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1、天由，至*摩机电工程学院课程设计说明书设计题目：五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计学生姓名：学 号： 20094805专业班级：机制F09 指导教师:2012年12月12日内容摘要这次课程设计的题目是“五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计”，是通过控制线路能够分别实现五台电动机的单独启停控制和实现要求的循环控制。实现单独启停主要是通过电磁继电器和中间继电器实现；实现循环控制主要是通过时间继电器的延时启闭控制线路按时间要求通断。由于控制五台电动机且电动机的执行顺序各有各的特 点，一次循环中分四个步骤，每个步骤工作二十秒后换下一个步骤。这次设计的主要问 题是找到运动过程中的逻辑关系，并用各种
2、电器原件实现这种逻辑关系，通过综合分析 以后，发现可以通过四个时间继电器和四个中间继电器，每个继电器工作40s的方式实现控制。由于电路控制主要是通过继电器接触器控制，因此用到在PLC编程中主要是用一些简单的、基本的命令。关键字：时间继电器；接触器；逻辑关系；PLC控制第1章前言 11.1 设计题目 11.2 控制要求 11.3 设计思路1第2章系统总体方案设计22.1 设计背景 22.2 设计方案 2第3章继电接触器控制系统设计43.1 继电器基本知识 43.1.1 继电器介绍43.1.2 时间继电器简介43.1.3 与接触器的区别 43.2 选择元件 53.3 主电路图 53.4 控制流程图
3、 6第4章PLC控制系统设计74.1 PLC基本知识74.1.1 PLC 简介74.1.2 PLC工作原理 74.1.3 与继电接触器控制系统的比较 84.2 系统控制要求分析设计84.2.1 PLC控制方案设计的特点84.2.2 工作流程图94.2.3 主电路设计104.2.4 PLC控制系统设计 104.2.5 确定PLC类型114.2.6 确定I/O信号数量、分配及编号 124.2.7 PLC端子接线图 124.2.8 控制程序编制134.2.9 控制程序调试19结论 23设计总结 24谢辞 25参考文献 26第1章引言1.1 设计题目五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计1.2 控制要
4、求1 .有五台电动机顺序循环控制，控制时序如表1-1所示:表1-1控制要求机onononon二号电机onononon三号电机onononononon四号电机onononononon五号电机onononon010203040506070802 .系统可以自动循环启动3 .每台电动机可单独启停控制1.3设计思路根据控制要求，要实现五台电动机的循环控制，每台电动机还可以独自启动和停止。 通过反复思考之后，决定用多个时间继电器和中间继电器来控制五个交流接触器来协调 动作，然后有每个交流接触器直接控制电动作满足要求的的动作，问题的关键在于如何 设计合理的控制电路以保障时间继电器在合适的时间动作。从上图可
5、以看出，每隔 20 秒都会有电动机的启动和停止动作，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。同时时间继电器的延时触点作为下一个动作的中间继电器的启动按钮，等到下一个 动作开始时，与之相应的中间继电器先将上一中间继电器断电，然后启动相应的该工作 的电机。第2章系统总体方案设计2.1 设计背景本文对五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计，分别应用继电器接触器和可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作
6、。如果 进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研。2.2 设计方案根据题目，控制要求不仅要实现每台电动机独自启动和停止，而且还要实现五台电 动机的循环控制。能否用四个时间继电器实现控制线路，尤其是时间继电器的顺序动作 呢？时间控制电路中用 KT1由KT2控制断路，KT2由KT3控制断路，KT3由KT2控制断 路，KT4由KT1控制断断；相反KT1由KT4控制通路，KT2由KT1控制通路，KT3由KT2 控制通路，KT4由KT3控制通断，这样每一个继电器的工作时间就是四十秒，由于每一 个时间继电器的工作时间是四十秒，这样，控制电路中就可以用时间继电器的通断设计。
7、 KT1得电后，各个延时继电器的状态如表 2-1运行状态表2-1运行状态hl间0-2020-4040-6060-8080-100100-120KT1常开onon常闭ononononKT2常开on常闭onononononKT3常开on常闭onononononKT4常开on常闭ononononon由于时间继电器最多有两组延迟常开常闭触电，或者一组常开常闭一组延迟常开常闭触电，所以必须并联中间继电器 KA1、KA2 KA3 KA4来完成控制。通过以上个开关的状态，结合控制要求，可以发现这种方案不仅用到的电器元件最 少，同时时间逻辑控制简单。第3章继电接触器控制系统设计3.1. 电器基本知识3.1.1
8、 继电器介绍继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称 输出回路）之间的互动关系。通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。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，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
9、。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”。3.1.2 时间继电器简介在控制线路中用到的时间的时间继电器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。空气阻尼型时间继电器的延时范围大 （有0.460s和0
10、.4180s两种），它结构 简单，但准确度较低。当线圈通电（电压规格有 ac380v、ac220V或dc220v、dc24V等） 时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠 杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释 放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使 活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆 推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作， 这段时间就是继电器的延时时间。 延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小
11、 来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排 出。3.1.3 与接触器的区别继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于接触器的主触头可通过大电流，而 继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器一般不用来直接控制主电路（而是通过控 制接触器和其他开关设备对主电路进行间接控制）。3.2. 选择元件电器元件明细表如表2-1 :表2-1电器元件明细表序号代号名称数量备注1KM1-KM5接触器52KA1-KA4中间继电器43KT1-KT4通电延时继电器44FR1-FR5热继电器55SB1-SB6常开按钮66SB7-SB12常闭按钮67FU熔断器13.3. 主电路图根据控制
12、要求及方案二的设计思路，主电路图如图3-1主电路图所示:LLL2L33.4控制电路图根据方案二的设计思路，设计的控制电路图如图3-2控制电路图:9图3-2控制电路图第4章PLC控制系统设计4.1 PLC基本知识4.1.1 PLC 简介PLC (Programmable Logic Controller ),是可编程逻辑控制器。它采用一类可编 程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作 等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 4.1.2 PLC工作原理当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
13、和 输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 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)
14、。 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?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；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在 用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他 输出点和软设备在I/O映象区或系统RAMS储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形 图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个 扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令 则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输
