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1、目 录 第 1 章 引言 1 第 2 章 绕线转子电动机正逆转控制系统总体方案设计 2 2.1 绕线转子电动机正逆转控制系统硬件组成 2 2.2 绕线转子电动机正逆转控制方法分析 2 2.3 绕线转子电动机正逆转控制系统 I/O 分配 4 2.4 绕线转子电动机正逆转控制系统接线图设计 4 第 3 章 绕线转子电动机正逆转控制系统梯形图程序设计 5 3.1 绕线转子电动机正逆转控制程序流程图设计 5 3.2 绕线转子电动机正逆转控制程序时序图设计 6 3.3 绕线转子电动机正逆转控制程序设计思路 6 第 4 章 绕线转子电动机正逆转上位监控系统设计 7 4.1 PLC 与上位监控软件通讯 7
2、4.2 上位监控系统组态设计 7 4.3 实现的效果 .10 第 5 章 绕线转子电动机正逆转系统调试及结果分析 .12 5.1 绕线转子电动机正逆转控制系统调试及解决的问题 .12 课程设计心得 13 参考文献 14 附录 15 江西理工大学应用科学学院课程设计 1 第一章第一章 引言引言 二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地 得到了广泛应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控 制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PL
3、C 在开关量处理的基础上增加了 模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程 控制等领域也发挥着十分重要的作用。 绕线转子电动机在原理上相当于普通的异步电动机，结构上有所区别，就是其转 子是由分布式的绕组构成。如果把转子上的绕组在集电环处短接，这个电动机（用法 上）就是一个普通的笼式异步电动机了。 绕线式异步电动机的使用，一般是在一些需要较大启动转矩的场合，比如吊车 （起重机） 。它的原理就是改变转子绕组的电阻，以改变异步电动机的转差率，从而改 变电动机的转矩的。它的定子直接接在三相交流电源上，而转子绕组一般串联上一定 阻值的可变电阻上。当电动机启动时，可变
4、电阻的阻值为最大值，在启动完成后，通 过调节该阻值，最终使得该阻值为零。可变电阻值的选择，与电动机的转子绕组、电 动机设计的启动转矩大小等均有关系。本课题的设计目的：对绕线转子电动机进行正 逆转的控制。设计内容：绕线转子电动机总体方案的设计，系统梯形图程序设计，上 位监控系统设计，调试。 方雄敏：绕线转子电动机正逆转控制程序设计 2 第第 2 2 章章 绕线转子电动机正逆转控制系统总体方案设计绕线转子电动机正逆转控制系统总体方案设计 2.12.1 绕线转子电动机正逆转控制系统硬件组成绕线转子电动机正逆转控制系统硬件组成 熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同 一
5、根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器 设备的作用。 接触器是一种自动开关，是电力拖动中主要的控制电器之一，它分为直流和交流 两类。其中，交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。接触器主要 由电磁铁和触头两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。当电磁线圈通电后， 吸引山字形动铁心 (上铁心)，而使常开触头闭合。 根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头两种。辅助触头通过的电流较 小，常接在电动机的控制电路中；主触头能通过较大电流，常接在电动机的主电路中。 如 CJl0-20 型交流接触器有三个常开主触头和四个辅助触头 (两个常开，两个常闭)
6、。 当主触头断开时，其间产生电弧，会烧坏触头，并使电路分断时间拉长，因此， 必须采取灭弧措施。通常交流接触器的触头都做成桥式结构，它有两个断点，以降低 触头断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭，同时各相间装有绝缘隔板，可防止 短路。在电流较大的接触器中还专门设有灭弧装置。 中间继电器的结构与接触器基本相同，只是体积较小，触点较多，通常用来传递 信号和同时控制多个电路，也可以用来控制小容量的电动机或其他执行元件。 常用的中间继电器有 JZ7 系列，触点的额定电流为 5A，选用时应考虑线圈的电压。 热继电器是利用电流的热效应而动作的。图中热元件是一段电阻不大的电阻丝， 接在电动机的主电路中的双金
7、属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力 辗压而成，亦可采用冷结合，其中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中 电流超过容许值，双金属片受热向上弯曲致使脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触头 断开。触头是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电，从而 断开电动机的主电路。 2.22.2 绕线转子电动机正逆转控制方法分析绕线转子电动机正逆转控制方法分析 NFB ON 时，指示灯 PLl 亮。按 PB2，电动机正转全电阻启动MC3 动作，PLl 熄灭， PL2 闪亮(05 sON，05sOFF) ，10s 后换成部分电阻启动MC3、MCl 动作，PL2 闪亮，再经 10
8、秒后正向运转MC3、MC2、PL3 动作，PL2 熄灭，此时按 PB3 无作用。 正转在启动中或运转中，按 PBl 时电动机立即停止运转，PLl 指示灯亮。按 PB3 时，电 动机逆转全电阻启动MC4 动作，PLl 熄灭，PL2 闪亮(05 sON，05sOFF)，10s 后换成部分电阻启动MC4、MCl 动作，PL2 闪亮，再经 10s 后逆向运转 MC4、MC2、PL4 动作，PL2,灭，此时按 PB2 无作用。逆转启动中或运转中，按 PBl 时 电动机立即停止运转，PLl 指示灯亮。运转时断电，如果在 5s 内恢复供电，电动机维 持断电前的运转方向，继续运转：运转时断电，如果在 5s 后
9、恢复供电，须按 PB2 或 PB3 重新启动电机。热继电器动作时，电动机停止运转，Bz 响。热继电器复位后，BZ 停响，恢复正常操作状态。 江西理工大学应用科学学院课程设计 3 主电路图如下图所示。 图 2-1 主电路图（1） 图 2-1 主电路图 图 2-2 主电路图（2） 方雄敏：绕线转子电动机正逆转控制程序设计 4 图 2-2 主电路图（2） 2.32.3 绕线转子电动机正逆转控制系统绕线转子电动机正逆转控制系统 I/OI/O 分配分配 绕线转子电动机正逆转控制系统的 I/O 分配如下: 输入：NBF：I0.1， 输出：PL1:Q0.0， PB1:I0.2， MC3:Q0.1， PB2:
10、I0.3， MC1:Q0.2， PB3:I0.4。 MC2：Q0.3, MC6:Q0.4, MC4:Q0.5， MC5:Q0.6， PL2:Q0.7。 2.42.4 绕线转子电动机正逆转控制系统结线图设计绕线转子电动机正逆转控制系统结线图设计 绕线转子电动机正逆转控制系统结线图如下图所示。 图 2-3 绕线转子电动机正逆转控制系统结线图 江西理工大学应用科学学院课程设计 5 第第 3 3 章章 绕线转子电动机正逆转控制系统梯形图程序设计绕线转子电动机正逆转控制系统梯形图程序设计 3.13.1 绕线转子电动机正逆转控制程序流程图设计绕线转子电动机正逆转控制程序流程图设计 否 是 否是 是 图 3
11、.1 绕线转子电动机正逆转控制流程图 开始 开始 输入控制模块 输出控制模块 转子是否正转 取反转起始地址 中断 指向下一个控制模块 5s 内是否可以 恢复供电 热继电器是否 工作 取正转起 始地址 重新启动 停转和报警 热继电器复 位 方雄敏：绕线转子电动机正逆转控制程序设计 6 3.23.2 绕线转子电动机正逆转绕线转子电动机正逆转控制程序时序图设计控制程序时序图设计 PL1 PL2 PL3 PL4 图 3-2 绕线转子电动机正逆转控制程序时序图 3.33.3 绕线转子电动机正逆转控制程序设计思路绕线转子电动机正逆转控制程序设计思路 依据设计要求，把整个过程分为十步。M1 起始步，M2、M
12、3、M4 分别为正转的 全电阻启动、部分电阻启动、正转运行；M5、M6、M7 分别为逆转的全电阻启动，部 分电阻启动、逆运行；M8 为热继电器动作时，电动机停止运转，Bz 响。由 Y5 表示 L1 灯,Y6 表示 PL2 灯,Y7 表示 PL3 动作,Y10 表示 PL4 动作，Y11 表示喇叭 BZ.T1、T2、T3、T4 均表示计时 10 秒。T100、T101 表示闪烁灯 Y6 计时继电器。用 X0 表示 NFB，Y1、Y2、Y3、Y4 分别表示 MC1、MC2、MC3、MC4，X6 为“1”状态 时，表示热继电器动作，X1 为点动开关 PB1,X2 为点动开关 PB2，X3 为点动开关
13、 PB3，X0 为保持开关 NFB。 江西理工大学应用科学学院课程设计 7 第第 4 4 章章 绕线转子电动机正逆转监控系统设计绕线转子电动机正逆转监控系统设计 4.14.1 PLCPLC 与上位监控软件通讯与上位监控软件通讯 实验室仿真，利用了 OMRON 的 PLC 进行仿真。 接好线路,按下 SFB,X1 来信号,Y5 信号输出,PL1 灯亮,按下 PB2,即给 X2 来一个脉 冲信号,PL2 灯闪亮，说明 MC3 动作，正转全电阻启动。然后定时十秒后，Y3/Y1 都有 输出，说明 MC3/MC1 动作，半电阻启动 PL2 继续闪亮，再过十秒，Y3/Y2 有输出， 说明 MC3/MC2
14、动作，电动机正转运行，此时按下 PB3 没变化。 按下 PB1，即给 X1 一个脉冲，Y5 亮，即停止运转。 按下 PB3，即 X3 来个脉冲,Y3/Y6 有输出,即 MC4 动作,PL2 闪亮, 说明逆转全电阻 启动。然后定时十秒后，Y4/Y1 都有输出，说明 MC4/MC1 动作，半电阻启动 PL2 继 续闪亮，再过十秒，Y4/Y2 有输出，说明 MC3/MC2 动作，电动机逆转运行，此时按 下 PB2 没变化。 按下 PB1, 即给 X1 一个脉冲，Y5 亮，即停止运转。 如果运转时断电，即 X0 有脉冲信号,T0 开始定时,如果在 5s 内恢复供电，T0 被复 位,系统继续工作, 如果
15、在 5s 后恢复供电，须按 PB2 或 PB3 重新启动电机重新启动。 如果热继电器动作时，即 X6 来脉冲,电动机停止运转，Y11 有输出,即发出警报,喇叭 Bz 响,热继电器复位后，BZ 停响，恢复正常操作状态。 4.24.2 上位监控系统组态设计上位监控系统组态设计 绕线转子电动机正逆转控制梯形图如下图所示。 图 4-1（1） 绕线转子电动机正逆转控制梯形图 方雄敏：绕线转子电动机正逆转控制程序设计 8 图 4-1（2） 绕线转子电动机正逆转控制梯形图 江西理工大学应用科学学院课程设计 9 图 4-1（3） 绕线转子电动机正逆转控制梯形图 方雄敏：绕线转子电动机正逆转控制程序设计 10
16、图 4-1（4） 绕线转子电动机正逆转控制梯形图 4.34.3 实现的效果实现的效果 按下 SFB,PL1 灯亮,按下 PB2,PL2 灯闪亮，C3 动作，正转全电阻启动。然后定时 十秒后，Y3/Y1 都有输出，MC3/MC1 动作，半电阻启动 PL2 继续闪亮，再过十秒， Y3/Y2 有输出，MC3/MC2 动作，电动机正转运行，此时按下 PB3 没变化。按下 PB1，Y5 亮，即停止运转。按下 PB3,Y3/Y6 有输出,即 MC4 动作,PL2 闪亮, 逆转全电 阻启动。然后定时十秒后，Y4/Y1 都有输出，MC4/MC1 动作，半电阻启动 PL2 继续闪 亮，再过十秒，Y4/Y2 有输出，说明 MC3/MC2 动作，电动机逆转运行，此时按下 PB2 没变化。按下 PB1，Y5 亮，即停止运转。如果运转时断电,T0 开始定时,如果在 5s 内恢复供电，T0 被复位,系统继续工作, 如果在 5s 后恢复供电，须按 PB2 或 PB3 重新 江西理工大学应用科学学院课程设计 11 启动电机
