，介绍接触器、继电器、行程开关等常见低压电器的结构、工作原理、电气参数和安装维护方法。
5、介绍电气控制线路设计应遵循的原则，电气原理图、接线图及位置图的绘制方法。
6、介绍系统安装、配线和调试的基本技巧，讲解一些常见故障的处理方法。
7、结合本指导书讲解过程控制系统实验装置的基本结构，各单元的功能。
8、布置过程控制系统的设计题目及具体要求。
9、介绍PLC系统设计的方法、步骤、注意事项，以及调试过程。
10、结合实验装置讲解PLC编程工具的使用以及注意事项。
11、除了指导教师讲授以上的内容外，其它时间由学生自己按要求实习操作，指导教师进行有针对性的辅导，随时解答学生们的疑问，及时处理实习中遇到的问题。
二、实训进行方式
为了提高效率、讲求实效、取得预期的收获，本次生产实训建议按以下方式进行。
1、实训前预习
预习是实训前的重要准备工作，是保证实训顺利进行的必要步骤，也是培养学生独立工作能力、提高实训质量与效率的重要环节，要求做到：
2、实训前应复习相关课程的内容，熟悉有关理论知识
认真阅读实训指导书，了解本次实训的内容、方法、要求和系统工作原理，明确实训过程中应注意的问题，有些内容可到实训教室对照实物预习（如熟悉所用仪器设备、抄录有关电器产品的铭牌数据、产品的使用说明书等，有条件的同学也可上网了解相关内容）。
3、按照实训指导书熟悉有关实验线路，明确接线方式，拟出实训步骤，列出实训时需记录的各项数据表格等。
4、实训预习期间进行学生分组，每组4-6人，安排组长1人，明确组内合理分工，预习需人人进行，由组长负责检查，实训前每组应就有关实习内容进行讨论，做到心中有数。
三、实训进行
整个实训过程中必须严肃认真，集中精力按时完成工作。
1、预习检查、严格把关
实训开始前应由指导教师检查预习质量（包括对本次实习的理解、认识及预习报告），当确认已做好了实训前的准备工作方可开始实训，对于因没有预习而对本次实习的目的、内容、方法、要求了解很差的同学，应拒绝其参加实训。
2、分工配合、协调工作
实训以小组为单位进行，组长负责实习的安排，如分配记录、接线、安装、调试及检查等各项工作，务求在实训过程中人人动手、个个主动、分工配合、协调操作，做到实训内容完整、方法得当、数据准确。
3、按图接线、力求简明
根据拟定的实训线路及选用的仪表设备，按图接线，力求简单明了。接线原则是先串联后并联，即由电源开始先连接主要的串联电路，例如单相或直流电路，应从一极出发，经过主要线路的各仪表、设备，最后返回另一极。串联电路接好后再把并联支路逐段并上。主回路与控制回路应分清，根据电流大小，主回路用粗导线连接，控制回路用细导线连接，每个接线柱上的接线尽量不超过三根。
4、确保安全、检查无误
为了确保安全，线路接好后应互相校对并请指导教师检查，确认无误后方可合闸通电。
5、按照计划、操作测试
按实训步骤，由简到繁、逐步进行操作测试，实训中要严格遵守操作规程和注意事项，仔细观察实习中的现象，认真做好数据测试工作，并结合理论分析与预测趋势相比较，判断数据的合理性。
6、认真负责、完成实训
实训完毕后，应将实习记录数据或完成制做的实物交指导教师审阅，经指导教师认可签字后才允许拆线、整理现场，并做到导线分类整理，仪表、工具物归原处。

四、器件设计图纸
根据功能需求，结合器件的连接和电气指标，设计电气柜内部电路图如下。

低压配电原理图

PLC输入原理图

PLC输入原理图

PLC输出原理图1

PLC输出原理图1

五、项目功能设计
(一) 功能设计:交通信号灯控制系统的设计
设计目的
1、 熟练掌握CP1E的基本指令和内部定时器的工作特点
2、 熟练掌握时间继电器工作原理和工作方法。
3、 掌握PLC系统设计的时序设计法
设计设备
1、 CP1E控制器 2、指示灯7只 3、按钮2个 4、时间继电器2个
设计必备知识
交通信号灯是一种通过控制两个路口方向的红灯、绿灯、黄灯的交替亮起和熄灭来实现车辆的控制，而信号灯的交替亮灭是可以依靠PLC内部时间继电器的定时时间来进行控制。
在十字路口上设置的红、黄、绿交通信号灯，其布置如图1-1所示。由于东西方向的车流量较小、南北方向的车流量较大，所以南北方向的放行(绿灯亮)时间为30s，东西方向的放行时间(绿灯亮)为20s。当在东西(或南北)方向的绿灯灭时，该方向的黄灯与南北(或东西)方向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s，以提醒司机和行人注意。闪烁5s之后，立即开始另一个方向的放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。
设计步骤
1、时序图法编程的思路
下面介绍用时序图法编程的思路。
（1）分析PLC的输入和输出信号，以作为选择PLC机型的依据之一。在满足控制要求的前提下，应尽量减少占用PLC的I/O点。由上述控制要求可见，由控制开关输入的启停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在图中，南北方向的三色灯共6盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭，所以可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也照此办理，只占6个输出点。
(2)为了弄清各灯之间亮、灭的时间关系，根据控制要求，可以先画出各方向三色灯的工作时序图。本例的时序如图1-2所示。

图1-1 交通灯示意图
2、交通灯工作时序图

图4-2交通灯工作时序图
由时序图分析各输出信号之间的时间关系。图4-2中，南北方向放行时间可分为、两个时间区段：南北方向的绿灯和东西方向的红灯亮，换行前东西方向的红灯与南北方向的黄灯一起闪烁；东西方向放行时间也分为两个时间区段，东西方向的绿灯和南北方向的红灯亮，换行前南北方向的红灯与东西方向的黄灯一起闪烁。一个循环内分为4个区段，这4个时间区段对应着4个分界点：t1、t2、t3、t4。在这4个分界点处信号灯的状态将发生变化。
3、4个时间区段必须用4个定时器来控制，为了明确各定时器的职责，以便于理顺各色灯状态转换的准确时间，最好列出定时器的功能明细表；对本例如表4-1。
表1-1 定时器的功能明细表

4、 进行PLC的I/O分配。下面是使用CPM1A时所做的I/O分配如表所示：

表1-2 PLC的I/O分配

5、根据定时器功能明细表和I/O分配，画出的梯形图如图所示。对图1-3的设计意图及功能简要分析如下。
①程序用IL/ILC指令控制系统启停，当00000为ON时程序执行，否则不执行。
②程序启动后4个定时器同时开始定时，且01000为ON，使南北绿灯亮、东西红灯亮。
③当TIM000定时时间到,
其一，01000为OFF使南北绿灯灭；
其二，01001为ON使南北黄灯闪烁(25501以5Hz的频率ON、OFF)，东西红灯也闪烁。
④当TIM001定时时间到，
其一，01001为OFF使南北黄灯、东西红灯灭；
其二，01003为ON使东西绿灯、南北红灯亮。
⑤当TIM002定时时间到，
其一，01003为OFF使东西绿灯灭：
其二，01004为ON使东西黄灯闪烁，南北红灯也闪烁。
⑥TIM003记录一个循环的时间：当TIM003定时时间到，
其一，01004为OFF使东西黄灯、南北红灯灭；
其二，TIM000一TIM003全部复位，并开始下一个循环的定时。由于TIM000为OFF，所以南北绿灯亮、东西红灯亮，并重复上述过程。
7、交通灯控制梯形图

图 1-3 交通灯控制梯形图

图 1-4 交通灯控制的接线图

8、下面把时序图设计法归纳如下：
（1）分析控制要求，明确各输入/输出信号个数，合理选择机型。
（2）明确各输入和各输出信号之间的时序关系，画出各输入和输出信号的工作时序图。
（3）把时序图划分成若干个时间区段，确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点，弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。
（4）根据时间区段的个数确定需要几个定时器，分配定时器号，确定各定时器的设定值，明确各定时器开始定时和定时时间到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响。
（5）对PLC进行I/O分配。
（6）根据定时器的功能明细表、时序图和I/O分配画出梯形图。
（7）作模拟运行实验，检查程序是否符合控制要求，进一步修改程序。对一个复杂的控制系统，若某个环节属于这类控制，就可以用这个方法去处理。
(二)功能设计:通风机运行状态的监视
设计目的
熟练掌握CP1E的基本指令和内部定时器的工作特点
熟练掌握时间继电器工作原理和工作方法。
掌握PLC系统设计的逻辑方法
设计设备
1、CP1E控制器 2、指示灯7只 3、按钮2个
设计必备知识
当主要对开关量进行控制时，使用逻辑设计法比较好。逻辑设计法的基础是逻辑代数。在程序设计时，对控制任务进行逻辑分析和综合，将控制电路中元件的通、断电状态视为以触点通、斯状态为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用PLC的逻辑指令可以顺利地设计出满足要求的且较为简练的控制程序。这种方法设计思路清晰，所编写的程序易于优化，是一种较为实用可靠的程序设计方法。下面以一个简单的控制为例介绍这种编程方法。
设计步骤
某系统中有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时；红灯以5Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。
1.红灯常亮的程序设计
当4台通风机都不开机时红灯常亮。设灯常亮为“1”、灭为“0”，通风机开机为“1”、停为“0” (下同)。其状态表为：由状态表可得Fl的逻辑函数：
（1）
根据逻辑函数(1)容易画出其梯形图如下图所示。
表 2-1 逻辑函数

图 2-1红灯常亮的梯形图
2、绿灯常亮
能引起绿灯常亮的情况有5种，列状态表为下左表：由状态表可得F2的逻辑函数为：
（2）
根据这个逻辑函数直接画梯形图时，梯形图会很烦琐，所以要先对逻辑函数(2)进行化简。
例如将(2)化简成下式：F2=AB(D+C)+CD(A十B) （3）
(3) 再根据(3)画出的梯形图如下右图所示。
表 2-2 逻辑函数

图 2-2绿灯常亮梯形图

3.红灯闪烁的程序设计
设红灯闪烁为“1”，列状态表为左下表：由状态表可得F1的逻辑函数为：
（4）

将(4)化简为：
(5)

由(5)画出的梯形图如右下图所示。其中25501能产生0.2s即5Hz的脉冲信号。
表 2-3 逻辑函数

图 2-3 红灯闪烁梯形图

4.绿灯闪烁的程序设计
设绿灯闪烁为“1”，列状态表左下表为：由状态表可得F2的逻辑函数为： （7）

将上式化简为
根据(7)画出其梯形图如右下图所示。

表2-4 逻辑函数

图 2-4 绿灯闪烁梯形图
5.选择PLC机型，作I/O点分配
本例只有A、B、C、D4个输入信号，F1、F2两个输出；
若选择的机型是CPM1A，作出I/O分配如表所示；
表 2-5I/O分配

由I/O分配及上几个图，综合在一起便得到总梯形图。
下面把逻辑设计法归纳如下：
①用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号，并设定对应输入、输出信号各种状态的逻辑值。
②根据控制要求，列出状态表或画出时序图。
③由状态表或时序图写出相应酌逻辑函数，并进行化简。
④根据化简后的逻辑函数画出梯形图。
⑤上机调试，使程序满足要求。
通风机的梯形图

图 2-5通风机的梯形图

图2-5 通风机控制的接线图

(三)功能设计:异步电机的工作原理、电路设计、运行状态控制
设计目的
明确线路中的所有电器元件及其作用；熟悉电路的工作原理；熟悉起动按钮和停止按钮的结构要求和动作原理；理解接触器自锁触头的作用；接触器自锁的欠压、失压保护的功能；领会热继电器过载保护的原理和热继电器的接线要求。
设计设备
1、 接触器 2、PLC（OMRON CP1E） 3、正转、反转、停止按钮
设计必备知识
三相异步电动机的转子旋转方向由旋转磁场进行控制，转子随着旋转磁场共同转动。而旋转磁场完全依靠接在定子三相绕组的电流来控制。1、电流幅值的大小将决定着磁场的大小（即磁场的磁动势F），2、三相电流的相序将决定旋转磁场旋转方向，也就是决定着三相电机的旋转方向。在下图中，相序如果是，电机将正转，反之，相序为，电机将反转。改变三相电流的相序，只需将绕组、、任意两相调换位置即可。

图 3-1 异步电机的正反转

图 3-2 异步电机的正反转的梯形图

而相序的改变，通常是由两个接触起来实现的KM1与KM2可以分别设计成常开和常闭触点，其中一个导通，另一个必截止，一个断开，另一个必导通，这样，便实现了交流电机的正反转控制操作。

图 3-3 三相异步电动机基本接线原理图
设计内容
1、 利用面板上的按钮和接触器实现异步电机的三种基本运行状态：正转、反转和停止
2、 利用CP1E上的输入输出触点实现正反转的控制。
设计步骤
1.根据图1绘出电动机正反转控制电路的元件位置图和电气接线图。
2.按图1所示配齐所有电器元件，并进行检验。
（1）电器元件的技术数据（如型号、规格、额定电压、额定电流）应完整并符合要求，外观无损伤。
（2）电器元件的电磁机构动作是否灵活，有无衔铁卡阻等不正常现象，用万用表检测电磁线圈的通断情况以及各触头的分合情况。
（3）接触器的线圈电压和电源电压是否一致。
（4）对电动机的质量进行常规检查（每相绕组的通断，相间绝缘，相对地绝缘）
3.在控制板上按元件位置图安装电器元件，工艺要求如下：
（1）组合开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧。
（2）每个元件的安装位置应整齐、匀称、间距合理、便于布线及元件的更换。
（3）紧固各元件时要用力均匀，紧固程度要适当。
4.按接线图的走线方法进行板前明线布线和套编码套管，板前明线布线的工艺要求如下：
（1）布线通道尽可能地少，同路并行导线按主、控制电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。
（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。非交叉不可时，应水平架空跨越，但必须走线合理。
（3）布线应横平竖直，分布均匀。变换走向时应垂直。
（4）布线时严禁损伤线心和导线绝缘。
（5）在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。所有从一个接线端子（或线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连接，中间无接头。
（6）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。
（7）一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于两根。
(四)功能设计:电机的行程控制和时间控制、电机的自锁和互锁的控制
设计目的
1、 掌握使用时间继电器实现电机的启停的方法
2、 掌握使用行程开关实现电机的启停的方法
设计设备
1、 三相异步电动机 2、时间继电器 3、行程开关 4、PLC（CP1E）
设计必备知识
1、时间继电器JS14A-00的基本知识
时间继电器JS14A是一种通电延时式时间继电器，该系列晶体管时间继电器采用大规模专用集成电路，旋钮整定。精度高、延时范围宽、功耗低。外型美观、体积小。JS14A为装置式，JS14A-M为面板式、JS14A-Y为外接式。广泛应用于交流50Hz，电压380V及以下或直流24V的控制电路中作延时元件，按预定时间接通或分断电路。
JS14A-00可以实现最长3分钟的时间延时，当PLC的输出信号加到PLC的外部输入端的时候时间继电器开始计时，计时时间由前面板的旋钮来控制，当计时时间到达时，尤其输出端输出到时信号给PLC的输入通道。再由PLC产生控制动作。

图 4-1 时间继电器与PLC连接图
2、行程开关LX19-111的基本知识
行程开关，又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器，用于控制生产机械的运动方向，速度，行程大小或位置的一种自动控制器件，其结构形式多种多样，按其基本结构可分为三个部分。摆杆、触头系统以及外壳，按工作原理分类可分为直动式和滚轮式。
本设计采用滚轮式行程开关LX19-111作为行程控制电路主要元件。
LX19-111是单滚轮式行程开关，交直流两用，交流额定电压380V，直流额定电压220V，额定电流I=5A，当直线运动部件带动滚轮时，内部动触点与静触点分离，将此信号输到PLC输入0通道2时，便会有信号产生。

图 4-2 行程开关与PLC连接控制图

图 4-3 机床工作台自动往返运行控制的示意图和电路图

图 4-4 机床工作台自动往返运行控制的梯形图

图4-5 机床工作台自动往返运行控制的接线图

设计内容
1、 验证时间继电器的延时功能，通过编写上位机程序，实现时间继电器的延时输出。三相异步电动机的正反转。
2、 验证滚珠式行程开关的行程控制功能，通过编写上位机程序，实现行程开关的限位控制，以此控制异步电机的正反转。
设计步骤
1、 根据图4—1和图4-2，把行程开关输入输入到PLC输入端子0.00和0.01两端。

(五)功能设计:按钮自锁和互锁的正反转控制
设计目的
1、 熟练掌握电机启保停电路系统的设计
2、 熟练掌握电机正反转原理及其应用方法
设计设备
1、OMRON控制器 2、接触器 3、电机 4、按钮 5、指示灯。
设计必备知识
数控机床的电机正反转对电机的主轴运动起着很重要的作用，车床中的工件夹紧，刀架中的选刀和锁定，需要电机的正反转运行中有一个很好的按钮互锁功能。互锁，就是将复合按钮动合触点作为起动按钮，而将其动断触点作为互锁触点串接在另一个接触器线圈支路中。这样，要使电动机改变转向，只要直接按反转按钮就可以了，而不必先按停止按钮，简化了操作。
设计内容
1、 电机接触器自锁功能实现。
2、 电机接触器互锁功能实现。

电机接触器自锁功能的实现：
下面梯形图给出了三相电机自锁功能的实现。

图5-1 自锁
按钮0.00按下通过100.00输出，通过输出触点100.00实现按钮的自锁，这是按钮一旦按下，便会保持自锁状态。电机会连续运行下去。
电机PLC触点互锁功能的实现：

图5-2 互锁
在下面的逻辑电路功能中，按钮0.00和0.01实现的两个控制接触器的互锁功能，电机的正反转控制通过实验五可知，两个互补的接触器可以电机运行状态的相互独立。电机的运行状态及原理如下图所示。

图5-3电机接触器正反转互锁原理图

图5-4 接触器互锁功能结构图

两个接触器线圈KM1和KM2，通过上面的一个结构，可以保证两套接触器主触点的依次吸和断开，保证电机正反转状态相互独立。
设计步骤
自锁功能实现
1、 根据图8-3，将电机三个接线端子按照实验3、4的接线方法接线。
2、 按照自锁功能原理图，将电机的控制接触器的控制端接到PLC的输
出接点，将PLC输入节点连入相应的自锁控制按钮。
3、 将PLC的上位机程序进行设计编译，编译后输出到PLC。
4、 观察实验现象。按下启动按钮，观察实验现象。
互锁功能实现
1、根据上一步的方法接线：将三相端子分别连入两个接触器的控制端。将两个接触器的控制主触点分别连入两个PLC输出线圈。
2、将两个PLC的输入触点依次连入两个输入按钮。
3、 在PLC上位机程序中按照上面互锁PLC功能进行梯形图编译。编译好
的程序导入PLC。
4、 分别按下正转和反转按钮，观察实验现象。

(六)功能设计:PLC设计电机的启保停、长定时、断电保持、单按扭的起停控制
设计目的
1、 熟练掌握异步电机启停基本原理
2、 熟练掌握PLC启保停电路的基本电路结构及其设计方法
设计设备
1、 三相异步电动机 2、按钮3个 4、CP1E控制器 5、指示灯
设计必备知识
三相异步电动机在启动后达到额定工作状态时，需要状态一直保持，而普通的按钮具有复位弹簧，很难将状态保持下去，按钮一旦松开，电路状态会再次复原，因此在电机启动过程中，需要设计一个具有自动保持功能的装置来维持电机运行状态的不变。
图 6-1 感应电机的Y-△启动原理图

图 6-2 控制的梯形图

电动机电动控制系统和启保停控制系统：下图是三相电机电动控制系统接线原理图，按下启动按钮SB2， 接触器KM通电吸合，主触点闭合，电动机启动运行；松开按钮SB2，接触器KM断电释放，主触点断开，电动机断电停止转动。 这种线路不能实现连续运行，只能实现点动控制。

图 6-3 感应电机的Y-△启动原理图

图 6-4 感应电机的Y-△启动的梯形图

该电路最大特点是按钮松开，电机会恢复停转状态，要实现电动机的连续运行，必须在电机中加入保持装置，即电机具有基本的启动保持功能。
典型的具有保持功能的电路如下图所示：

图6-5 启保停电路的基本设计方法
、
当按钮按下时，常闭触点0.01会吸合，电路通过线圈100.00处于保持状态，当停止按钮按下时，常闭触点0.01才断开。
设计内容
1、 设计并用指示灯验证启保停电路的基本功能
2、 电机电动控制系统的验证与实现
3、 验证启保停装置在电机运行状态控制当中所起的作用
设计步骤
1、 根据图3-1，在CP1E仿真器中，绘制出启保停的电路结构，并将电机三项端子U、V、W接入到电控箱接线端子的L1、L2、L3处，将L1、L2、L3连入接触器1的主触点，将主触点的控制触点连入PLC输出触点100.00端。将启动按钮连入PLC输入触点0.00端
2、 通过上位机程序绘制梯形图，使得按钮按下的时候，输出触点被接通。观察按钮按下时，电机的状态。
3、 保持原状态不变，在梯形图中加入一个输入常闭触点0.01，其余状态保持不变，并将常闭触点接入另一个输入按钮。重复步骤2，观察实验现象。
4、 将100.00触点接入另外一个指示灯，重复步骤2和步骤3，观察指示灯的变化现象。

(七)功能设计:CP1E控制器的数据通信、CX-ONE编程软件使用
设计目的
1、 掌握CP1E控制器的驱动安装方法
2、 熟悉CP1E控制器的基本逻辑控制指令系统
3、 熟悉CP1E控制器的编程环境和PLC与上位机通讯的基本方法。
设计设备
1、 OMRON CP1E控制器 2、驱动软件、安装补丁 3、传输数据线，上位机
设计必备知识
CP1E控制器的基本特点
CP1E控制器是以继电器输出和晶闸管输出两种主要形式的PLC控制器，本实验系统采用的是30触点的类型，18输入触点+12输出触点。
PLC系统设计概述述

（一）PLC控制系统的设计包括三个重要的环节，
1、是通过对控制任务的分析，确定控制系统的总体设计方案；
2、是根据控制要求确定硬件构成方案；
3、是设计出满足控制要求的应用程序。要想顺利地完成 PLC控制系统的设计，需要不断地学习和实践。
（二）可编程序控制器系统设计的基本步骤
1 .对控制任务作深入的调查研究
2 .确定系统总体设计方案
3 .根据控制求确定输入/输出先件，选择PLC机型
4 .确定PLC的输入/输出点分配
5 .设计应用程序
6 .应用程序的调试
7 .制做电气控制柜和控制盘
8 .连机调试程序
9 .编写技术文件
CP1E控制器的基本指令集
CP1E控制器主要的指令有：
1．LD和LD NOT 指令
2．OUT和OUT NOT指令
3．AND和AND NOT指令
4．OR和OR NOT指令
5．AND LD指令
6．OR LD指令
7．置位和复位指令SET和RESET
8．保持指令KEEP
9 ．上升沿微分和下降沿微分指令DIFU和DIFD
10 ．空操作指令NOP
11 ．结束指令END
设计内容
CP1E控制器驱动程序的安装方法
用上位机做一些简单的指示灯的控制。
设计步骤
一、CP1E控制器驱动软件的安装：
启动驱动程序

图 7-1
单击OK

图 7-2
单击“Next”

图 7-3
选中第一个单选框，单击“Next”

图 7-4
输入用户名、密码、及盘面上的16位序列号

图 7-5
单击“Next”

图 7-6
依次单击“Next”

图 7-7
单击“install”，开始安装驱动

图 7-8
单击“Finished”，完成安装
二、软件的运行
首先将数据线USB一端插入上位机，另一端插入PLC前面板相应插孔。

图 7-9
在“开始”菜单中找到安装软件

图 7-10
在设备类型选项中，选择所用PLC型号CP1E，网络类型，选择USB，点击“确定”。

图 7-11
进入编辑页面开始对新建程序进行编辑

六、项目实施图表
1.绘制电器原理图时应遵循的原则
（1）电路图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路是电气控制
线路中强电流通过的部分，是由电机以及与它相连接的电器元件(包含接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器、电动机等)所组成线路图。辅助电路是由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成的，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。
（2）所有电器元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。
（3）各个电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电器元件的各个部件可以不画在一起。
（4）所有电器的触点都按没有通电和没有受外力作用时的状态
绘制。对于继电器、接触器的触点，按电磁线圈不通电时的状态画；控制器按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关等的触点按不受外力作用时的状态绘制。
无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列，可水平地布置或者垂直地布置。
（5）有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示，无直接电联系的交叉导线连接点不画黑圆点。

2.电控柜内部布局图
线槽 槽
线 槽
线 槽

空开1
空开2
空开3

PLC

线 槽

继电器

接触器1
接触器2

线 槽

电源

线 槽

接线端子1
接线端子2

线 槽

电控柜所需器件（PLC晶体管输出）：
序号
材料名称
规格/型号
单位
数量
单价/元
数量
1
热继电器
JR36-20/1.6
只
1

2
时间继电器
ST3PA /220V
套
2

3
接触器CJX2-0910/24V
2开2闭+3输出
只
2

4
触点
F4-22
只
2

5
行程开关
LX19-111
只
2

6
接线端子
TD-1520 20路
条
2

7
导轨
1米
条
1

8
指示灯
AD16-22DS/220V 220V 红/绿
只
4红
4绿

9
按钮
LAC39-11
红/绿
只
4红
4绿

10
空开
3相DZ47-3PC3
只
1

空开
DZ47-3PD1A
只
1

空开
DZ47-2P6A
只
1

11
电控箱
0.8m*0.6m*0.25m
只
1

12
表头
85L1 (10A)
85L1 （450V）
块
2

13
PLC
CP1E-N30DT-A
只
1

14
PLC电池组
CP1W-BAT01
只
1

15
USB电缆
2M
条
1

16
3相电机
交流可调速1400转
个
1

17
Φ22黑标牌