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1、烟台工程职业技术学院机电工程 系 电气自动化 专业 2012 级毕业设计（论文）题 目: 三相异步电动机的控制设计姓名 孙国琛 学号 2012080020 指导教师（签名） 二一四 年 十 月 十一 日烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 三相异步电动机的控制设计 是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 2014年 10 月 11 日摘要 本论文内容为四台三相异步电动机按照课题要求的顺序依次启动的设计过程及相关程的
2、序编写过程。包含四台三相异步电动机的继电器-接触器控制设计及四台三相异步电动机的PLC控制设计。本文主要包含三章，第一章为总体的设计思路及主要设计要求；第二章是四台三相异步电动机的继电器-接触器控制的主电路、控制电路的设计，主要采用中间继电器和时间继电器不同组合实现互相控制，从而实现四台电动机的循环和单独启动；第三章是四台三相异步电动机的PLC控制的主电路、外部I/O电路、电气安装接线以及梯形图的设计，主要使用计时指令实现PLC对主电路接触器的循环、延时控制。 本论文继电器-接触器部分的电气符号的标准依据是新国标GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西门子S
3、7-200系列CPU为设计依据，梯形图设计软件为西门子S7-200编程模拟软件WinSPS-S5。 关键词：继电器-接触器控制；PLC控制；控制线路；控制思路前言 三相异步电动机的应用几乎涵盖了农业生产和人类生活各个领域，在这些应用领域中，三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。 本系列的控制是采用PLC的编程语言梯形语言，梯形语言是在可
4、编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工作环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。进入20
5、世纪80年代，由于计算机计数和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了PLC的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而
6、更广泛地应用于众多行业。 目录摘要3前言4第一章 设计概述6（一）设计题目6（二）控制要求6（三）设计思路6第二章 继电器接触器控制设计7（一） 继电器简介7（二）继电器-接触器控制线路设计步骤及内容7第三章 PLC控制设计9（一）PLC简介9（二）PLC的基本结构9（三）PLC的工作原理9（四）两种方案的比较10（五） PLC控制方案的设计特点11（六） PLC程序设计12结论20设计总结21致谢22参考文献23第一章 设计概述一、设计题目四台三相异步电动机顺序控制系统设计二、控制要求1.有四台电动机顺序循环控制，控制时序如表 1-1所示：表 1-1 控制要求一号电机onononon二号电机
7、onononon三号电机onononononon四号电机onononon 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系统可以自动循环启动3.每台电动机可单独启停控制三、设计思路根据要求我把二十秒作为一个时间段，用时间继电器和中间继电器来控制电路，可以在每个动作之初让时间继电器开始工作，控制与之相应的中间继电器工作，中间继电器让该停下的电动机断电，让该启动的电动机得电。根据逻辑分析电动机之间的运行关系我用时间继电器来控制循环回路同时控制中间继电器来完成电动机在规定的时间内运行第二章 继电器接触器控制设计一、继电器简介继电器是一种电控制器件。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。通
8、常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。 输入量可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)及非电气量(如温度、压力、速度等)两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯
9、，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。 在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，它是利用空气通过小孔节流的原理来获得
10、延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V的电路上，触点电流为10A，超过28V或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。 二、继电器-接触器控制线路设计步骤及内容 1.根据课题控制要求选择接触器、中间继电器、时间继电器控制电动机时序运动； 2.主电路设计图见附录一； 3.根据课题要求按钮SB2控制电动机自动循
11、环运行，SB2控制中间继电器KM1、KM3 得电自锁，同时通电延时继电器KT5得电计时，20秒后控制中间继电器KA2、KA4启动，同时通电延时继电器KT6、KT8、KT9得电计时，断电延时继电器得电，断电延时闭合开关闭合，20秒后KA2、KA3断电，同时KM1得电自锁，KT5再次开始计时，20秒后中间继电器KT5控制KA2得电自锁，KT7控制中间继电器KT4断电，同时中间继电器KA3的自锁，20秒后KA2断电，同时KA1得电自锁，开始第二次运行，按钮SB1为总停按钮； 1.电动机的单独启动均采用两个按钮控制； 2.中间继电器KA1、KA2、KA3、KA4分别控制接触器KM1、KM2、KM3、K
12、M4得电自锁。3.继电器-接触器控制线路图见附录二4.电器元件明细表如表1-1表1-1.继电器-接触器控制电器元件列表序号代号名称数量规格备注1KM1-KM4接触器42KA1-KA4中间继电器43KT5通电延时继电器14KT6通电延时继电器15KT7断电延时继电器16KT8通电延时继电器17KT9通电延时继电器18FR1-FR4热继电器49SB1-SB10按钮1010FU1-FU4熔断器4第三章 PLC控制设计（一）PLC简介早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微
13、型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。 （二）PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：图3-1（三）PLC的工作原理1. 扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描
14、周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (1) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执
