绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制系统设计.doc

信息与电气工程学院课程设计说明书（2010/2011学年第一学期）课程名称 ： 可编程控制器应用 题 目 ： 绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制系统设计 专业班级 ： 电气07-1班 学生姓名 ： 丁海杰 学 号： 070060114 指导教师 ： 岑毅南、安宪军等 设计周数 ： 两 周 设计成绩 ： 2011 年 1月14 日目 录1、课程设计目的*22、课程设计具体要求*23、课程设计正文*2 3.1 PLC硬件设计*23.1.1 S7200PLC简介*23.1.2 方案设计*33.1.3原理图*43.2 PLC软件设计*53.2.1 系统分析和设计*53.2.2 系统调试*53.2.3 系统实施及程序*63.3 监控组态软件设计*10 3.3.1 监控界面*104、课程设计总结*115、参考文献*11一.设计目的1、 掌握s7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2、 熟练使用s7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3、 掌握s7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4、 掌握组态软件的使用，实现上位机与下位机的通信，了解工业控制的实时监控。4、 通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程与监控组态课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。二.设计要求1.异步电动机控制装置设计异步电动机控制装置的硬件组成：异步电动机控制装置由绕线式异步电动机、PLC、5段电阻、制动闸等部件组成。2. 异步电动机控制要求：1）按下正向起动按钮,电机在转子串入所有5段电阻的情况下正相序接通主电源开始起动。同时给制动闸通电松闸。2）分别按照5.4.3.2.1秒的时间间隔切除第1-5段电阻。3）按下停车按钮，电机转子串入所有电阻，切断主电源。4）经过消弧时间1秒钟后，接通定子回路的直流电源，开始动力制动。5）动力制动2秒钟后，切除第一段电阻。6）再过2秒钟，切断动力制动电源，同时切断制动闸电源。7）按下反向起动按钮以及停止按钮后，控制过程与上述（1）-（6）类似。8）正反向运转的切换必须经过停车按钮及停车过程。9）正反向接触器以及动力制动接触器之间要互锁，要考虑消弧时间。3. 监控要求： 在完成可编程控制器为下位机的相关程序控制基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。三. 课程设计正文3.1PLC硬件设计3.1.1 S7200PLC简介PLC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。PLC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,采用循环扫描的工作方式。组态软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，它以计算机为基本工具，为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台和开发环境。3.1.2 方案设计概述该系统有3个输入点，分别为正向启动、反向启动、停车按钮，9个输出点，分别为正转，反转，控制第一段电阻切除接触器，控制第二段电阻切除接触器，控制第三段电阻切除接触器，控制第四段电阻切除接触器，控制第五段电阻切除接触器，制动闸电源接触器，直流制动电源接触器。按下正转或反转启动按钮，电机在转子串入所有5段电阻的情况下接通主电源，开始启动，同时制动闸通电松闸。然后5段电阻按照一定时间间隔逐级切断，需要5个延时接通定时器来控制。按下停车按钮，电机转子串入所有5段电阻，断开主电源。消弧1秒后，接通定子回路直流电源，需要一个延时接通定时器，再开始动力制动，制动2秒后，切除第一段电阻，再过2秒，切断动力制动电源和制动闸电源。时间段通过延时接通定时器来控制。正反向接触器以及动力制动接触器之间有互锁。2.PLC选型及IO地址分配PLC选型 在该电动机系统中，所用到的输入点数有3个，输出点数有9个，由于在选择PLC型号时须留有一定的裕量，经查资料可知CPU224输入点数为14个，输出点数有10个，故选择型号为PLC S7200系列中的CPU224。(2)IO地址分配表模块号输入端子号输出端子号输入端地址输出端地址说明功能介绍CPU224S1I0.0正转起动按钮启动电动机正转S2I0.1反转起动按钮启动电动机反转S3I1.0停车按钮使电动机停车KM1Q0.0正转接触器接通后电动机的正转KM2Q0.1反转接触器接通后电动机的反转KM4Q1.0制动闸接触器通电松闸KM5Q0.2第一段电阻R1与电动机转子串接KM6Q0.3第二段电阻R2KM7Q0.4第三段电阻R3KM8Q0.5第四段电阻R4KM9Q0.6第五段电阻R5KM3Q0.7动力制动电源动力制动3.1.3原理图（硬件）接触器电气控制图KM1KM2KM4KM3R1R3R2R4R5KM5KM6KM7KM8KM9Y AM3FRQSFU1FU2FU31L 0.0 0.1 0.2 0.3 . 2L 0.4 0.5 0.6 . 3L 0.7 1.0 1.1 N L1 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+CPU 224DC24V正向启动按钮S1反向启动按钮S2停止按钮S3正转KM1反转KM2制动闸KM4KM6KM7KM8KM9 KM3 KM0.3KM5Plc控制输出输入接线图3.2 PLC软件设计3.2.1 系统分析及设计本课题是通过PLC来实现绕线式异步电动机转子串电阻启动制动控制系统设计。本系统有3个输入点，分别为电动机正向启动按扭、反向启动按扭、停车按扭；9个输出点，分别为正转、反转、制动闸电源、动力制动电源以及控制转子电阻切除的5个控制量。通过PLC软件编程来实现电动机正、反向转子串电阻降级启动以及停车制动控制。3.2.2 系统调试当PLC软件程序编制结束且软件调试成功后，进行系统调试。按照正常的控制步骤分阶段将各个控制步骤逐一进行测试，确保每个环节正常无误。然后进行整个控制过程的连贯运行。当一切测试正常后，再进行模拟故障告警情况的调试。当所有测试均正常后，系统调试结束3.2.3 系统实施及程序系统流程图电机在转子串入所有五段电阻情况下启动，制动闸通电松闸分时段切除五段电阻延时按下停车按钮电机转子串入所有5段电阻断开主电源消弧一秒接通定子回路直流电源延时两秒切除第一段电阻延时两秒切断动力制动电源和制动闸电源电动机停车，正向或反向启动系统源程序3.3.1监控界面四.课程设计总结通过近2周的努力我们的课程设计终于完成了，可以实现所提出的要求。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，要学习的东西还很多。但经过这次的设计我最大的收获是体会到了梯形图的编程思想及对PLC端口的配置。另一个大的收获是团队的合作，通过一个团队的合作我们圆满的完成了任务。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中使我大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。五.参考文献1柴瑞娟