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1、目录摘要I1、绕线转子电动机概述11.1绕线转子电动机的基本结构11.2绕线转子电动机制造工艺分析12、控制电动机总体运行的方案介绍22.1系统硬件组成42.2控制方法介绍42.3 绕线转子异步电动机正反转的外部接线图42.4 I/O 分配53、控制系统梯形图程序53.1控制程序流程图设计63.2控制程序时序图设计74、系统调试及结果分析84.1系统调试及解决的问题94.2 顺序功能图105系统仿真与证明10结论与体会12参考文献131绕线转子电动机的简单介绍1.1绕线转子电动机的基本结构电动机是种把电能转化为机械能的机械。它的基本原理是利用带导体和磁场间 的香花作用而把电能转化为机械能。电动
2、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。图 1-1 典型 电动 机 的剖切 视图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。图1.1 所示为直流电机 结构。现将有关重要部分介绍如下：主磁极:主磁极包括主磁极铁心和套在上面的励磁绕组，主要任务是产生主磁场。 磁极是磁路的一部分，采用 1.
3、01.5mm 的钢片叠压制成。机座：机座一方面用来固定主磁极，换向极和端盖等，并做整个电机的支架用地 脚螺钉将电机固定在基础上，另一方面也是电机磁路的一部分。电枢铁心：电枢铁心是主磁通磁路的一部分，表面冲槽，槽内嵌放电枢绕组。 电枢绕组：电枢绕组是直流电机产生感应电势及电磁转矩以实现能量转换的关键 部分。1 . 2绕线转子电动机制造工艺分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 n1 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
4、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。作
5、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控制电动机总体运行的方案介绍2.1系统硬件组成1.按钮
6、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。2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，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
7、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。（如图2-1, 2-2）电源电源图2-1单机双投式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
8、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。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米用热
9、和压力辗压而成，亦可米用 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。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。2.2控制方法分析作电动机运行的绕线转子电动机。绕线转
10、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。2.3 绕线转子异步电动机正反转的外部接线图接线图如图2-3所示,NFBON时，指示灯PLl
11、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（0. 5 s/ON，0. 5s / OFF），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
12、，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 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。COnlf)com I2.3 I/O分配（详见图2-3）输入输出PB100000PL101000PB200001PL201001PB300002PL301002PL4010033 控制系统梯形图程序3.1 控制程序流程图设计3-1 程序流程图3.2 控制程序时序图设计M4M5MBM7畀MST101 Y004
13、T100-i IM8彳IM4I Ihi?4 IT101 K5 1 Y006 1 Y001r oo .a. 3图 3-2 系统的梯形图4 系统调试及结果分析4.1 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 PLC 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。如表 4-1 为各编程元件的状态表。表 4-1 状态表序号步名编程兀件进入该步的信号动作1初始步M1X0=1Y5=12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
14、=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y1=1,Y6=1T2接通4正转步M4T2=1,X6=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y2=1,Y7=15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M6T3=1,X6=0,X1=0,T0=0Y4=1,Y1=1,Y6=1T4接通7逆转步M7T4=1,X6=0,X1=0,T0=0Y4=1,Y2=1,Y10=18报警步M8X6=1Y11=19停止步M9X1=1Y5=110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。Ml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，B
