課程設(shè)計~關(guān)于plc控制電機的正反轉(zhuǎn)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書1</b></p><p><b>　　1 課題介紹2</b></p><p><b>　　1.1 題目2</b></p><p>　　1.2 背景介紹2&l

2、t;/p><p>　　2 總體方案設(shè)計4</p><p>　　2.1 設(shè)計目的4</p><p>　　2.2 控制要求4</p><p>　　2.3 設(shè)計要求4</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計4</b></p><p>　　3.1 硬件方案框圖4</

3、p><p>　　3.2 硬件選型5</p><p>　　3.3 主電路原理圖的設(shè)計6</p><p>　　3.4 控制電路原理圖的設(shè)計6</p><p>　　4 軟件設(shè)計及調(diào)試8</p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配8</p><p>　　4.2系統(tǒng)工作流程框圖8&l

4、t;/p><p>　　4.3 系統(tǒng)調(diào)試10</p><p><b>　　5 總結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　附錄14</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p&

5、gt;<p>　　題目 基于PLC的電動機制動控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試 </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：</p><p><b>　　一、主要內(nèi)容</b></p><p>　　1.熟悉題目、收集資料，充分了解技術(shù)要求，明確設(shè)計任務(wù)；</p><p>　　2.總體

6、設(shè)計。正確選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；</p><p>　　3.硬件設(shè)計。選擇電器元器件，確定電器元器件明細表。用CAD畫出電氣原理圖，并作簡要分析；</p><p>　　4.軟件設(shè)計。根據(jù)控制要求確定I/O分配表，畫出系統(tǒng)工作流程圖，設(shè)計程序及編寫程序說明，給出編程原件明細表等；</p><p><b>　　5.系統(tǒng)調(diào)試；</b>&l

7、t;/p><p>　　6.整理編寫課程設(shè)計說明書。</p><p><b>　　二、課題要求</b></p><p><b>　　1.控制要求</b></p><p>　　三相籠型異步電動機具有反接制動電阻的可逆運行反接制動控制。</p><p><b>　　2.設(shè)計要

8、求</b></p><p>　　1）控制系統(tǒng)采用PLC來實現(xiàn)；</p><p>　　2）提供短路、過載、聯(lián)鎖等保護措施；</p><p>　　3）具有緊急停車功能；</p><p><b>　　三、基本要求</b></p><p>　　1．根據(jù)題意, 用CAD畫出電氣原理圖和PLC端子

9、接線圖。設(shè)計要合理，畫圖要規(guī)范標準。</p><p>　　2．完成程序的編寫工作,并利用模擬器和實驗室設(shè)備完成調(diào)試工作。</p><p>　　3. 完成課程設(shè)計說明書一份，闡明設(shè)計任務(wù)與依據(jù)，設(shè)計原則、方法、設(shè)計方案與成果，并力求論證充分、簡明通順、條理清晰、邏輯性強。</p><p><b>　　四、主要參考文獻</b></p>

10、<p>　　王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社.</p><p>　　完 成 期 限： 2011.12.19-2012.1.6 </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： </p><p>　　課程負責人簽名： </p><p>　　201

11、1年 12 月 19 日</p><p><b>　　1 課題介紹</b></p><p><b>　　1.1 題目</b></p><p>　　基于PLC的電動機制動控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試</p><p><b>　　1.2 背景介紹</b></p><p&g

12、t;　　可編程序控制器簡稱PLC，是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置，它已成功地應(yīng)用于工業(yè)中幾乎所有領(lǐng)域，能完成從重復(fù)開關(guān)控制單一機器到復(fù)雜的制造加工控制的許多控制任務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。</p><p>　　三相異步電

13、動機從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的作用，總要經(jīng)過一段時間，這往往不能適應(yīng)某些機械工藝的要求。如萬能銑床、臥床銑床和組合機床等。無論是從提高生產(chǎn)效率，還是從安全及準確定位等方面考慮，都要求能迅速停車，因此要求對電動機進行制動控制。制動控制方法一般有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動使用機械裝置來強迫電動機迅速停車； 制動實質(zhì)上是當電動機停車時，給電動機加上一個與原來旋轉(zhuǎn)方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電動機轉(zhuǎn)速迅速下降。</p>

14、;<p>　　與傳統(tǒng)的控制相比，繼電器控制系統(tǒng)雖然有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸點，是設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點在開閉時易受電弧的損害，壽命短、系統(tǒng)可靠性差?？删幊绦蜻壿嬁刂破鳎≒LC，Programmable Logic Controller），簡稱PLC，PLC的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，主要原因是PLC梯形圖大致上沿用了繼電器控制的電路元件符號和術(shù)語，僅有個別之處有些不同。同時，信號的輸入/輸出形式及控制

15、功能基本也是相同的；但PLC的控制與繼電器的控制又有根本不同之處，主要表現(xiàn)在一下幾個方面：</p><p>　　1）控制邏輯：繼電器控制采用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及時間及電器等組合程控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數(shù)目有限，每個只有4~8對觸點，因此靈活性和擴展性很差。而PLC采用存儲器邏輯，起控制邏輯以程序方式

16、存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故稱做“軟接線”，因此靈活性和可擴展性很好。</p><p>　　2）工作方式：電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同時都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都因受某種條件限制不能吸合它屬于并行工作方式。而PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計算得出的，所以它屬于串行工作方式。</

17、p><p>　　3）可靠性和可維護性：繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點開閉時會受到電弧的損壞，并有機械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作有無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高。PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身故障，并隨時顯示給操作人員；還能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。</p><p>

18、;　　4）控制速度：繼電氣控制邏輯依靠觸電的機械動作實現(xiàn)控制工作頻率低，觸點的開閉動作一般在幾十毫秒數(shù)量級。另外，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題；而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，屬于悟出點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微妙數(shù)量級，且不會出現(xiàn)抖動。</p><p>　　5）定時控制：繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制。一般來說，時間繼電器存在定時精度不高，定時范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度

19、變化的影響，調(diào)整時間困難等問題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時基脈沖由晶體整蕩器產(chǎn)生，精度相當高，且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍最小可為0.001s，最長幾乎沒有限制，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)置定時值，然后由軟元件來控制定時時間。</p><p>　　6）設(shè)計和施工：使用繼電器控制邏輯完成一項控制工程，其設(shè)計、施工、調(diào)試必須依次進行，周期長，而且修改困難。工程越大，這一點就越突出。而用PLC完成一項控制

20、工程，在系統(tǒng)設(shè)計完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。</p><p>　　從以上幾個方面比較可知，PLC在性能上比繼電氣控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、通用性強、設(shè)計施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護方便。但在很小的系統(tǒng)中使用時，價格要高于繼電氣系統(tǒng)。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計</b>&l

21、t;/p><p><b>　　2.1 設(shè)計目的</b></p><p>　　1）學(xué)會用PLC控制主電路實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)，達到綜合應(yīng)用PLC的目的；</p><p>　　2）學(xué)會用CAD制圖；</p><p>　　3）學(xué)會用PLC S7-200編程軟件，通過編寫的程序，完成對主電路的控制；</p><p&g

22、t;　　4）學(xué)會整理并制作課程設(shè)計報告，為畢業(yè)設(shè)計報告做準備。</p><p><b>　　2.2 控制要求</b></p><p>　　三相籠型異步電動機具有反接制動電阻的可逆運行反接制動控制。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計要求</b></p><p>　　1）控制系統(tǒng)采用PLC來實現(xiàn)

23、；</p><p>　　2）提供短路、過載、聯(lián)鎖等保護措施；</p><p>　　3）具有緊急停車功能。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 硬件方案框圖</p><p>　　如圖3-1所示，系統(tǒng)通過S7-200可控制器及按鈕來實現(xiàn)對電動機的控制，同時通過

24、人機界面來進行監(jiān)視與調(diào)節(jié)，從而達到電動機可靠、安全、穩(wěn)定的運行。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)硬件方框圖</p><p><b>　　3.2 硬件選型</b></p><p>　　表3-1 系統(tǒng)元器件表</p><p>　　3.3 主電路原理圖的設(shè)計</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)主電路

25、原理圖</p><p>　　主電路原理如圖3-2所示，具有反接制動電阻的可逆運行反接制動控制線路。圖中RA是反接制動電阻，在電動機啟動時其降壓啟動的功能，在電動機制動是起著降低反接制動電流的作用；QA1、QA2、QA3三個接觸器用于控制電動機的啟動、正反轉(zhuǎn)和制動，具有低電壓釋放保護功能，具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通分斷能力，但是不能分斷短路電流；BB利用電流的熱效應(yīng)原理以及發(fā)熱元件熱膨脹原理設(shè)計，實現(xiàn)三相

26、交流電動機的過載保護。</p><p>　　3.4 控制電路原理圖的設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)控制原理如圖3-3所示，正轉(zhuǎn)啟動按鈕SF2、反轉(zhuǎn)啟動按鈕SF3、停止按鈕SF1、速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸點BS1、速度繼電器反轉(zhuǎn)常開觸點BS2、熱繼電器BB常閉觸點分別接PLC的輸入端，接觸器QA1、QA2、QA3、正常指示燈L1、故障指示燈L2分別接PLC的輸出端。通過所編程序?qū)崿F(xiàn)對電動機的控制

27、。</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)PLC接線端子圖</p><p>　　軟元件是PLC內(nèi)部的具有一定功能的期間，這些器件實際上是由電子電路和寄存器及存儲器單元等組成。例如，輸入繼電器是由輸入電路和輸入映像寄。存器構(gòu)成；定時器和計數(shù)器也都是有特定功能的寄存器構(gòu)成。它們都具有繼電氣特性，但沒有機械性的觸點。為了把這種元器件傳與統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器區(qū)別開來，我們把它們稱作軟元件或軟繼電器

28、。這些軟繼電器最大的特點是：看不見、摸不著的，也不存在物理性的觸點；每個軟元件課提供無限多個常開觸點和常閉觸點；體積小、功耗低、壽命長。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計及調(diào)試</b></p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配</p><p>　　表4-1 控制系統(tǒng)I/O點分配表</p><p>

29、　　4.2系統(tǒng)工作流程框圖</p><p>　　系統(tǒng)的工作流程如圖4-1所示，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SF2，使中間繼電器線圈帶電，通過中間繼電器使接觸器QA1線圈帶電常開觸點閉合，使定子繞組經(jīng)3個電阻接通正序三相電源，電動機MA開始降壓啟動。當電動機轉(zhuǎn)速上升到一定值時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點閉合，通過中間繼電器控制接觸器QA3線圈帶電，使其常開觸點閉合，于是三個電阻被短接，定子繞組直接加以額定電壓，電動機轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)

30、定工作轉(zhuǎn)速。在電動機正常運轉(zhuǎn)的過程中，若按下停止按鈕SF1,則QA1、QA3線圈相繼斷電，由于此時電動機轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)速仍然很高，使速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點尚未復(fù)原，中間繼電器仍處于工作狀態(tài)，所以在接觸器QA1常閉觸點復(fù)位后，接觸器QA2線圈便通電，其常開觸點閉合，使定子繞組經(jīng)3個電阻獲得反相序三相交流電源，對電動機進行反接制動，電動機轉(zhuǎn)速迅速下降。當電動機轉(zhuǎn)速低于速度繼電器動作值時，速度繼電器常開觸點復(fù)位，中間繼電器線圈掉電，接觸器QA

31、2釋放，反接制動過程結(jié)束。電動機反向啟動及制動與正向相同。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)工作流程框圖</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　系統(tǒng)程序見附錄</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果如下圖所示：</p><p>

32、　　圖4-2 電動機的正向降壓啟動</p><p>　　圖4-3 電動機正轉(zhuǎn)全壓運行</p><p>　　圖4-4 按下停止按鈕</p><p>　　圖4-5 電動機正轉(zhuǎn)停止時反接制動</p><p>　　圖4-6 電動機反向啟動</p><p>　　圖4-7 電動機反向全壓運行</p><p>

33、;　　圖4-8 電動機反向停止時反接制動</p><p>　　圖4-9 電動機停止運行</p><p>　　圖4-10 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計是大學(xué)階段在畢業(yè)設(shè)計之前的最后一次較為難得的理論，為之后的畢業(yè)設(shè)計奠下基礎(chǔ)的一次機會。通過這次比較完整的設(shè)計

34、出三相籠型異步電動機具有反接制動電阻可逆反接制動的控制，我擺脫了單純的塊狀理論知識狀態(tài)，通過這次設(shè)計的要求，鍛煉了我綜合學(xué)習(xí)的能力，遇到問題積極思考主動尋找解決方案，增強了自己解決問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等專業(yè)能力水平。通過PLC控制電動機實現(xiàn)電動機正向降壓啟動與反接能耗制動以及反向運轉(zhuǎn)及制動等達到一定的標準，對電動機的過載、過電流、欠電壓等的保護使電動機能夠安全穩(wěn)定的運行。通過這次課程設(shè)計

35、，提高了我的意志力和品質(zhì)力，提高了自己的忍耐力，懂得了怎樣緩解壓力，學(xué)會了獨立思考、邏輯思維、提出問題、分析問題、解決問題的方法。這是我希望得到的，也為下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。</p><p>　　雖然這次課程設(shè)計時間只有短短的三周時間，要達到非常完美是很困難的，但自己盡量使這次設(shè)計接近完美，通過是很困難的，但自己盡量使這次設(shè)計接近完美，通過與孔老師的溝通和交流，我了解到此系統(tǒng)的設(shè)計核心，設(shè)備的選用標準，以及各

36、種器件的適用性。我的能力也得到了提高，提高是有限的但是提高也是全面的，正式這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)次的腦中模擬運行經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更好的應(yīng)變能力，更強的溝通能力和理解能力。非常感謝孔老師的知道和幫助，也感謝江老師給我這次做有關(guān)PLC課題課程設(shè)計的機會。</p><p>　　順利完成這次課程設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解了專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景

37、充滿信心。無論PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)怎么復(fù)雜，都可以采用新的技術(shù)和設(shè)備去解決這些問題，它有著很多的優(yōu)越性。</p><p>　　這次課程設(shè)計能夠順利完成，是因為在課程設(shè)計當中我得到了許多人的幫助，有老師還有我們這一組成員努力。雖然中間有著不完美，但卻是我們自己不斷的查閱資料、思考和動手的結(jié)果。通過這幾周的忙碌，加上我們小組成員的積極討論，這次課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲了。在此，我由衷的感謝老師跟各位同學(xué)的幫助。&l