电机与电气控制课程设计说明书.doc

学院课程设计说明书课题名称：电机与电气控制课程设计学 院：专业班级：学 号：学 生 指导老师： 学院教务处 2013 年 6 月 23 日 电机与电气控制课程设计 说明书电机与电气控制课程设计评阅书题目电机与电气控制课程设计学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日摘 要PLC在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的。关键词：PLC，编程语言，三相异步电机，继电器13目 录摘 要I1课程设计的目的12课程设计的内容23设计思路24设计方案45设计实现55.1 I/O分配表：55.2 PLC外部接线图：55.3 软件实现：55.4 调试过程：5总 结6致 谢7参考文献8 1课程设计的目的随着PLC成本的降低和应用日益广泛，三相异步电动机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善，PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。因此，本文研究了基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的方法。作电动机运行的三相异步电机。三相异步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。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步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课程设计的内容 三相电动机循环的正反转控制设计要求：1、 工艺要求 一台小型三相异步电动机运行控制为：正转3S，停2S，反转2S，停3S循环五次，自动停止运行。要求：（1）正反转时用不同的指示灯指运行过程；（2）设置启动和停止按钮；（3）运行可靠。设计任务1、 画出主电路和控制电路2、 编写PLC程序3、 写出原理3设计思路三相异步电动机正反转PLC控制线路图要求当按下正转按钮，电机连续正转，此时反转按钮不起作用（互锁），按下停止按钮电机断开电源，按下反转按钮电机连续反转，正转不起作用。图2所示为三相异步电机的正反转控制原理图。主电路中，KM1的三个常开触点控制电动机的正向运转，KM2三个常开触电控制电动机的反向运转。为节省输入点数，接线图中把热继电器FR的长闭触电串联于输出电路中而未作为输入信号处理。为避免接触器的线圈断电后触电由于熔焊仍然接通情况下另一个接触器得电吸合，在输出电路中设置了接触起辅助常闭触电的互锁三相异步电动机的工作原理应该是：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定则判定）。输入 输出 SB3：X0 KM1：Y1SB1：X1 KM2：Y2SB2：X2 SB1为正 SB2为反 Q0.0为正转接触线圈 Q0.1为反转接触线圈 三相异步电机的正反转控制梯型图如图3采用了两个自保电路的组合，并像继电器控制一样采用了Y0、Y1常闭触电串于对方进行电器互锁。为了能达到正反转的直接转换，将各自启动按钮对应的输入继电器的常闭触电串于对方，进行按钮互锁。通过启保电路以及正反转电路可以看出，梯型图电路和继电器控制中的控制电路有很大的相似性，应为原理是一样的，这也正是熟悉继电器控制电路工程技术人员学习可编程控制器的原因。 图3-1 三相异步电机的正反转控制原理图4设计方案 这就是三相异步电动机速度控制的PLC控制部分的电路图，很自然的可以看出PLC怎么控制三相异步电动机的速度的，就是由按钮SB1控制启动，SB2控制停止，KM1、KM2、KM3线圈控制三相异步电动机的速度，FR控制电源部分。工作过程简述如下：点动SB1启动按钮，KM1为ON，SB2为OFF，所以KMF为ON，电动机低速启动运行；下个周期即使KM2为OFF，Y0也能通过Y0常开触点的闭合进行自保。Y0为ON的同时，T0进行计时，计够6s后，T0常开触点接通，Y1常闭触点处于闭合状态，所以这个周期M0为ON，但这个周期M0常开触点闭合并不能使Y1为ON，因为这个周期Y0常闭触点是断开的。下个周期，M0常闭触点并联M0的常开触点的断开使Y0、T0为OFF，这个周期T0常开触点断开，如果不给T0的常开触点并联M0的常开触点，则这个周期M0为OFF，从而M0常开触点不能启动Y1、T1，所以M0的自保触点很重要，它确保这个周期里M0扔为ON，而这个周期Y0的常闭触点已经闭合，结果能使Y1、T1为ON，电动机转入中速运行。紧接着下个周期里，Y1的常闭触点断开，使M0为OFF，但Y1已能够利用自己的常开触点自保了。中速转入高速的情况与上述类同，在此不再分析。5设计实现（1）I/O分配表 表5.1 PLC控制接触器互锁的正反转控制电路I/O分配表输入分配输出分配 元件名称 PLC输入点编号元件名称 PLC输入点编号正转启动 I0.0正转接触器线圈 Q0.0KM1反转启动 反转接触器线圈 Q0.1KM2 (2) PLC接线图根据上面的I/O分配表格，画出PLC接线图。然后对各别学生所画的PLC接线图进行点评（用投影仪）。特别要注意的地方就是输出继电器线圈的互锁，以起到硬件保护作用。图5-1 PLC接线图程序步编号指 令操作数说明0LDSM0.11SSM0.0,12 LDSM0.03ORM0.0,14SM0.15 AT37正转定时器，定时3s6ORM0.1,17LDM0.28AT38停止定时器，定时2s9ORM0.2,110SM0.3,111AT39反转定时器，定时2s12ORM0.3,113SM0.4,114 LDM0.415AT4016OM0.0CTU C5,517LDM0.418 ANCO19ORM0.4,120SM0.4,121LDM0.122OQ0.023OTONT37 计时3S24LDM0.225OTONT38 计时2S26LDM0.327OTONT39 计时2S28LDM0.429=TONT40 计时3S30 （3） 梯形图和指令表 表5.2 接触器互锁正反转电路指令表 控制梯形图如下图5-2所示 （4）调试分几种情况：硬件调试：接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。软件调试：按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转控制。根据以上调试情况，此电机控制系统设计符合控制要求。通过调试找出问题的所在，相应的修改程序。在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再修改程序可以更好实现相应的功能。总 结本文设计和制作了三相异步电动机的PLC控制系统，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的，整体制作符合要求。通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理与功能。从摘要和引言部分概要介绍了其可靠性和实用性。第二部分介绍了总体设计方案的要求；第三部分介绍三相异步电动机的PLC控制的设计原理，从对三相异步电动机的PLC控制现象中发现了存在许多问题，通过对系统的检测来判断程序的是否可用，并且从数学的角度分析了PLC与三相异步电动机控制的关系；第四部分详细介绍三相异步电动机的PLC控制电路设计原理与各单元电路的设计，从系统原理的角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分介绍了软件设计。通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析中PLC产生了浓厚的兴趣，提高了科学的分析和运用能力，由于本人水平有限，因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。文中有不足之处恳请各位老师加以指导，本学生衷心感谢。时光如梭，转眼之间四年的学习生活在这次课程设计后将画上圆满的句号。在这四年中，河南科技学院的各位领导、老师和同学对我的学习给予了很大的支持和帮助，我在这里不仅体会到了学习的乐趣，而且也感受到了集体给我的关怀，在此谨对各位表示衷心的感谢。在本次设计中我不仅受到指导老师的学风、师德的熏陶，而且他的学识和风范、关怀和教诲，将成为我永远的精神动力，并相信这在我的人生中将会受益匪浅，同时也使自己的理论学习和实际联系得更加紧密。也更加端正了自己的工作作风和学习态度，以及工作中的持之以恒的精神。另外，在我设计期间，同组同学也给了我很多的帮助，在此我也向他们表达我真诚的谢意。致 谢课程设计能顺利完成，是因为在设计当中我得到了许多人的帮助。我的课程设计终于完成了。虽然中间有着不完美，但却是我自己不断地查阅资料、思考和动手的结果。本次课程设计已经接近尾声，作为一个专科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。首先非常感谢我的指导老师王鑫慧老师。从课题的选取、研究、到总体设计的结束。他都帮助我解决了不少困难。为了我们的课程设计，他到处给我们找资料，鼓气。其次，要感谢其他的每一位任课老师的指导和建议，在我们本次设计中，你们勤奋工作，为我们克服了许多我们曾经碰到的困难来帮助我们完成此次课程设计，给了我很大的帮助。如果没有你们的帮助，这次设计的完成将变得更加困难。最后，要感谢我的父亲母亲。他们一直是我的坚强后盾，无论何时何地，都有亲切的鼓励与温暖的关心，让我在任何时候都不放弃希望，坚强前行！参考文献1凌云.PS7219显示驱动器及其在PLC中的应用.湖南冶金职业技术学院报，20032张桂香.电气控制与PLC应用.化学工业出版社，20033王成福.PLC在多路温度采集显示系统中的应用.电子技术，20033张桂苓.浅谈现代PLC的优势特点.电子技术，20035李丹，杨素英.可编程序控制器通用数据采集方法的研究.大连理工学报，20016齐晓慧,董海瑞.自动控制原理虚拟实验研究J中国教育教学杂志，20067刘晓燕.自动控制原理课程教改探索J重庆职业技术学院学报，2006