plc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计

《plc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《plc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2011 年 11 月 18 日 课 程 PLC 控制系统课程设计 题 目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 东北石油大学课程设计任务书 课程 PLC 控制系统课程设计 题目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计 专业 自动化 姓名 学号 主要内容： 1 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等。 2 系统有启动、停止功能。 3 运用功能指令进行 PLC 控制程序设计。 4 进行系统调试，实现绕线转子电动机正逆转的控制要求基本要求。 基本要求： 1 在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术

2、标准和规定 2 边学习标准和规定边上机设计 3 必须按阶段完成任务 4 设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告 主要参考资料： 1陈建明.电气控制与 PLC 应用,电子工业出版社,2007. 2邓则名.电器与可编程控制器应用技术,机械工业出版社,2005. 3郁汉琪.电气控制与可编程序控制器,东南大学出版社,2003. 完成期限 2011.11.142011.11.18 指导教师 专业负责人 2011 年 10 月 24 日 目 录 第 1 章 绕线转子电动机概述 .1 1.1 绕线转子电动机的基本结构 .1 1.2 绕线转子电动机控制工艺分析 .1 第 2 章 控制电动机运

3、行的总体方案介绍 .2 2.1 系统硬件组成 .2 2.2 控制方法分析 .3 2.3 I/O 分配 .3 2.4 系统结线图设计 .4 第 3 章 控制系统梯形图程序 .5 3.1 控制程序流程图设计 .5 3.2 控制程序时序图设计 .5 第 4 章 系统调试及结果分析.6 4.1 系统调试及解决的问题.6 4.2 顺序功能图 .7 附录 8 结论与体会 .10 参考文献 .11 PLC 控制系统课程设计 1 第第 1 1 章章 绕线转子电动机绕线转子电动机概述概述 1 1. .1 1 绕绕线线转转子子电电动动机机的的基基本本结结构构 电动机是一种把电能转化为机械能的机械。它的基本原理是利

4、用带导体和磁场间的 香花作用而把电能转化为机械能。电动机的结构主要包括两部分：转子和定子。转子是 电动机的转动部分，由转轴作组成。导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。 电机的结构包括定子和转子两部分。定子和转子之间由空气隙分开。定子的作用是 产生主磁场和在机械上制成电机，它的组成部分有主磁极，机座，端盖和轴承等，电刷 也用电枢座固定在定子上。转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转 换，它的组成部分有电枢铁心，电枢绕组，轴，风扇。 1 1. .2 2 绕绕线线转转子子电电动动机机 控控制制工工艺艺分分析析 当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n

5、1 沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1 转速旋转， 转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应 电动势的方向用右手规则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的 作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体 在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生 电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。 通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差 120 度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转 子绕组，从而在转子

6、绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体 在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机 旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 PLC 控制系统课程设计 2 第第 2 2 章章 控制电动机运行的总体方案介绍控制电动机运行的总体方案介绍 2.12.1 系统硬件组成系统硬件组成 1.刀开关 刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作 的低压电路中，用作接通和切断电源，有时也用 来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关 由闸刀（动触点） 、静插座（静触点） 、手柄和绝 缘底板等组成。刀开关的种类很多。按极数（刀 片数）分为单极、双极和三极；按结构分为平

7、板 式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、 杠杆 操作机构式和电动操作机构式；按转换方 向分为单投和双投等。刀开关一般与熔断器串联使用， 图 2-1 单机双投式 图 2-2 三级单 投式 以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关的额定电压通常为 250V 和 500V，额定电流在 1500A 以下。考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下 选择：35 倍异步电机额定电流 2.按钮 按钮常用于接通、断开控制电路。按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按 钮的结构特点，按钮只起发出“接通”和“断开”信号的作用。 3.熔断器 熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路

8、中。线路正常工作时如同一根 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。 熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。其核心部分熔体（熔丝或熔片） 是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小的导体制成。 4.交流接触器 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。 5.中间继电器 中间继电器的结构与接触器基本相

9、同，只是体积较小，触点较多，通常用来传递信 PLC 控制系统课程设计 3 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。 6.热继电器 热继电器是用来保护电动机，使之免受长期过载危害的继电器。 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

10、。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。 7.行程开关 行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利 用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制 目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行 程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。 2.22.2 控制方法分析控制方法分析 作电动机运行的绕线转子电动机。绕线转子电动机转子的转速低于旋转磁场的转 速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产 生电磁转矩，实现能量变

11、换。与绕线电动机相比，绕线转子电动机运行性能好，并可 节省各种材料。按转子结构的不同，绕线转子电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式 转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其 主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并 通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调 节电动机的转速。 2.32.3 I/OI/O 分配分配 输入 输出 PB1 00000 PL1 01000 PB2 00001 PL2 01001 PB3 00002 PL3 01002 PL4 01003 PLC 控制系统课程设计 4 2.

12、42.4 系统结线图设计系统结线图设计 图 2-4 主电路图 图 2-5 绕线转子异步电动机正反转的外部接线图 PLC 控制系统课程设计 5 第第 3 3 章章 控制系统梯形图程序控制系统梯形图程序 3.13.1 控制程序流程图设计控制程序流程图设计 图 3-1 程序流程图 3.23.2 控制程序时序图设计控制程序时序图设计 见附录 NFBON 时，PL1 亮 电动机正转全电阻启动（MC3 动作，PLl 熄灭，PL2 闪亮） 10s 后换成部分电阻启动MC3、MCl 动作，PL2 闪亮 10s 后逆向运转MC4、MC2、PL4 动作，PL2 灭 按 PB1 停止运 转， PL1 亮 按 PB2

13、 按 PB1 停止运转，PL1 亮 B2 按 PB3 逆转全电阻启动MC4 动作，PLl 熄灭，PL2 闪亮 10S 后部分电阻启动MC4、MCl 动作，PL2 闪亮 10s 后逆向运转MC4、MC2、PL4 动作，PL2 灭 按 PBl 电动机立 即停止运 转，PLl 指示灯亮 断电 5s 内恢复供电 继续运转 5s 内恢复供电 须按 PB2 或 PB3 重新启动电机 PLC 控制系统课程设计 6 第第 4 4 章章 系统系统调试及结果分析调试及结果分析 4.14.1 系统调试及解决的问题系统调试及解决的问题 顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计 PL

14、C 的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动 作构成。 表 4-1 状态表 序号步名编程元件进入该步的信号动作 1初始步M1M8002=1,X0=1Y5=1 2正转全电阻 启动步 M2X2=1,X6=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y6=1,T1 通 3正转部分电 阻启动步 M3T1=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y1=1,Y6=1 T2 接通 4正转步M4T2=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y2=1,Y7=1 5逆转全电阻 启动步 M5X3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y6=1,T3 通 6逆转部分电 阻启动步 M

15、6T3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y1=1,Y6=1 T4 接通 7逆转步M7T4=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y2=1,Y10=1 8报警步M8X6=1Y11=1 9停止步M9X1=1Y5=1 10断电保持步T0X0=0T0 定时 5 秒 依据设计要求，把整个过程分为十步。M1 起始步，M2、M3、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 PB3，X0 为保持 开关 NFB。其顺序功能图如下图（4-2） 。 PLC 控制系统课程设计 7 4.24.2 顺序功能图顺序功能图 M0 M1 M3 M4 M5 M2 M6 M7 M8