绕线转子电动机正逆转控制程序课程设计

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 PLC控制系统课程设计 题 目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011年11月18日东北石油大学课程设计任务书课程 PLC控制系统课程设计题目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：1 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等。2 系统有启动、停止功能。3 运用功能指令进行PLC控制程序设计。4 进行系统调试，实现绕线转子电动机正逆转的控制要求基本要求。基本要求：5 在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术标准和规定6 边

2、学习标准和规定边上机设计7 必须按阶段完成任务8 设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告主要参考资料：1陈建明电气控制与PLC应用，电子工业出版社，20072邓则名电器与可编程控制器应用技术，机械工业出版社，20053郁汉琪电气控制与可编程序控制器，东南大学出版社，20034廖常初可编程控制器应用技术，重庆大学出版社，20075汪晓平PLC可编程控制器系统开发实例导航，人民邮电出版社，2004完成期限 2011.11.142011.11.18 指导教师 专业负责人 2011 年 10 月 24 日PLC控制系统课程设计目 录第1章 绕线转子电动机的简单介绍11.1 绕线转子电

3、动机的基本结构11.2 绕线转子电动机的工作原理及特点1第2章 控制电动机运行的常用低压电器介绍22.1 刀开关22.2 按钮22.3熔断器22.4交流接触器22.5中间继电器32.6热继电器32.7行程开关4第3章 系统的硬件设计53.1 主电路图53.2 绕线转子异步电动机正反转的外部接线图5第4章 系统的软件设计74.1 顺序功能图的绘制74.2 顺序功能图84.3 梯形图的设计9课程设计心得11参考文献12第1章 绕线转子电动机的简单介绍1.1 绕线转子电动机的基本结构电动机是一种把电能转化为机械能的机械。它的基本原理是利用带导体和磁场间的香花作用而把电能转化为机械能。电动机的结构主要

4、包括两部分：转子和定子。转子是电动机的转动部分，由转轴作组成。导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。电机的结构包括定子和转子两部分。定子和转子之间由空气隙分开。定子的作用是产生主磁场和在机械上制成电机，它的组成部分有主磁极，机座，端盖和轴承等，电刷也用电枢座固定在定子上。转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转换，它的组成部分有电枢铁心，电枢绕组，轴，风扇。1.2绕线转子电动机工作原理及特点 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

5、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规则判定）。由于导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

6、电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 作电动机运行的绕线转子电动机。绕线转子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。与绕线电动机相比，绕线转子电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，绕线转子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。第2章 控制电动机运行的常用低压电器

7、介绍2.1刀开关刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。刀开关的种类很多。按极数（刀片数）分为单极、双极和三极；按结构分为平板式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆 操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关的额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A以下。考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：35倍异步电机额定电流2.2 按钮

8、按钮常用于接通、断开控制电路。按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按钮的结构特点，按钮只起发出“接通”和“断开”信号的作用。2.3熔断器熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小的导体制成。熔体额定电流的选择：1无冲击电流的场合（如电灯、电炉）；2一台电动机的熔体：熔体额定电流电动机的起动电流÷2.5；如果电动机起动频繁，则为：熔体额定电

9、流电动机的起动电流÷(1.62)；3几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流=(1.52.5)×容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和。2.4 交流接触器接触器是一种自动开关，是电力拖动中主要的控制电器之一，它分为直流和交流两类。其中，交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。接触器主要由电磁铁和触头两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。当电磁线圈通电后，吸引山字形动铁心 (上铁心)，而使常开触头闭合。根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头两种。辅助触头通过的电流较小，常接在电动机的控制电路中；主触头能通过较大电流，常接在电动机的主电路中。如

10、CJl0-20型交流接触器有三个常开主触头和四个辅助触头 (两个常开，两个常闭)。 当主触头断开时，其间产生电弧，会烧坏触头，并使电路分断时间拉长，因此，必须采取灭弧措施。通常交流接触器的触头都做成桥式结构，它有两个断点，以降低触头断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭，同时各相间装有绝缘隔板，可防止短路。在电流较大的接触器中还专门设有灭弧装置。 接触器的电路符号见图2-1接触器线圈 主触头用于主电路辅助触头用于控制电路 图 2-1 接触器电路符号在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触头数量等。CJl0系列接触器的主触头额定电流有5、10、20、40、75、120A等数种。2.5中间

11、继电器 中间继电器的结构与接触器基本相同，只是体积较小，触点较多，通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可以用来控制小容量的电动机或其他执行元件。常用的中间继电器有JZ7系列，触点的额定电流为5A，选用时应考虑线圈的电压。2.6 热继电器热继电器是用来保护电动机，使之免受长期过载危害的继电器。热继电器是利用电流的热效应而动作的。图中热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中的双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力辗压而成，亦可采用冷结合，其中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中电流超过容许值，双金属片受热向上弯曲致使脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触头断开。触头是接

12、在电动机的控制电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。由于热惯性，热继电器不能作短路保护，因为发生短路事故时，我们要求电路立即断开，而热继电器是不能立即动作的。但是这个热惯性又是合乎我们要求的，比如在电动机起动或短时过载时，由于热惯性热继电器不会动作，这可避免电动机的不必要的停车。如果要热继电器复位，则按下复位按钮即可。常用的热继电器有JR0、JRl0及JRl6等系列。热继电器的主要技术数据是整定电流。所谓整定电流，就是热元件通过的电流超过此值的20%时，热继电器应当在20min内动作。JR0一40型的整定电流从0.6A一40A有9种规格。选用热继电器时，应使其整定电

13、流与电动机的额定电流基本上一致。2.7 行程开关行程开关结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。第3章 系统的硬件设计3.1主电路图图3-1主电路图3.2 绕线转子异步电动机正反转的外部接线图接线图如图所示,NFBON时，指示灯PLl亮。按PB2，电动机正转全电阻启动MC3动作，PLl熄灭，PL2闪亮(05 sON，05sOFF) ，10s后换成部分电阻启动MC3、MCl动作，PL2闪亮，再经10秒后正向运转MC3、MC2、PL3动作，PL2熄灭，此时按PB3无作用。正转在启动中或运转中，按PBl时电动机立即停止运转，PLl指示灯亮。按PB3时，电动机逆

14、转全电阻启动MC4动作，PLl熄灭，PL2闪亮(05 sON，05sOFF)，10s后换成部分电阻启动MC4、MCl动作，PL2闪亮，再经10s后逆向运转MC4、MC2、PL4动作，PL2灭，此时按PB2无作用。逆转启动中或运转中，按PBl时电动机立即停止运转，PLl指示灯亮。运转时断电，如果在5s内恢复供电，电动机维持断电前的运转方向，继续运转：运转时断电，如果在5s后恢复供电，须按PB2或PB3重新启动电机。热继电器动作时，电动机停止运转，Bz响。热继电器复位后，BZ停响，恢复正常操作状态。图3-2绕线转子异步电动机正反转的外部接线图第4 章 系统的软件设计4.1 顺序功能图的绘制顺序功能

15、图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作构成。表4-1 状态表序号步名编程元件进入该步的信号动作1初始步M1M8002=1,X0=1Y5=12正转全电阻启动步M2X2=1,X6=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y6=1,T1通3正转部分电阻启动步M3T1=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y1=1,Y6=1T2接通4正转步M4T2=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y2=1,Y7=15逆转全电阻启动步M5X3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y6=1,T

16、3通6逆转部分电阻启动步M6T3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y1=1,Y6=1T4接通7逆转步M7T4=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y2=1,Y10=18报警步M8X6=1Y11=19停止步M9X1=1Y5=110断电保持步T0X0=0T0定时5秒依据设计要求，把整个过程分为十步。M1起始步，M2、M3、M4分别为正转的全电阻启动、部分电阻启动、正转运行；M5、M6、M7分别为逆转的全电阻启动，部分电阻启动、逆运行；M8为热继电器动作时，电动机停止运转，Bz响。由Y5表示L1灯,Y6表示PL2灯,Y7表示PL3动作,Y10表示PL4动作，Y11表示喇叭BZ.T

17、1、T2、T3、T4均表示计时10秒。T100、T101表示闪烁灯Y6计时继电器。用X0表示NFB，Y1、Y2、Y3、Y4分别表示MC1、MC2、MC3、MC4，X6为“1”状态时，表示热继电器动作，X1为点动开关PB1,X2为点动开关PB2，X3为点动开关PB3，X0为保持开关NFB。其顺序功能图如下图（4-2）。4.2顺序功能图 M0M1M3M4M5M2M6M7M8M9M8002T4=1,X6=0,X1=0, T0=0X6X1=1X0T2=1,X6=0,X1=0, T0=0T1=1,X6=0,X1=0, T0=0X2=1,X6=0,X1=0,T1=0X3=1,X6=0,X1=0, T0=0

18、T3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y5T1、Y3、Y6T2、Y3、Y6、Y1Y3、Y7、Y2T3、Y4、Y6T4、Y4、Y6、Y1Y4、Y10、Y2X1=1X1=1Y111图4-2顺序功能图4.3梯形图的设计0.09 0.00 0.02 0.05 0.08 1.00 0.080.010.01 0.02 0.00 0.03 0.06 0.10 1.02 0.02 1.10 0.02 0.01 0.00 0.03 0.06 0.10 1.03 0.03 1.12 1.11 0.03 0.02 0.00 0.09 0.06 0.10 1.04 0.04 1.17 1.12 0.01 0.03

19、0.11 0.06 0.00 0.10 1.05 0.05 1.13 0.05 0.03 0.00 0.07 X006 0.10 1.06 0.06 1.10 1.01 0.06 0.04 0.00 0.09 0.12 0.10 1.07 0.07 1.10 1.12 0.00 1.15 0.01 0.12 0.09 1.08 0.08 1.11 0.04 0.11 0.01 1.09 0.07 0.10 0.08 0.10 0.02 1.13 0.03 0.04 0.05 1.14 0.06 0.07 0.02 0.01 1.15 0.03 0.05 0.06 T100 1.16 1.06

20、0.01 1.17 0.08 0.09 课程设计心得在没有做实践设计以前，我对知识的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当把自己想出来的程序运用到PLC中的时候，问题出现了，结果和要求的结果不相符合。通过本次绕线转子电动机正逆转控制程序设计，看到了实践与理论的差距，我熟悉了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的理论知识，工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。从动手调试的过程中，增加了我们对这项技术的了解，使我们体会到了只有好好学习，才能解决问题，才能让我们更能站在工作岗位上。作为学生面对的无非是同学、老师、家长，而工作后就要面对更为复杂的关系。无论是和领导、同事还是客户接触，都要做到妥善处理，要多沟通，并要设身处地从对方角