专业综合设计电气0901冯乐旭.doc

吉林化工学院信控学院专业综合设计说明书三相鼠笼式异步电动机PLC控制系统设计学生学号： 09580110 学生姓名： 冯乐旭 专业班级： 电气0901 指导教师： 李 艳 职 称： 讲 师 起止日期：2012.8.272012.9.14吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院信息与控制工程学院专业综合设计说明书专业综合设计任务书一设计题目：三相鼠笼式异步机PLC控制系统设计二设计目的1理解三相鼠笼式异步机PLC控制系统基本原理；2掌握主电路和控制电路的各电气器件功能及应用；3并用autocad绘制电气原理图和接线图；4应用s7200编程方法实现。三设计任务及要求 1设计三相鼠笼式异步机PLC控制系统硬件电路；2. Autocad绘制原理图和接线图；3用PLC编程实现；4. 实现三相异步电动机正反转控制、星角启动控制及点动控制；5. 撰写设计说明书四设计时间及进度安排设计时间共三周（2012.8.272012.9.14）,具体安排如下表：周安排设 计 内 容设计时间第一周依据三相鼠笼式异步电动机正反转、启动控制原理和s7200使用方法，查找相关资料。设计控制系统的电路图和接线图。2012.8.272012.8.31第二周完成硬件焊接及软件编程。2012.9.32012.9.7第三周完成系统调试，编写设计说明书。提交作平及设计说明书，评定专业综合设计成绩。2012.9.102012.9.14五指导教师评语及学生成绩指导教师评语:2012年 9 月 14 日成绩指导教师(签字):- I -目 录专业综合设计任务书I第1章 绪论11.1设计的目的：11.2西门子S7-200/PLC的发展与趋势1第2章 系统控制方案确定42.1系统结构框图42.2系统功能实现42.2.1星角启动42.2.2 正反转控制52.2.3点动5第3章 硬件电路设计63.1 主电路设计图63.2 辅助电路设计73.3相关电气器件的选择93.3.1断路器的选择93.3.2交流接触器的选择103.3.3热继电器的选择113.3.4中间继电器的选择123.3.5熔断器的选择123.4 鼠笼式异步电动机14第4章 软件编程154.1 S7-200/PLC编程154.2 I/O点表174.3软件仿真18结 论19参考文献20- 19 -第1章 绪论1.1设计的目的：专业综合设计是理论联系实际的重要实践教学环节，通过专业综合设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。1进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能；(1)理解三相鼠笼式异步机PLC控制系统基本原理；(2)掌握主电路和控制电路的各电气器件功能及应用；(3)并用autocad绘制电气原理图和接线图；(4). 应用s7200编程方法实现。2培养实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；3培养的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。1.2西门子S7-200/PLC的发展与趋势PLC的现状与发展趋势工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程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贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，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。从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。一、我国工业控制计算机的发展20世纪40年代末50年代初，我国的流程工业规模很小，设备陈旧，必要的调节主要靠最简单的测量仪表由人工操作运行。50年代末60年代初，我国研制生产的传感器、变送器、调节器执行器等，基本上能显示过程状态，实现调节意图，最终命令执行器完成对工艺流程的调节要求。70年代初，我国自行研制的工控机开始应用于工业过程控制，它部分地取代了原来控制室内的仪表。但由于受当时电子器件性能的限制，工控机本身的可靠性远不如现在，工控机带来的控制集中引起“危险”集中。70年代末，分散型控制系统(DCS)进入工控领域，解决了“危险”集中的问题，还解决了一些复杂的控制。dcs可建立通信网络，为大工厂生产带来许多方便，但其价格一直居高不下。80年代初，适应性较强的总线型工控机(std)应运而生，std总线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。二、工业可编程序控制器(PLC)发展趋势PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界plc生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，plc将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的plc具有pid调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但plc也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：1.微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的plc。三菱的fxos14点(8个24vdc输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使plc的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。2.集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，plc与pc集成、plc与DCS集成、plc与pid集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以pc为基的控制产品增长率最快。plc与pc集成，即将计算机、plc及操作人员的人机接口结合在一起，使plc能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和plc的模块交互存取数据。以pc机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。3.向开放性转变PLC曾存在严重的缺点，主要是plc的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的plc是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种plc互不兼容。国际电工协会(iec)在1992年颁布了iec1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各plc厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以pc为基、在windows平台下，符合iec1131-3国际标准的新一代开放体系结构的plc正在规划中。三、PLC主要厂家及产品介绍在全球PLC制造商中，根据美国automationresearchcorp(arc)调查，世界plc领导厂家的五霸分别为siemens(西门子)公司、allen-bradley(a-b)公司、schneider(施耐德)公司、mitsubishi(三菱)公司、omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。从西门子公司的simatics7-400的性能可对plc窥见一斑：simatics7-400是匣式封装模块，可卡在导轨上安装，由i/o总线和通信总线建立电气连接，模块可在工作或加电时替换或插、拔，可快速安装维护，修改方便，其主要性能为：1、cpu存储器容量64k字节，可扩展到1.6m字节；2、位和字处理速度80ns至200ns；3、最高系统计算能力可以有4个cpu同时计算；4、一个中央框(cr)可扩展直到21个扩展框；5、每个cpu上多点接口(mpi)能力，如可同时连接文字显示或操作员以及编程器件；6、cpu上的sinec-l2-dp附加有分散i/o的集成性能；7、提供与计算机和其它siemens产品或系统的连接接口；8、高可靠性,完善的自诊断和清除故障功能。我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型plc已批量生产；中型plc已有产品；大型plc已开始研制。国内plc形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%，主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、pid调节器、工业pc等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。（1）中期的PLC发展（20世纪70年代中期到80年代中、后期）。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）（2）近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。第2章 系统控制方案确定2.1系统结构框图 开始点动运行正向启动反向启动星形连接电机运行经过5秒后星角转换，角形运行停止图1 系统结构框图系统框图的说明：按下正转起动按钮，电机先正转，同时星型运行，过五秒钟，自动切换到电机三角形运行，这就完成了电机正转星角起动。按下停止按钮，电机停止运行。同理按下反转起动按钮，电机同样可完成电机反转星角起动。2.2系统功能实现2.2.1星角启动 这种起动方法是电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，绕组切换为角形。 Y-降压起动时，起动电流比直接起动时下降了，同时启动电压也只是为原来三角形接法直接启动时的。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了。如果直接起动时的起动电流为67倍的额定电流，则在星三角起动时，起动电流才为22.3倍的额定电流。所以采用星三角起动方式。这种Y-（星三角）起动方法，目的是降低起动电流，减小对电网及共电设备的危害，这个方法只适合于几十千瓦的小型电机，如大型电机采用的是自藕变压器起动方式。J5i838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸，M为主接触器，不论在启动还是正常运转是都是接通的，S接触器，为起动时间内星接法短路接触器，把电动机三根尾端线短路。R接触器，为启动之后，把电机绕组首尾连接起来。即U-Z，Y-W，X-V三个绕组的三角形接法。T时间继电器，起动时，比如要让电机在5秒内完成起动进入正常运转状态，就可把时间继电器设定到5秒FR热继电器，串接到主回路，如主回路因电机负载电流过大，缺相等会使热继电器内金属过热，顶开热继电器内的控制触点，达到断开控制回路的目的。起动过程：合上隔离开关-合上断路器-按下ON启动按钮-M，S，T得电-M接通主回路，S通过T的常闭触点及R的常闭触点得电-S主回路接通-正在做起动运转过程。当时间继电器T的时间到了-T常闭触点断开，T常开触点接通-S因此断电，接触器R接通-完成起动。停止-按下OFF按钮断开其控制回路-完成。等待下次起动。接触器R，S各有一个常闭触点与R，S互相牵制，是防止接触器主触点粘连，而引起短路事故而设的互锁电路。2.2.2 正反转控制 生产机械往往要求运动部件可以实现正反运行，这就要求电动机能正、反向旋转。由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向。所以在主电路中通过两个接触器分别来实现电机的正反向运行。2.2.3点动 点动控制，即按下按钮是电动机转动工作，手松开按钮时电动机停转。 电动控制多用于机床刀架、横梁、立柱等快速移动和机床对刀等场合。点动控制，所谓点动，即按下按钮是电动机转动工作，手松开按钮时电动机停转。电动控制多用于机床刀架、横梁、立柱等快速移动和机床对刀等场合。点动控制的一般步骤为：按下点动按钮（即SB）-接触器km线圈导通-KM主触点闭合-电动机M通电启动运行；当手松开按钮SB时-接触器开幕线圈断电-开幕主触点断开-电动机M失电停机。 第3章 硬件电路设计3.1 主电路设计图如图所示，三相鼠笼式异步电机与S7-200/PLC相接，可以自动完成电机正转星角起动和电机反转星角起动。图3-1电动机运行的主电路线路分析如下：1. 正向启动：(1)合上三相单刀开关KS与空气开关QF接通三相电源。(2)由控制电路按钮使KM1与KM4通电，电机由星型启动进行正向运行。5s后KM1与KM3得电，电机切换到角型启动，持续正向运行。2. 反向启动：(1)合上三相单刀开关KS与空气开关QF接通三相电源。(2)由控制电路按钮使KM2与KM4通电，电机由星型启动进行反向运行。5s后KM2与KM3得电，电机切换到角型启动，持续反向运行。3. 电动机的过载保护由热继电器FR完成，在选择热继电器时应充分考虑电动机的额定功率，选择合适的热继电器。4. 电动机可逆运行控制电路的调试：(1)检查主回路路的接线是否正确，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。(2)检查接线无误后，通电试验，通电试验时为防止意外，应先将电动机的接线断开。5. 故障现象预处理：(1)不启动；原因之一，检查控制保险FU是否断路，热继电器FR接点是否用错或接触不良，SB1按钮的常闭接点是否不良。原因之二按纽互锁的接线有误。(2)起动时接触器“叭哒”就不吸了；这是因为接触器的常闭接点互锁接线有错，将互锁接点接成了自己锁自己了，起动时常闭接点是通的接触器线圈的电吸合，接触器吸合后常闭接点又断开，接触器线圈又断电释放，释放常闭接点又接通接触器又吸合，接点又断开，所以会出现“叭哒”接触器不吸合的现象。(3)不能够自锁一抬手接触器就断开，这是因为自锁接点接线有误。6. 线路中采用了四个接触器，即正转用的接触器KM1、反转用的接触器KM2、星型起动用的接触器KM4、角型起动用的继电器KM3。这四个接触器的主触头所接通的相序不同，KM1按L1L2L3相序接线、KM2则对调了两相的相序、KM3与电动机角型接线、KM4与电动机星型接线。7. 在选择断路器时，我们不仅要关注断路器的延迟曲线等主要指标，还应重视它的很多次要功能，这些常容易被忽略的性能不仅能为一个良好的设计锦上添花，而且还能帮助工程师们为其应用设计精密的保护电路。8. 辅助接点（辅助开关）：它们是与主接点电隔离的接点，适用于报警和程序开关。辅助接点可用于向操作人员或控制系统告警，发出警报，或在重要应用中接通备用电源。3.2 辅助电路设计本设计采用PLC设计异步电动机的控制线路（如图3-2），PLC选择西门子公司的S7-200系列的CPU224。在PLC与主电路之间连接处需加中间继电器，这样可以保护PLC的输出端，防止负载短路烧损PLC输出点，提高承载能力。PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。SB1按钮为正转按钮、SB2按钮为停止按钮、SB3按钮为反转按钮、SB4按钮为点动按钮。图3-2 三相异步电动机的PLC控制接线3.3相关电气器件的选择3.3.1断路器的选择图3-3 断路器断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧， 脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。 现在有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。 断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 低压断路器具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、 分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。结构和工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。 低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。本次设计采用的是DZ47-D5断路器。3.3.2交流接触器的选择图3-4 交流接触器交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。基本组成交流接触器主要有四部分组成：(1) 电磁系统，包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统，包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置，一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件，各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 工作原理：当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。本次设计采用的是CXJ2-1210型交流接触器。3.3.3热继电器的选择 图3-5 热继电器 热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 额定电压：热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220V，380V，600V。 额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流 额定频率：一般而言，其额定频率按照4562HZ设计。 整定电流范围：整定电流的范围有本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。 热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的符号为FR，电路符号如图3-7 。本次设计采用的是JR36-10型热继电器3.3.4中间继电器的选择图3-5 中间继电器中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。 它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。 它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电。少数使用交流供电。结构及原理线圈装在U形导磁体上，导磁体上面有一个活动的衔铁，导磁体两侧装有两排触点弹片。在非动作状态下触点弹片将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定间隙。当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合， 完成继电器工作。当电磁力矩减小到一定值时，由于触点弹片的反作用力矩，而使触点与衔铁返回到初始位置，准备下次工作。本次设计采用的是omron MY2NJ 型中间继电器。3.3.5熔断器的选择图3-6 熔断器熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害；按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌落式、屋内式，对于一些专用设备的高压熔断器应选专用系列；我们常说的保险丝就是熔断器类。用途：主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护。工程原理：其结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。 以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。3.4 鼠笼式异步电动机鼠笼式三相异步电动机（鼠笼式感应电动机）是指电动机的定子上为三相散嵌式分布绕组，转子为笼式的导条（因该导条形状与鼠笼相似，所以又称鼠笼式异步电动机）。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）。由于转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。本次设计所选电机型号：所选电机：wdj26 电压：380V电流：0.2A频率：50HZ接法：三角形转速：1430 r/min绝缘等级：E图3-7 鼠笼式三相异步电动机第4章 软件编程4.1 S7-200/PLC编程本设计选用西门子公司的S7-200系列CPU224的小型PLC。S7-200具有极高的可靠性、丰富的指令集和内置的集成功能、强大的通信能力和品种丰富的扩展模块。S7-200可以单机运行，用于代替继电器控制系统，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在网络控制系统中也能充分发挥其作用。S7-200系列出色表现在以下几个方面： 1极高的可靠性。 2极丰富的指令集。 3易于掌握。 4便捷的操作。 5丰富的内置集成功能。 6实时特性。 7强劲的通讯能力。 8丰富的扩展模块。CPU224集成14个输入和10个输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟I/O点，13KB字节程序和数据存储空间。S7-200系列的CPU224主机有I0.0I0.7、I1.0I1.5共计14个输入点和Q0.0Q0.7、Q10Q1.1共计10个输出点。CPU224输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC极性可任意选择，系统设置1MB为I0.x字节输入端子的公共端，2MB为I1.x字节输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同的负载电源。CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0I0.5），最快的响应速度为30KHZ，用于捕捉经CPU扫描周期更快的脉冲信号。另外，还有2个高速脉冲输出端（Q0.0、Q0.1），输出脉冲频率可达20KHZ.用于PTO（高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。扩展模块EM223，输出16个点，输出16个点。足以满足工作要求三相鼠笼式异步机正反转及星角起动的的PLC控制的梯形图电机正转星角起动：如图网络1，按下正转起动按钮（I0.0），电机开始正转同时星型运行，过五秒钟自动切换到电机三角形连接，就完成了电机正转星角起动。点动控制：按下点动按钮（I0.3），电机开始运行，松开点动按钮，电机停止运行。反转星角起动：如图网络2按下反转起动按钮，电机开始反转，同时电机星型运行，过五秒钟自动切换到电机三角形运行，就成功的完成了一次电机反转星角起动。电机星型运行：如图网络3.M0.0或者M0.1得电电机开始星型运行。电机三角运行：如图网络4.T37得电电机开始三