两台电动机顺序控制的PLC系统

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1、毕业论文 （设计 ）20102011 学年度机电工程系系机电一体化专业班级班学号课题名称 两台电动机顺序控制的PLC系统学生姓名指导教师20010 年 12 月 2 日目录课题、摘要、关键词 31. 电动机的选择、维护及常见故障 31.1电动机的选型 31.2 电动机的维护 41.3 电动机常见故障 42. PLC 特点 43. 两台电动机顺序控制PLC方案的选择 64. 两台电动机顺序控制的运行原理、参考程序及梯形图指令表 74.1两台电动机顺序控制的运行原理 74.2两台电动机顺序控制的电路图 74.3 两台电动机顺序控制的梯形图 74.4两台电动机顺序控制的梯形图指令表程序 84.5两台

2、电动机顺序控制的梯形图指令表 94.6两台电动机顺序控制的参考 9小结 10参考文献 10致谢 12两台电动机顺序控制的 PLC 系统作者：【摘要】本设计是根据丿I顺序控制设计法对电动机进行丿I顺序循环控制。运用三菱FX2N编程软件进行绘图，在第一章 介绍了本设计的PLC方案的选择，也对PLC的基本结构做了文字解说和图示。在第二章，本设计进入正文集中介绍 了两台电动机顺序控制的工作原理，并坐出了参考指令和应对后面本设计涉及到的梯形图的指令表。本设计两台电 动机的丿I顺序启动可以运用到生活的各个方面，这也充分体现了 PLC在当今社会对生活的重要之处。本设计在丿II页序控 制的基础上采用 PLC

3、对电动机的控制，通过合理的选择和设计，提高了电动机的控制水平，使电动机达到了较为理 想的控制效果。根据丿I顺序功能图的设计法，联系到现实做出了本设计两台电动机顺序控制的PLC系统设计。本设计两台电动机 相互协调运转，M1运转10S停止5S , M2要求与M1相反，M1停止M2运行，M1运行M2停止，如此反复动 作3次，M1和M2均停止。【关键词】顺序控制FX2N梯形图1. 电动机的选择、维护及常见故障在工农业生产中，各种生产机械都广泛应用电动机来驱动，正确地选用与机械负载 配套的电动机，可以使电动机在最经济、最合理的方式下运行，从而达到降低能耗、提 高效率的目的。1.1 电动机的选型电动机的选

4、用，首先要了解电动机的机械负载特性，根据机械负载的类型和特性来 选择电动机的额定容量、额定转速、额定电压以及型式。要为某一生产机械选配一台电动机，首先要合理选择电动机的功率。通常根据生产 机械负载的需要来选择电动机的功率，同时，还要考虑负载的工作制问题，也就是说， 所选的电动机应适应机械负载的连续、短时或间断周期工作性质。功率选用时不能太大， 也不能太小。选小了，保证不了电动机和生产机械的正常工作；选大了，虽然能保证正 常运行，但是不经济，电动机容量不能被充分利用，而且电动机经常不能满载运行，使 得效率和功率因数不高。其次，根据电源电压条件，要求所选用的电动机的额定电压与频率同供电电源电压 与

5、频率相符合。电动机的转速一定要按生产机械铭牌上的要求选择，否则可能改变生产 机械的性能。此外，电动机的结构、防护、冷却和安装形式，应适应使用环境条件的要求，并且要力求安装、调试、检修方便，以保证电机能安全可靠的运行。1.2 电动机的维护电动机启动前，首先应检查电动机的装配是否灵活，绕组绝缘电阻是否符合要求， 转动部分有无卡阻，还要检查电动机的启动和保护设备是否合乎要求，比如电动机接地 装置是否完好，所选的低压断路器、接触器、熔断器配置是否正确等等。电动机启动时， 启动次数不能太多，否则电动机可能过热烧坏。电动机运行中，要密切监视其电压、电流和温度，电动机运行电压应严格控制在变 化范围内，否则可

6、能引起电机过热，同样，电流也不能过高或过低，因为电压一定时， 运行电流则反映了电动机所拖动负载的情况，机械负载过重，电动机长期过负荷运行， 电流会升高，使电动机严重过热，如果电机负载过轻，形成“大马拉小车”，电动机容 量就不能够充分利用。在日常的维护中，还应密切监听电动机有无异常杂音或振动，检查螺丝是否脱落或 松动，要定期对电动机进行检修和保养，及时清除外部灰尘，定期更换润滑油。1.3 电动机常见故障电动机的常见故障主要有转子扫膛、振动，绕组匝间或层间短路，绕组接地，定子 绕组缺相运行，定子绕组首尾反接，三相电流不平衡，铁芯硅钢片绝缘损坏等。电动机振动时会产生噪声和附加负荷，可能是传动装置不良

7、造成，也可能是电动机 本身引起的，比如转子动平衡不好，转轴弯曲，安装不到位，紧固件松动等等。电动机缺相运行的原因主要是线路熔断器熔体熔断，开关接触器触点烧损接触不良 引起的。如果运行时间过长，将会烧坏电动机。电源三相电压不平衡或绕组匝间短路会引起三相电流不平衡，定子绕组首尾反接会 引起电机温度升高，绕组接地或短路都会造成电流过大，铁芯硅钢片绝缘损坏会引起电 动机过热等。总之，在实际运行中，要正确分析电机故障原因，加强巡视和维护，尽可 能地及时发现和消除电动机的故障，确保电动机的安全运行。2. PLC特点自1969年第一台PLC （可编程序控制器）问世以来，经历了近40年的发展，PLC 的种类在

8、不断地更新，应用领域也在不断地扩大。目前，PLC的应用已经成为现代化设 备的象征，并且PLC已经成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备之一。国际电工委员会（IEC）对PLC作了规定：“可编程序控制器是一种数字运算操作的 电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模 拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都 应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”这段话道出了 PLC的特点和应用领域。PLC之所以被广泛使用，是和它的突出特点

9、以及优越的性能分 不开的。归纳起来，PLC主要具有以下特点。（1）可靠性高为了满足工业生产对控制设备安全性和可靠性的要求，PLC采用了微电子技术，大 量的开关动作由无触点的半导体电路来完成。PLC选用的电子器件一般是工业级的，有 的甚至是军用级的，平均无故障时间很长。例如，三菱F系列PLC平均无故障时间可以 达到 30 万小时（约 34 年）。可以毫不夸张地说，到目前为止，没有任何一种工业控制 设备可以有PLC这样高的可靠性。随着器件水平的提高，PLC的可靠性还在继续提高， 尤其是近来开发出的多机冗余系统和表决系统更进一步提高了 PLC的可靠性。PLC完善 的自诊断功能，保证了 PLC控制系统

10、工作的安全性。由于PLC是用存储在其内部的程序 来实现控制的，其控制程序设计本身就从各个方面考虑了 PLC工作的可靠性、安全性和 稳定性，这又进一步提高了可编程序控制器的可靠性。（2）环境适应性强PLC 具有良好的环境适应性，可应用于十分恶劣的工业现场。在电源瞬间断电的情 况下，仍可正常工作；具有很强的抗空间电磁干扰能力，可以抗峰值1000V,脉宽10M 的矩形波空间电磁干扰；具有良好的抗振能力和抗冲击能力。一般对环境温度要求不高， 在环境温度为-20C65C，相对湿度为35%85%的情况下可正常工作。（3）灵活通用在完成一个控制任务时，PLC具有很高的灵活性。首先，PLC产品已经系列化，结

11、构形式多种多样，在机型上有很大的选择余地；其次，同一机型的PLC的硬件构成具有 很大的灵活性，用户可以根据不同任务的要求，选择不同类型的输入和输出模块或特殊 功能模块组成不同硬件结构的控制装置；最后，PLC是利用应用程序实现控制的，在应 用程序编制上有较大的灵活性。在实现不同的控制任务时，PLC具有良好的通用性，相 同硬件构成的PLC用不同的软件可以完或不同的控制任务。在被控对象的控制逻辑需要 改变时，利用PLC可以很方便地实现新的控制要求，这在一般继电器控制中是很难做到 的。4）使用方便、维护简单PLC 控制的输入模块、输出模块和特殊功能模块都具有即插即用功能，连接十分容 易。对于逻辑信号，

12、输入和输出采用开关方式，不需要进行电平转换和驱动放大；对于 模拟信号，输入和输出采用传感器、仪表和驱动设备的标准信号。各个输入和输出模块 与外部设备的连接十分简单。PLC的用户界面十分友好，给使用者带来很大的方便。PLC提供标准通信接口，可 以方便地构成PLC-PLC网络或计算机-PLC网络。PLC应用程序的编制和调试非常方便。PLC的基本编程语言有3种，其中梯形图语 言与继电器控制线路图相似，即使没有计算机基础的人也很容易掌握。PLC具有监控功能，利用编程器或监视器可以对PLC的运行状态和内部数据进行监 视或修改。PLC控制系统的维护非常简单，利用PLC的诊断功能和监控功能，可以迅速 查找到

13、故障点，对大多数故障都可以及时予以排除。当然，PLC由于其工作方式是扫描方式，因此，扫描周期的长短决定了 PLC的工作 速度。一般来说，PLC的速度与单片机等计算机相比相对比较低，其计算能力一般都比 微机要差。PLC的这些缺点随着科学技术的发展正在逐渐地被克服。3. 两台电动机顺序控制 PLC 方案的选择可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变 换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是 PLC 实施控制的两个基本点，同 时物理实现也是 PLC 与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除 干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为

14、实际控制系统方便使用， 所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、 输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。顺序控制是为了满足生产需要而逐渐发展起来的FX2N型PLC是PLC发展成熟后的 小型控制器产品。之前，PLC与简易控制器曾并存过一段时间，后来由于技术的提高和 应用的推动，PLC的品种逐渐增多、适应面更为广泛，PLC取得了绝对的优势。三菱FX_2N系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是FX系列中最 高档次的超小型程序装置。除输入出1625点的独立用途外，还可以适用于在多个基本 组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是

15、一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。 它具有如下特点:（1）系统配置既固定又灵活在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行 16-256 点的灵活输入输出组合。（2）备有可自由选择，丰富的品种可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。 可根据电源及输出形式，自由选择。（3）令人放心的高性能程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16k步。（4）编程简单本系统采用三菱的FX2N系列PLC实现上下井口的各种操作。上井口为FX_2N128MR, 下井口为FX_2N80MR，车房为FX_2N48MR除紧停信号单独外的各种操作及信号的处理均 由可编程控制器完成。本设计FX2N型PLC的指令丰富能满足本设计的要求，而且更为 方便，故采取了 FX2N型PLC来介绍本设计。4. 两台电动机顺序控制的运行原理、参考程序及梯形图指令表4.1 两台电动机顺序控制的运行原理（1 ）当按下X0即SB1时，电动机Ml动作。（2 ）计时器T1通电，计数器CO计1。（3 ）延时1 OS后电动机M2动作，常闭开关T1断开，电动机M1停止运作。（4 ）计时器T2通电，延时5S后常闭开关T2断开，常开开关T1闭合，电动机M2 停止动作，电动机M1动作。（5 ）反复动作，计数器C0计3时常闭开关C0断开，YO、Y1都断开。