三相交流电机(plc实验)

《三相交流电机(plc实验)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相交流电机(plc实验)（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机机电电综综合合实实训训总总结结论论文文主题：主题：三相交流电机控制三相交流电机控制完成人：完成人：张磊、苏世超、张贵兴、刘凤明、奚铭铮张磊、苏世超、张贵兴、刘凤明、奚铭铮班级：班级：机自机自 07-307-3 班班2010 年 12 月 25 日基于基于 PLC 的三相交流电机的三相交流电机 Y/ 换接起动控制与监视换接起动控制与监视张磊、苏世超、张贵兴、刘凤明、奚铭铮【摘要】本文比较了基于时间继电器和基于PLC控制的三相交流异步电动机起动的优缺点； 以西门子S7系列PLC为控制器件，根据绕线式异步电动机转子串电阻启动控制的要求，改 造继电接触器控制电路，设计了PLC输入输出接线图和梯形图程

2、序，编写了控制程序语句 指令表，分析了启动控制工作过程；最后通过组态软件建立PLC与上位PC机之间的通信连 接，实现上位机监控。 【关键词】PLC；三相交流异步电动机；Y/换接起动；组态王；监控0 引引言言三相交流电动机在我国现代工农业生产中应用广泛，为社会的发展、进步提供了极大 便利。但是，大功率电动机如果在电源变压器容量不够大的情况下直接启动，由于异步电 动机起动电流大，会使电源变压器输出电压大幅下降，不仅减小电动机本身的启动转矩， 还会影响同一供电网中其他设备的正常工作。因此，较大功率的电动机需要采取降压启动。对大功率电动机的空载和轻载起动来说，Y/换接起动是目前应用最成熟的降压启动 方

3、法。Y/换接启动是指电动机启动时，把定子绕组接成星形，以降低启动电压，限制启 动电流；待电动机启动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机从现在起运行。凡是在 正常运行时定子绕组做成三角形连接的异步电动机，均可用这种降压方法。电动机启动时， 接成Y形，加在每相定子绕组上的启动电压只有三角形接法的，启动电流为三角形接法的 1/3，启动转矩也只有三角形接法的1/3。根据电路中控制换接的核心部件的类型，降压启 动可分为基于时间继电器的换接起动和基于PLC控制的换接起动。实践证明，基于时间继 电器的起动控制容易出现时间继电器、交流接触器断线、机械传动部分卡住（Y型启动力 矩小）等故障引起拒动而造成不能降

4、压启动，燃弧时间长，造成因弧光引起的相间短路等 故障。 组态软件是一种数据采集与过程控制的专用软件，它是在自动控制系统监控层一级的 软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控 功能的、通用层次的软件工具。这样基于组态软件建立PLC与上位PC机之间的通信连接实 现远程操作控制，既可以改善操作人员的工作环境，又可以提高工作的安全性。1 可可编编程程控控制制器器（ PLC）及及其其应应用用继电接触器控制系统长期在生产上得到广泛应用，但由于它的机械触点多、接线复杂、 可靠性低、功耗高，并当生产工艺流程改变时需重新设计和改装控制线路，通用性和灵活 性也就较差，因此日益

5、满足不了现代化生产过程复杂多变的控制要求。而可编程控制器将 继电接触器控制的优点与计算机技术相结合，用“软件编程”代替继电接触器控制的“硬 件接线” 。当系统功能需要改变时，只需变更少量外部接线，主要通过修改相应的控制程序 即可。 利用PLC代替普通继电器电路来实现Y/启动装置将更为方便和可靠，解决上述问题也 更为容易。PLC（可编程序控制器）是一种以微电脑技术为核心的自动控制装置，具有优 于其他控制器件的许多功能，如:可靠性高，抗干扰能力强；控制程序可变,能实现柔性控制；控制和运算处理功能完善（模拟量输入P输出、PID 控制、算术运算等） ；网络 和通信功能（配置网络适配器或通信卡能与网络或

6、其他控制器通信）等。当交流异步电动 机使用了PLC 控制，就能更好地实现逻辑控制、过程控制和数据通信，达到自动控制的新 水平。2 系系统统设设计计的的总总体体构构架架通过对系统的总体分析，该系统的设计实现过程分为两个步骤：（1）基层PLC实现对三相异步电动机起动换接的控制。（2）基于组态王软件实现PLC与上位PC机之间的通信连接，实现上位机监控。上位监 控层中的PC机运行组态软件，一方面可作为PLC下位机的监控和组态平台，另一方面由于 组态软件可完成整个系统的信息收集，对现场的运行状态进行浏览或控制。本系统的控制 平台分为两层：PLC控制层、上位机监控层。3 基基于于PLC实实现现电电机机Y/

7、换换接接起起动动本设计采用西门子S7-200 PLC实现对三相异步电动机电动机的起动换接控制。三相交 流异步电动机Y/换接起动的控制原理如图1所示。可以看到，基于时间继电器的控制线路 中用到了繁琐的控制器、接触器等元件，使系统复杂而不稳定。图 1 电动机 Y/ 换接起动的控制线路PLC就是为了替代繁琐的继电器、接触器控制系统而产生的。替代后，控制原理如图2 所示，线路得到了简化，稳定性得到提高，在工业自动化领域得到越来越多的应用。图2 基于PLC的电动机Y/换接起动的控制线路 按照图2控制原理接线。图中KM1、KM3主触点闭合时，电动机星形连接； KM1、KM2主触点闭合时，电动机三角形连接。

8、 如图3所示，要求启动按钮SS，I0.0的动合触点闭合，M0.3线圈得电，M0.3的动合触点 闭合，Q0.1线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Q0.3线圈得电，即接触器KM3的 线圈得电，电动机作星形连接启动；同时定时器T37得电，当启动时间累计达6秒时，T37 的动断触点断开，Q0.3失电，接触器KM3断电，触头释放，于此同时T37的动合触点闭合， T38得电，经0.5秒后，T38动合触点闭合，Q0.2线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。 定时器T1的作用使KM3断开0.5秒后KM2才得电，避免电源短路。 按停止按钮ST，I0.1的动断触点断开，M0.3、T37失电；M0.3、T3

9、7的动合触点断开， Q0.1、Q0.3失电。KM1、KM3断电，电动机作自由停车运行。 当电动机过载时，I0.2的动断触点断开，Q0.1、Q0.3失电，电动机也停车。按一下按钮 FR，可模拟过载。图3 PLC接线图 PLC线路连接的输入和输出点地址的分配如表1所示。接PLC连接图时应当按照对应关 系完成连接，以使控制和监控按预定进行。编号地址说明功能输入地址表1I0.0SS按钮输入启动电动机2I0.1ST按钮输入停止电动机3I0.2FR按钮输入过载保护输出地址表1Q0.1接入KM1接触器供电动机电源2Q0.2接入KM2接触器三角形启动3Q0.3接入KM3接触器星形启动表1 输入和输出点分配表

10、根据以上控制要求，编写梯形图如下。梯形图共分为 7 个部分，通过逻辑运算和自动 计时，对启动过程进行控制。 第一步，如图 4 所示，启动按钮 SS（即动合开关 I0.0 闭合） ，M0.3、Q0.1 线圈得电， 则动合开关 M0.3 闭合，进入计时启动环节。图 4 启动运行的梯形图第二步，如图 5 所示，动合开关 M0.3 闭合，T37、T33 启动计时，分别计时 6 秒和 1 秒，使动合开关 T33 首先动作。图 5 启动计时的梯形图 第三步，如图 6 所示，计时 1 秒后，动合开关 T33 闭合，Q0.3 线圈得电，即此时 KM1、KM3 都处于闭合状态，此时接线方式为星形，进入星形启动阶

11、段。星形接线状态运 行 5 秒后，T37 计时完成，动断开关 T37 断开，Q0.3 线圈失电，即 KM3 断开，星形连接 解除。图 6 启动运行的梯形图 第四步，如图 7 所示，星形连接解除同时，动合开关 T37 闭合，延时 0.5 秒进入三角 形接线状态。延时 0.5 秒后平稳换接，防止电路电流变化剧烈产生电火花。图 7 延时 500ms 的梯形图 第五步，如图 8 所示，延时 0.5 秒后动合开关 T34 闭合，线圈 Q0.2 得电，即此时 KM1、KM2 都处于闭合状态，开始换接三角形连接。图 8 启动运行的梯形图 第六步，如图 9 所示，动合开关 M0.1 闭合后，线圈 M0.3 失

12、电，KM1 断开，电路失 电，完成停机过程。图 9 启动运行的梯形图 第七步，如图 10 所示，动合开关 M0.2 闭合后，线圈 M0.3 失电，KM1 断开，电路失 电，实现过载保护。图 10 启动运行的梯形图可以看到，以前基于继电器、接触器的顺序控制系统的复杂、庞大。在采用了 PLC 控 制后，其柔性控制的能力、控制系统运行的可靠性和可维护性有了历史性的改变。4 监监控控系系统统设设计计北京亚控科技发展有限公司推出的组态王6.53软件是一款优秀的组态监控软件，是继 组态王6.0系列产品成功应用，经过增强软件的易用性、稳定性，改善和新增近百项功能， 整合成功的一款功能强大的软件，很适合进行工

13、业监控。 组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源 管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优 化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层 次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可 以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本 及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大 型集中监控理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分 构成

14、。 组态王 6.53 软件系统是基于 PC 硬件、运行在 windows 平台上的一种组态软件，它由 开发环境和运行环境构成，其中前者是应用程序的集成开发环境，在这个环境中完成界面 的设计、变量的定义等工作，它具有先进完善的图形生成功能；变量有多种数据类型，能 合理的抽象被控对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能 有简单的操作方法。组态运行环境，用于显示画面开发系统中建立的图形画面，并负责软 件与 PLC 之间的数据交换，实时更新变量的数值，同时完成报警显示、历史记录查询、 趋势曲线监视等功能，并可生成历史数据文件。本系统的设计步骤如下： （1）在装有组态王 6.53

15、 软件的计算机上打开该软件，新建一个工程项目。利用组态 软件提供的绘图工具构建监控系统的在操作界面。 （2）在组态软件中建立实时数据库，用以实现组态王 6.53 与 PLC 之间进行数据交换。（3）建立组态王 6.53 与 PLC 之间通信连接，用西门子编程电缆连接 PLC 与上位 PC 机。在组态软件的设备窗口中加入通用串口父设备及西门子 PLC，通信设置如下： 设置项参数最小采集周期/ms 200；串口端口号2-COM1；通信波特率6-9600；通信波 特率3-8 位；停止位位数0-1 位；数据校验方式1-奇校验；数据采集方式0-同步采集；通信 方式0-本地串口通信；通信波特率3-8 位；

16、停止位位数0-1 位；数据校验方式1-奇校验；数 据采集方式0-同步采集；通信方式0-本地串口通信。 组态完成之后，进入运行环境就能实现对电动机的上位机监控功能。监控画面如图 12 所示。 程序中用到的参数如图 11 所示。 参数列表图 11 监控程序建立参数如图 12 所示，在监视控制界面中，可以通过按下“启动” 、 “停止” 、 “过载”等按钮， 分别实现三相电动机 Y/ 启动换接、电动机停机、电动机过载保护等功能；“KM1” 、“KM2” 、 “KM3”三个指示灯通过红绿色分别显示三个开关的开闭状态；电动机上的绿色 标志显示电动机是否处于工作状态；三个接触器开关都能根据运行状态相应开闭，实现实 时显示。图 12 三相电机起动换接监视控制界面 此外，网络版组态软件具有Internet远程浏览的功能，可通过IE浏览器对所建立的工程 进行远程浏览与操作控制。在作为上位监控的PC机上打开组态软件，进入运行环境即可。 远程用户只需打开IE浏览器，在地址栏直接输入运行工程的用户的IP就可以直接访问此计 算机，在操作首页输入自己的用户名及密码就能方便的浏览到