大工16春可编程控制器资料大作业题目与要求_答案

1、网络教育学院?可编程控制器?大作业题目:三相异步电动机正反转控制学习中心：层次：高起专专业：电力系统自动化技术年级：2021年春季学号：学生:题目一：三相异步电动机正反转控制设计要求：(1)首先对可编程序控制器(PLC的产生与开展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍；(2)选用西门子S7 200系列PLC,设计出能对三相异步电动机进 行正反转控制的主电路和继电器控制电路图；( 3)对输入输出继电器与其它编程元件的地址进行分配，画出I/O口接线图，列出PLC控制程序(梯形图进行截图，语句表可直接拷 贝)并对程序作出解释；( 4)总结：需要说明的问题以与设计的心得体会。三相异步

2、电动机正反转控制1可编程序控制器PLC的概况1.1 PLC 的定义早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路， 采用存储器程序指令完成顺序控 制而设计的。它仅有逻辑运算、定时、计数等功能，采用开关量控制，实际只能进行逻 辑运算，所以称为可编程逻辑控制器，简称P L C( Programmable Logic Controller)。进入20世纪80年代后，采用了 16位和少数32位微处理器构成PLC使得可编程逻辑 控制器在概念、设计、性能上都有了新的突破。采用微处理器之后，这种控制器的功能 不再局限于当初的逻辑运算，增加了数值运算、模拟量的处理、通信等功能，成为真正 意义上的可编程控制器(Pr

3、ogrammable Controller )，简称为PC。但是为了与个人计算 机 PC( Personal Computer )相区别，长将可编程控制器仍成为 PLC。随着可编程控制器的不断开展，其定义也在不断变化。国际电工委员会( IEC)曾 于1982年 11 月公布了可编程控制器标准草案第一稿， 1985年1 月发表了第二稿， 1987 年 2 月又公布了第三稿。 1987 年公布的可编程控制器的定义如下： “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置， 是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序 控制、定时、计数和算术运

4、算等操作，并通过数字式和模拟式的输入、输出，控制各种 类型的机械或生产过程。可编程控制器与其相关的外围设备，都应按易于工业控制系统 形成一个整体、易于扩展其功能的原那么设计。1.2 PLC 的工作原理PLC实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构根本上与微型计算机相近，在 结构上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，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，存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规那么组合配置。 按照可编程控制器系统的构成原理，可编程控制器系统由传感器，可编程控制器和执

5、行 器组成，可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序来实现控制任务， 其操作过程如上图 1 所示。PLC输入模块的输入信号状态与传感器信号相对应，为传感器信号经过隔离和滤波后的 有效信号。开关量输入电路通过识别传感器 0、1电平，识别开关的通断。接收现场信号图1.1 PLC操作过程CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像存放 器区域；CPU根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将其处理的结果送到输 出映像存放器。现代的PLC已经具备了处理模拟量的功能，但是相对于开关量的处理较 复杂一些。PLC输出模块具有一定的负载驱动能力，在额定负载以，直接

6、和负载相连， 可以驱动相应的执行器。在PLC处于运行状态时，从部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出， 一直循环扫描工作。1.3 PLC的应用领域目前，PLC在国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、 轻纺、交通运输、保与文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：1开关量的逻辑控制这是PLC最根本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控 制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制与自动化流水线。如电 梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的

7、量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模 拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC 可用于模拟量控制。3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。 从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种 机床、机械、机器人、电器等场合。4过程控制这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。 PLC能编制各种控制算法程序，完成闭 环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。 PID处理一般是运行专用的 PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广

8、泛的应用5数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成 数据采集、分析与处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比拟。一般用于大型 系统，如无人控制的柔性制造业。6通信与联网PLC通信包含PLC之间的通信以与PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发 展加快前提下，厂家都十分重视 PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分 方便。1.4 PLC 的开展趋势1969 年，美国数字设备公司DEC首先研制出第一台符合要求的控制器，即可编 程逻辑控制器，并在美国 GE公司的汽车自动装配上试用获得成功。此后，这项技术迅 速开展，从美国、日本、欧洲

9、普与到全世界。总的来说开展趋势如下：1向高速度、大容量方向开展为了提高 PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响 应速度和更大的储存容量。2向超大型、超小型两个方向开展。以适应不同类型的自动控制系统的需要。3PLC 大力开发智能模块， 加强联网通信功能。 为了扩大适用围， 厂家还制定了通 用的通信此岸准，已构成更大的网络系统。 增强外部故障的检测与处理能力。 外部故障的几率很大，因此，PLC厂家致力于 研制、开展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性(5)编程语言多样化。PLC结构不断开展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富。多种语 言并存、互补与开展是PLC进步的一种趋势。2

10、三相异步电动机正反转控制电路的特点与应用2.1三相异步电动机正反转控制电路的特点三相异步电动机正反转控制电路的主、控制电路1. 主电路 如图2-1主电路接触器KM1 KM2分别闭合，完成换相实现电动机正反转。 KM1 KM2不能同时闭合，否那么,会造成主电路两相短路。电路用 FR实现过载保护。2. 控制电路 控制电路实质是由两条并联的启动支路组成，但为了生产、平安的需要又在各支路中辅加了制约触头。图2-1三相异步电动机继电器接触器控制电路2.1.2 按钮、 接触 器联 锁的 正反 转控 制电 路特 点与 应用 分析1. 接触器联锁正反转控制电路如图2-1,右局部是其控制电路，它由两条启动支路构

11、成，且在对方支路中相互串 联上彼此的常闭辅助触头，使一接触器线圈得电吸合后另一个接触器因所串联的常闭 辅助触头断开而受到制约无法得电，保证了 KM1, KM2不能同时得电，从而可靠地防止 了两相电源短路事故的发生，电路平安、可靠。这种在一个接触器得电动作时通过其常 闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用称为联锁或互锁。该电路要改变电动机的转向必须先按下停止按钮使接触器失电，各触头断开恢复原状解除联锁，再按下反 转启动按钮，电动机才能反转。2. 按钮联锁正反转控制电路如图2-1右图,它将图左中的正、反转控制按钮 SB1、SB2换成复合按钮,用对应 的常闭触头代替接触器相应的常闭辅助触头构成联

12、锁完成正反转控制。 这样电动机改变 转向时 , 可直接按下反转相对于另一转向按钮即可 , 而不必先按停止按钮 , 同时保证 了两个接触器KM1 KM2线圈不会同时得电闭合。例如,KM1吸合电动机正转时，按下反 转按钮SB2,串联在KM1线圈支路中SB2的常闭触头先断开，使KM1线圈失电，其主触 头、自锁辅助触头断开，电动机断电但仍惯性运转。SB2按下后经过一定的行程，其常 开触头闭合 , 接通反转控制电路 , 电动机反转。3. 按钮与接触器联锁的正反转控制电路的应用分析 接触器联锁正反转控制电路适用于重载拖动的机床等不能或不需要由一个转向立 即换为另一个转向的机械设备 , 以减小换相对设备的机

13、械冲击力和电机绕组受到的反 接电流冲击, 起到保护设备 , 延长其使用寿命的作用。而按钮联锁正反转控制电路虽操作方便 , 但平安欠佳 , 不可靠。 例如, 当正转接触 器KM1吸合后主触头发生熔焊或动铁芯被杂物卡住等故障时，即使线圈失电，主触头也 无法分开 , 这时假设按下反转按钮 , SB2, KM2 得电动作 , 主触头闭合造成电源两相短路。2.2 交流接触器的正反转自动控制线路工作过程与分析当通电以后，按下SB2, KM1接通电动机开始正转，同时 KM1常开开关闭合，实现 自锁，常闭开关断开，KM1也闭合，所以KT1开始计时，30秒后，KT1的常开开关闭 合，同时KM2吸合，KM2常闭开

14、关断开，KM1 停止工作，KM1常开开关断开，KM2常开开 关闭合，实现自锁，电动机开始反转，KT2开始计时，当计时到30秒之后，KT2的常开 闭合，KM2接通，吸合，如此反复，实现三相异步电动机延时正反转的控制，从而带动 机器的正反转。到达延时停车的控制。其操作简便、平安易于控制。2.3 PLC 的选择PLC 高性能小型可编程控制器，具有较高的性价比，应用广泛。它不仅具备了以往 的小型PLC所具有的功能，而且还可连接可编程控制终端，尽可能使安装空间最小化， 并实现了具有 2点-7 点输入输出点数的弹性构成， 为了节省节点的个数， 它们采用整体 式和模块式相结合的叠装式结构。 只有选择了符合要

15、求的产品才能到达既可靠又经济的 要求，西门子公司S7-200系列的PLC适合本次实验的要求，因此我们选择西门子列型 号的可控制编程器。图2-2交流接触器的正反转自动控制线路2.4输入输出定义根据对控制任务的分析，我们将输入输出定义如下表2.1所示：起动按钮SB1接于输入继电器10.0端，反转启动按钮SB2,接于输入继电器10.1端，停 止按钮SB3接于输入继电器I0.2端正转接触器接于输出继电器 Q0.0端；反转接触器接于输出继电器 Q0.1端。表2.1输入输出对应表硬件名称启动按钮停止按钮反转按钮正转接触器反转接触器硬件符号名称SB1SB3SB2KM1KM2对应地址I0.0I0.2I0.1Q0.0Q0.1输出端的电源为交流220V。2.5输入输出接线图三相异步电动机正反转的控制要求，本模块所用的器件有：PLC控制单元，正转起动按钮SB1,反转起动按钮SB2停止按钮SB3交流接触器KM1 KM2。此外为了防止主电路短路KM1 KM2在硬件上互锁。输入/输出端口接线如下列图所示:SB1SB310.0Q0.010 JgQ0.110( 1Q0.2IM1LLI 卜5肌.tM2 KM1 n z1 LiVr 图2-3 PLC外部接线图1.梯形图程序QQQQ0.02.语句表程序(10.0LD 10.0O Q0.0AN I0.2AN I0.1AN Q0.1= Q0.0L