計算機控制三相籠型異步電動機能耗制動課程設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　設計題目：計算機控制三相籠型異步電動機能耗制動 </p><p>　　系 別 班級 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師

2、 職稱 講師 </p><p>　　起止日期： 2011年12月12日起——至 2011年 12月16日止</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程設計題目： 計算機控制三相籠型異步電動機能耗制動</p><p>　　系 別

3、 班級 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 講師 </p><p>　　課程設計進行地點： 實訓F202，圖書館 </p><p>　　任 務 下 達 時 間： 2011年 12 月 9

4、日</p><p>　　起止日期： 2011年12月12日起——至 2011年 12月16日止</p><p>　　教研室主任 年 月 日批準</p><p>　　1.設計的原始資料及依據；</p><p>　　能耗制動就是在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓通入直流電流。利用

5、轉子感應電流與靜止磁場的作用以達到制動的目的。能耗制動可以由時間繼電器控制和由速度繼電器控制兩種控制線路。能耗制動比反接制動的能耗的能量小，其制動電流也比反接制動電流小得多，能耗制動的制動效果不及反接制動明顯。一般適用于電動機容量大和起動制動頻繁的場合。</p><p>　　2.設計主要內容及要求；</p><p>　　圖8—1為用時間繼電器控制和單向能耗制動控制線路。當電動機需要停止時，

6、按下停止按鈕SB1，電動機由于KM1斷電而脫離三相交流電源。同時接觸器KM2吸合，將直流電引入電動機定子繞組，時間繼電器KT線圈與接觸器KM2線圈同時接通時通電并自鎖，電動機進入能耗制動狀態(tài)。當轉子的速度接近于零時，時間繼電器延時打開的常閉觸點斷開接觸器KM2的線圈電路。由于KM2常開輔助觸點復位，時間繼電器KT線圈斷電，電動機能耗制動結束。</p><p>　　圖8—1 以時間為原則控制的單向能耗制動線路<

7、;/p><p>　　3.對設計說明書、論文撰寫內容、格式、字數的要求； </p><p>　?。?）題目、目錄、原始數據及技術要求等；</p><p>　?。?）具體設計說明，包括硬件和軟件的設計步驟說明及相關圖形；</p><p>　　（3）系統總原理圖；</p><p><b>　?。?）元件明細；<

8、/b></p><p><b>　?。?）參考文獻。</b></p><p>　　4.課題完成后應提交成果的種類、數量、質量等方面的要求；</p><p>　　（1）課程設計說明書；</p><p>　　（2）硬件設計原理圖；</p><p><b>　?。?）軟件流程圖。<

9、/b></p><p><b>　　5.時間進度安排；</b></p><p>　　6.主要參考資料（文獻）。</p><p>　　（1）《微型計算機控制技術》賴壽宏，機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?）《計算機控制系統》李正軍，機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?）《計算機控制系

10、統》張德江，機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?）MCGS嵌入版用戶手冊，2004年2月</p><p>　　（5）HMI實驗教材，2010年10月</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………8</p><p>　　硬件設

11、計…………………………………………………………9</p><p>　　軟件設計…………………………………………………………13</p><p>　　設計總結…………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………20</p><p><b>　　一 摘要</b&

12、gt;</p><p>　　1.設計的原始資料及依據；</p><p>　　能耗制動就是在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓通入直流電流。利用轉子感應電流與靜止磁場的作用以達到制動的目的。能耗制動可以由時間繼電器控制和由速度繼電器控制兩種控制線路。能耗制動比反接制動的能耗的能量小，其制動電流也比反接制動電流小得多，能耗制動的制動效果不及反接制動明顯。一般適用于電動機容量大

13、和起動制動頻繁的場合。</p><p>　　2.設計主要內容及要求；</p><p>　　用時間繼電器控制和單向能耗制動控制線路。當電動機需要停止時，按下停止按鈕SB1，電動機由于KM1斷電而脫離三相交流電源。同時接觸器KM2吸合，將直流電引入電動機定子繞組，時間繼電器KT線圈與接觸器KM2線圈同時接通時通電并自鎖，電動機進入能耗制動狀態(tài)。當轉子的速度接近于零時，時間繼電器延時打開的常閉觸

14、點斷開接觸器KM2的線圈電路。由于KM2常開輔助觸點復位，時間繼電器KT線圈斷電，電動機能耗制動結束。</p><p>　　3關鍵詞：能耗制動、計算機控制、組態(tài)、plc控制器</p><p><b>　　二 硬件設計</b></p><p><b>　　1控制系統設計說明</b></p><p>　

15、　三相電動機的啟動的制動主要靠plc控制，做一個直觀的控制界面，然后用微型計算機做一個組態(tài)連接。</p><p>　　三相籠型異步電動機能耗制動系統設計包括硬件設計，軟件設計和組態(tài)設計。硬件設計有步驟說明和相關圖形，硬件連接圖就是運行器件和PLC的接口電路；軟件設計就是根據三相籠型異步電動機能耗控制電路而編寫的PLC程序；組態(tài)設計利用MCGS設計控制窗口，進行PLC控制；整個控制系統就是將計算機與PLC及電動機連

16、接按照硬件圖起來，在計算機上進行相應的軟件編寫，用計算機組態(tài)設計的控制窗口進行電動機能耗制動。</p><p>　　2 三相籠型異步電動機能耗制動主回路和控制回路</p><p><b>　　3 plc介紹</b></p><p>　　硬件配置：西門子S7-200 CUP226</p><p>　　S7-200系列PLC

17、可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。S7-200系列的基本單元如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元</p><p><b>　　4 plc的選擇</b></p><p>　　由于本次設計需要性能相對好的plc，功能相

18、對比較齊全，以便以后擴展更多的電動機，所以本論文采用的是CUP226。它具有24輸入/16輸出共40個數字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數字量I/O點或35 路模擬量I/O點。26K字節(jié)程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控

19、制系統，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統。</p><p><b>　　5硬件設計要求</b></p><p>　　用時間繼電器控制和單向能耗制動控制線路。當電動機需要停止時，按下停止按鈕SB1，電動機由于KM1斷電而脫離三相交流電源。同時接觸器KM2吸合，將直流電引入電動機定

20、子繞組，時間繼電器KT線圈與接觸器KM2線圈同時接通時通電并自鎖，電動機進入能耗制動狀態(tài)。當轉子的速度接近于零時，時間繼電器延時打開的常閉觸點斷開接觸器KM2的線圈電路。由于KM2常開輔助觸點復位，時間繼電器KT線圈斷電，電動機能耗制動結束。</p><p>　　6 硬件控制系統說明</p><p>　　三相籠型異步電動機能耗制動中的硬件設計有步驟說明和相關圖形，硬件連接圖就是運行器件和P

21、LC的接口電路；軟件設計就是根據三相籠型異步電動機能耗制動控制電路而編寫的PLC程序；組態(tài)設計利用MCGS設計控制窗口，進行PLC控制；整個控制系統就是將計算機與PLC及電動機連接按照硬件圖起來，在計算機上進行相應的軟件編寫，用計算機組態(tài)設計的控制窗口進行電動機能耗制動</p><p>　　控制電路一般是由開關,按鈕,信號指示,接觸器,繼電器的線圈和各種輔助觸點構成，無論簡單或復雜的控制電路，一般均是由各種典型電

22、路(如延時電路、聯鎖電路、順控電路等)組合而成，用以控制主電路中受控設備的“起動”、“運行”、“停止”使主電路中的設備按設計工藝的要求正常工作。對于簡單的控制電路,只要依據主電路要實現的功能，結合生產工藝要求及設備動作的先、后順序依次分析。</p><p>　　7、三相籠型異步電動機能耗制動主電路元件表</p><p>　　8、三相籠型異步電動機能耗制動控制電路元件表</p>

23、<p><b>　　三、軟件設計</b></p><p>　　3.1 可編程控制器的組成和工作原理</p><p>　　可編程控制器的組成:</p><p>　　PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架?！　?lt;/p><p><b>　　1．CPU</b></p

24、><p>　　CPU是PLC的核心，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度

25、和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p><b>　　2.I/O模塊</b></p><p>　　I/O模塊是PLC與電氣回路的接口，I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分

26、為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p><b>　　3.編程器</b></p><p>　　編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編

27、程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。</p><p><b>　　4.電源</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p>　　可編程控制器的工作原理:&l

28、t;/p><p>　　PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的。</p><p><b>　　3.2 PLC設計</b></p><p>　　3

29、.2.1 PLC 控制的輸入輸出接線圖</p><p>　　將起動按鈕 SB2、停止按鈕 SB1 和熱繼電器 FR</p><p>　　的輔助觸點一端分別接到 PLC 的輸入模塊上的輸入</p><p>　　端子 0.00、0.01、0.02, 另 一端經 24V 直流電 源 接 入 公 共端 COM。在輸出模塊中, 相線 L 經熔斷器接輸出公 共端 COM, 接觸

30、器 KM1、KM2、KM3、KM4 一端分別接 到 PLC 的 輸 出 模 塊 上 的 輸 出 端 子 10.00、10.01、 10.02、10.03, 另一端接中性線 N, 如圖 2 所示。</p><p>　　3.2.2 I/O 地址分配表</p><p>　　因 PLC 的類型不同, 為方便接線和編程, 上述符號</p><p>　　地址必須轉換為實際地址,

31、 建立 I/O 地址分配表, 圖 2</p><p>　　的 I/O 地址分配表見表 1, 表中實際地址按 CPM2* 型</p><p><b>　　PLC 填寫。</b></p><p>　　表 1 I/O 地址分配表</p><p>　　輸入文件 符號 輸入地址 輸出元件 符號 輸出地址</

32、p><p>　　3.3 PLC 控制的梯形圖</p><p>　　PLC 的用戶程序常采用梯形圖進行編程, 這種編 程 方式被 大 多 數 用 戶 所 接 受 。根 據 I/O 地 址 分 配 表</p><p>　　( 表 1) , 符 合 起 動 、停 止 控 制 要 求 的 梯 形 圖 如 圖 3 所</p><p>　　示 。 圖 3 中

33、 0.00、0.01、0.02 為 輸 入 繼 電 器 , 10.00、10.01、10.02、10.03 為輸出繼電器, TIM000、TIM001 為時間繼電器</p><p>　　3.2.4 助記符指令程序</p><p>　　助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系, 而</p><p>　　梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現。一般講,</p>

34、<p>　　其順序為: 先輸入, 后輸出; 先上, 后下; 先左, 后右。有</p><p>　　了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。圖 3 的助記符 指令程序見表 2, 其中 LD 是指常開觸點與母線相連 接的指令, OR 是并聯常開觸點的指令 , AND NOT 是</p><p>　　串 聯 常 閉 觸 點 的 指 令 , OUT 是 指 驅 動 線 圈 的 指 令 ,&l

35、t;/p><p>　　TIM 是指實現導通延時操作的定時指令。</p><p>　　3.2.5 工作原理</p><p>　　PLC 控制邏輯與傳統的繼電器接- 觸器控制工作 原理基本一致: ( 1) 起動 時 , 按 下 起 動 按 鈕 SB2, 接 點 0.00 閉 合 , 輸 出 繼 電 器 10.00 得 電 并 自 鎖 , 動 合 觸 點 10.00 閉合,

36、導致輸出繼電器 10.02 也得電, 10.01 和10.02 各自的回路相互串聯了 10.02 和 10. 01 的動斷觸點, 使輸出線圈 10.01 和 10.02 不能同時得電, 達到軟互 鎖的目的。( 2) 制動時, 按下停止按鈕 SB1, 動斷接點0.01 斷開, KM1、KM2 線圈失電, 動合接點 0.01 閉合, KM4 線圈得電, KM3 線圈得電, 電動機 M 進入接入直 流電能耗制動, 迅速停機。( 3) 過載時,

37、 熱繼電器 FR 動 斷 接 點 0.02 斷 開 , 從 而 使 KM1 線 圈 失 電 , 起 到 過載保護作用。</p><p><b>　　3.3 組態(tài)設計</b></p><p>　　組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程。組態(tài)軟件是有專業(yè)性的，一種組態(tài)軟件只能適合某種領域的應用。組態(tài)的概念最早出現在工業(yè)計算機控制中，如DCS(集

38、散控制系統)組態(tài)，PLC梯形圖組態(tài)。人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。工業(yè)控制中形成的組態(tài)結果是用在實時監(jiān)控的。從表面上看，組態(tài)工具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務。 工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內置編譯系統，提供類BASIC語言，有的支持VB，現在有的組態(tài)軟件甚至支持C#高級語言</p><p><b>　　四 總結</b></p><p>　　為時一周的

39、計算機課設終于完成了，從剛開始的盲目，到課設的完成，中間我學到了很多東西。</p><p>　　剛拿到題目時，真的很頭大，沒有什么思路。后來經過與同學們的討論，有了一個大體的思路。由于課設涉及到的知識很廣泛，與前面學到的電機拖動和PLC控制有很大的聯系，經過查閱以前的材料，我對本次課設有了更深的理解，后來經過查閱資料使我對本次課設有了大概的構想。以這個構想為中心，一步一步的往下進行，最終完成了設計。</p&

40、gt;<p>　　經過這次設計，是我對微型計算機控制以及相關學科的基礎知識了解的更加透徹，整個設計過程，我學到了很多東西。首先是熟悉了設計過程，了解了設計步驟，培養(yǎng)了我查閱圖書和編寫設計的能力，使自己面對真正的設計任務時不致手忙腳亂。其次是進一步鞏固、擴展了計算機控制系統的有關知識，使我對計算機控制系統有了更深的認識，也發(fā)現了自己的不足之處。</p><p>　　本次課設培養(yǎng)了我獨立思考、分析問題和

41、解決問題的能力，做到理論與實際的結合。還有就是養(yǎng)成科學嚴謹、嚴肅認真、實事求是的工作作風，為我以后從事相關工作打下良好基礎。</p><p>　　最后感謝老師的悉心指導和同學門內的幫助。</p><p><b>　　五 參考文獻</b></p><p>　　（1）《微型計算機控制技術》賴壽宏，機械工業(yè)出版社</p><p&g

42、t;　?。?）《計算機控制系統》李正軍，機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?）《計算機控制系統》張德江，機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?）MCGS嵌入版用戶手冊，2004年2月</p><p>　?。?）HMI實驗教材，2010年10月</p><p>　?。?）《現代電氣控制及PLC應用技術》王永華，北京航天航空大學出版社<