1.实验目的
1）通过电动机的起动、自锁、停止控制电路的实际电路安装连接，熟悉并掌握常用低压电气回路的原理图设计及实际连接方式。
2）通过实训，熟悉并掌握常用低压电气元器件，如接触器、继电器、按钮等。
3）掌握电动机的控制回路原理。
4）通过实训，加深STEP7软件的操作熟练程度，熟悉编程方法和编程语言。
5）通过实训，了解PLC自动控制系统的基本结构及其硬件连接模式。
2.实验原理
1）继电-接触控制在各类生产机械中获得广泛地应用，凡是需要进行前后、上下、左右、进退等运动的生产机械，均采用传统的典型的正、反转继电-接触控制。
交流电动机继电控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造如下：
①电磁系统——铁心、吸引线圈和短路环。
②触点系统——主触点和辅助触点，还可按吸引线圈得电前后触点的动作状态，分常开（动合）、常闭（动断）两类。
③消弧系统——在切断大电流的触点上装有灭弧罩，以迅速切断电弧。
④接线端子，反作用弹簧等。
2）在控制回路中常采用接触器的辅助触点来实现自锁和互锁控制。接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的常开触点与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一常开触点称为“自锁触点”。使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。为操作方便，也为防止因接触器主触点长期大电流的烧蚀而偶发触点粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的电路中采用既有接触器的常闭辅助触点的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。
3）控制按钮通常用于短时通、断小电流的控制回路，以实现近、远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。按钮是专供人工操作使用。对于复合按钮，其触点的动作规律是：当按下时，其常闭触点先断，常开触点后合；当松手时，则常开触点先断，常闭触点后合。
4）在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。
采用熔断器作短路保护。当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护电路、保护电源的目的。熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。
采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载危害。其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20%时，其常闭触点应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。
5）在电气控制电路中，最常见的故障发生在接触器上。接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认清，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。
3.实验设备
项目2实验设备见表4-1。
表4-1 项目2实验设备列表
4.实验内容
（1）电动机的继电-接触式电气控制 单相电动机和三相电动机的起动、保持、停止电路如图4-13所示。
从原理图可知，三相电动机控制电路与单相电动机控制电路相同，区别仅在于各自的主电路是三相连接还是单相连接，三相连接的输入线连接三相电源的三根相线U、V、W；而单相连接的输入线连接三相电源的一根相线L和一根中性线N。因本实训系统的负载（如水泵、搅拌机、曝气泵等）均采用单相220V供电，所以实验内容也以单相电路连接为对象。需要说明的是，无论主电路是单相或三相，其控制电路是相同的。
图4-13 电动机起动、保持、停止电路原理图
按图4-13所示控制电路进行安装接线。
接线时，先接主电路，即从单相交流电源的输出端L开始，经接触器KM的主触点，热继电器FR的热元件到电动机M的两个线端A、B，用导线按顺序串联起来。
主电路连接完整无误后，再连接控制电路，即从单相交流电源L端开始，经过熔断器、停止按钮SB2的常闭触点、起动按钮SB1的常开触点、接触器KM的线圈输入触点、热继电器FR的常闭触点到单相交流电源的中性线端N。接线完毕后，必须经过指导教师确认无误后才可通电运行。(www.xing528.com)
1）闭合2P断路器开关，接通单相交流电源。
2）按起动按钮SB1，观察电动机是否运转；松手后观察电动机M是否继续运转。
3）按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转。
4）切断2P断路器开关，断开实验线路电源；拆除控制回路中自锁触点KM，再接通电源，起动电动机，观察电动机及接触器的运转情况，从而验证自锁触点的作用。
实验完毕，切断2P断路器开关，切断实验线路的三相交流电源。
（2）电动机的PLC控制模式 在实现电动机的继电-接触式控制的前提下，继续利用S7-300PLC来实现对电动机的自动控制。S7-300PLC的端子接线图如图4-14所示。注意，输入端子I0.0、I0.1分别连接起动按钮SB1的常开触点和停止按钮SB2的常开触点。输出端子Q0.0连接接触器KM的电磁线圈。该图是示意图，故将DI模块和DO模块的接线绘制在同一张图片上，实际接线时要分别连接输入模块和输出模块的端子。
符号地址定义见表4-2。
图4-14 电动机起动、保持、停止PLC 数字量模块端子接线示意图
表4-2 项目2符号地址定义
在STEP7软件中利用梯形图语言编写自动控制电动机起动、保持、停止的程序，如图4-15和图4-16所示。其中，图4-15是利用普通输出线圈实现电动机控制，而图4-16是利用置位、复位线圈实现电动机控制，两种程序功能相同，注意在实训过程中加以比较并深入理解程序语言的运用。
图4-15 电动机控制梯形图程序-1
图4-16 电动机控制梯形图程序-2
利用PLCSIM软件对输入的程序进行调试，观察当“S1”变量强制为“1”时，电动机的运行情况；观察当“S2”变量为“1”时，电动机的运行情况。加深对程序的理解。实训结束后，关闭PLC电源，清理现场。
5.实验注意事项
1）接线时合理布线，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。
2）操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电气元器件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。
3）通电观察继电器动作情况时，要注意安全，防止碰触带电部位。
6.思考题
1）试比较点动控制电路与自锁控制电路在结构上和功能上的主要区别。
2）自锁控制电路在长期工作后可能出现失去自锁作用，试分析产生的原因。
3）交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V电源上会产生什么后果？反之，若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？
4）在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？为什么？
5）电动机控制梯形图4-14中，S2采用的是常闭触点，而PLC的I0.1端子连接到停止按钮S2的常开触点，为何是这样？如果I0.1端子连接到停止按钮S2的常闭触点，那么PLC程序该如何修改？
6）利用RS方块指令实现电动机控制的梯形图程序如图4-17所示，试分析该程序是否有问题。
图4-17 RS方块指令实现电动机控制的梯形图程序
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