機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 20094805 專業(yè)班級： 機(jī)制f09 指導(dǎo)教師： 2012年 12 月 12 日內(nèi)容摘要這次課程設(shè)計(jì)的題目是“五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，是通過控制線路能夠分別實(shí)現(xiàn)五臺(tái)電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟?？刂坪蛯?shí)現(xiàn)要求的循環(huán)控制。實(shí)現(xiàn)單獨(dú)啟停主要是通過電磁繼電器和中間繼電器實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制主要是通過時(shí)間繼電器的延時(shí)啟閉控制線路按時(shí)間要求通斷。由于控制五臺(tái)電動(dòng)機(jī)且電動(dòng)機(jī)的執(zhí)行順序各有各的特點(diǎn)，一次循環(huán)中分四個(gè)步驟，每個(gè)步驟工作二十秒后換下一個(gè)步驟。這次設(shè)計(jì)的主要問題是找到運(yùn)動(dòng)過程中的邏輯關(guān)系，并用各種

2、電器原件實(shí)現(xiàn)這種邏輯關(guān)系，通過綜合分析以后，發(fā)現(xiàn)可以通過四個(gè)時(shí)間繼電器和四個(gè)中間繼電器，每個(gè)繼電器工作40s的方式實(shí)現(xiàn)控制。由于電路控制主要是通過繼電器接觸器控制，因此用到在plc編程中主要是用一些簡單的、基本的命令。關(guān)鍵字：時(shí)間繼電器；接觸器；邏輯關(guān)系；plc控制2目 錄第1章 前 言11.1 設(shè)計(jì)題目11.2 控制要求11.2 設(shè)計(jì)思路1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1 設(shè)計(jì)背景22.2 設(shè)計(jì)方案2第3章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.1 繼電器基本知識43.1.1 繼電器介紹43.1.2 時(shí)間繼電器簡介43.1.3 與接觸器的區(qū)別43.2 選擇元件53.3 主電路圖53.4 控制流程圖6第

3、4章 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)74.1 plc基本知識74.1.1 plc簡介74.1.2 plc工作原理74.1.3 與繼電接觸器控制系統(tǒng)的比較84.2 系統(tǒng)控制要求分析設(shè)計(jì)84.2.1 plc控制方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)84.2.2 工作流程圖94.2.3 主電路設(shè)計(jì)104.2.4 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)104.2.5 確定plc類型114.2.6 確定i/o信號數(shù)量、分配及編號124.2.7 plc端子接線圖124.2.8 控制程序編制134.2.9 控制程序調(diào)試19結(jié) 論23設(shè)計(jì)總結(jié)24謝 辭25參考文獻(xiàn)26第1章 引言1.1設(shè)計(jì)題目 五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2控制要求1.有五臺(tái)電動(dòng)機(jī)順

4、序循環(huán)控制，控制時(shí)序如表1-1所示：表1-1 控制要求一號電機(jī)onononon二號電機(jī)onononon三號電機(jī)onononononon四號電機(jī)onononononon五號電機(jī)onononon 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系統(tǒng)可以自動(dòng)循環(huán)啟動(dòng)3.每臺(tái)電動(dòng)機(jī)可單獨(dú)啟?？刂?.3設(shè)計(jì)思路根據(jù)控制要求，要實(shí)現(xiàn)五臺(tái)電動(dòng)機(jī)的循環(huán)控制，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)還可以獨(dú)自啟動(dòng)和停止。通過反復(fù)思考之后，決定用多個(gè)時(shí)間繼電器和中間繼電器來控制五個(gè)交流接觸器來協(xié)調(diào)動(dòng)作，然后有每個(gè)交流接觸器直接控制電動(dòng)作滿足要求的的動(dòng)作，問題的關(guān)鍵在于如何設(shè)計(jì)合理的控制電路以保障時(shí)間繼電器在合適的時(shí)間動(dòng)作。從上圖可以看出

5、，每隔20秒都會(huì)有電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止動(dòng)作，可以在每個(gè)動(dòng)作之初讓時(shí)間繼電器開始工作，控制與之相應(yīng)的中間繼電器工作，中間繼電器讓該停下的電動(dòng)機(jī)斷電，讓該啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)得電。同時(shí)時(shí)間繼電器的延時(shí)觸點(diǎn)作為下一個(gè)動(dòng)作的中間繼電器的啟動(dòng)按鈕，等到下一個(gè)動(dòng)作開始時(shí)，與之相應(yīng)的中間繼電器先將上一中間繼電器斷電，然后啟動(dòng)相應(yīng)的該工作的電機(jī)。 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)背景本文對五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別應(yīng)用繼電器接觸器和可編程邏輯器件plc做了軟件與硬件的設(shè)計(jì)，能基本達(dá)到控制要求。系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了小型plc系統(tǒng)的一個(gè)雛形，在完善各項(xiàng)功能方面都還需要進(jìn)一步的分析、研究和調(diào)試工作。如果進(jìn)一步結(jié)合

6、工業(yè)控制的要求，形成一個(gè)較為成型的產(chǎn)品，則需要作更多、更深入的研。2.2設(shè)計(jì)方案根據(jù)題目，控制要求不僅要實(shí)現(xiàn)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)獨(dú)自啟動(dòng)和停止，而且還要實(shí)現(xiàn)五臺(tái)電動(dòng)機(jī)的循環(huán)控制。能否用四個(gè)時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)控制線路，尤其是時(shí)間繼電器的順序動(dòng)作呢？時(shí)間控制電路中用kt1由kt2控制斷路，kt2由kt3控制斷路，kt3由kt2控制斷路，kt4由kt1控制斷斷；相反kt1由kt4控制通路，kt2由kt1控制通路，kt3由kt2控制通路，kt4由kt3控制通斷，這樣每一個(gè)繼電器的工作時(shí)間就是四十秒，由于每一個(gè)時(shí)間繼電器的工作時(shí)間是四十秒，這樣，控制電路中就可以用時(shí)間繼電器的通斷設(shè)計(jì)。 kt1得電后，各個(gè)延時(shí)繼電器的

7、狀態(tài)如表2-1 運(yùn)行狀態(tài)表2-1 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)間(s)控件0-2020-4040-6060-8080-100100-120kt1常開onon常閉ononononkt2常開on常閉onononononkt3常開on常閉onononononkt4常開on常閉ononononon由于時(shí)間繼電器最多有兩組延遲常開常閉觸電，或者一組常開常閉一組延遲常開常閉觸電，所以必須并聯(lián)中間繼電器ka1、ka2、ka3、ka4來完成控制。通過以上個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，結(jié)合控制要求，可以發(fā)現(xiàn)這種方案不僅用到的電器元件最少，同時(shí)時(shí)間邏輯控制簡單。 第3章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 繼電器基本知識3.1.1繼電器介紹繼電器是一種

8、電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的

9、導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3.1.2 時(shí)間繼電器簡介在控制線路中用到的時(shí)間的時(shí)間繼電器一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型等。在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器，它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動(dòng)作的。它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型?？諝庾枘嵝蜁r(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大(有0.460s和0.4180s兩種) ，它結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。當(dāng)線圈

10、通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原。空氣經(jīng)出氣孔被

11、迅速排出。3.1.3 與接觸器的區(qū)別繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于接觸器的主觸頭可通過大電流，而繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，繼電器一般不用來直接控制主電路（而是通過控制接觸器和其他開關(guān)設(shè)備對主電路進(jìn)行間接控制）。3.2.選擇元件電器元件明細(xì)表如表2-1：表2-1 電器元件明細(xì)表序號代號名稱數(shù)量備注1km1-km5接觸器52ka1-ka4中間繼電器43kt1-kt4通電延時(shí)繼電器44fr1-fr5熱繼電器55sb1-sb6常開按鈕66sb7-sb12常閉按鈕67fu熔斷器13.3.主電路圖根據(jù)控制要求及方案二的設(shè)計(jì)思路，主電路圖如圖3-1 主電路圖所示：圖3-1 主電路圖3.4

12、控制電路圖根據(jù)方案二的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)的控制電路圖如圖3-2 控制電路圖：圖3-2 控制電路圖第4章 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 plc基本知識4.1.1 plc簡介plc（programmable logic controller），是可編程邏輯控制器。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。4.1.2 plc工作原理當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu

13、以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上

14、后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即i

15、/o指令則可以直接存取i/o點(diǎn)。即使用i/o指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從i/o模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。4.1.3 與繼電器接觸器控制系統(tǒng)比較1.控制中采用的邏輯部件不同繼電器-接觸器控制全部用硬觸點(diǎn)和“硬”線連接；plc內(nèi)部大部分采用“軟”觸點(diǎn)和“軟”線連接。2.plc控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和體積不同繼電器-接觸器控制系統(tǒng)使用的電氣元件多，

16、體積大且故障率大；plc控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用的電氣元件少，體積小。3.控制中電器的觸點(diǎn)不同繼電器-接觸器控制中全部為機(jī)械式的硬觸點(diǎn)，動(dòng)作慢，弧光放電嚴(yán)重，壽命短，而且使用次數(shù)有限；plc內(nèi)部全部為“軟”觸點(diǎn)，動(dòng)作快、壽命長，而且使用次數(shù)無限。4.靈活性不同繼電器-接觸器控制方案的改變，需拆線，重新再接線，乃至更換元器件，比較麻煩；plc控制方案的改變，一般不需要修改硬件，只需修改程序即可，及其方便。此外，由于plc技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是以微處理器為核心，結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活

17、通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，plc控制必將替代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制。4.2 系統(tǒng)控制要求分析及設(shè)計(jì)4.2.1 plc控制方案的設(shè)計(jì)特點(diǎn)1.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型plc內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件（如計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)器，繼電器等），有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。2.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有很

18、強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。3.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，plc用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，plc已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少plc用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼

19、電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。plc的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過plc上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。5.編程方法簡單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路

20、圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。6.維修工作量少，維修方便plc的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管或編程器提供的實(shí)時(shí)梯形圖的狀態(tài)迅速的查明故障的原因，用修改程序或更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7.體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用plc后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型plc的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來

21、的確1/2-1/10。plc的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。8.提升產(chǎn)品技術(shù)含量，增加產(chǎn)品形象對于復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，如果還使用傳統(tǒng)的繼電器控制，則不單加大的控制電箱的配制難度，還讓產(chǎn)品的最終客戶覺得產(chǎn)品不夠先進(jìn)，使用信心不足，因?yàn)楝F(xiàn)在主流機(jī)械設(shè)備都用上plc，有plc的機(jī)械品質(zhì)或許更有保證，同時(shí)使用plc加大了同行的仿制難度！4.2.2工作流程圖根據(jù)題目要求，系統(tǒng)工作時(shí)要先判定是否要實(shí)現(xiàn)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)則執(zhí)行循環(huán)電路，如不循環(huán)，則執(zhí)行單獨(dú)啟停電路，其工作過程如圖4-1 工作流程圖所示：圖4-1 工作流程圖4.2.3主電路設(shè)

22、計(jì)主電路中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是由電磁繼電器控制，由于能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，所以每一個(gè)電磁繼電器的控制一個(gè)電機(jī)。具體電路參考第3章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主電路圖。4.2.4 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過對五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)順序循環(huán)控制控制線路的分析可知，系統(tǒng)總共需要i/o點(diǎn)17個(gè)，其中輸入點(diǎn)12個(gè)，輸出點(diǎn)5個(gè)。4.2.5確定plc類型 在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體考慮以下幾點(diǎn)：1.性能與任務(wù)相適應(yīng)對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對控制要求不高時(shí)，可選用小型plc（如西門子公司s7-200系列plc或omon公司系列cpm1a/cpm2a型plc）就能滿足要求，如對小型泵的

23、順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有a/d轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有d/a轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型plc，如西門子公司的s7-300系列plc或omron公司的com/cqm1h型plc。對于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、pid調(diào)節(jié)、通信聯(lián)信網(wǎng)4等，可選用中大型plc（如西門子公司的s7-400系列plcc200he/c200hg/c200hx、cv/cvm1等plc）。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對象分布在不同的地域時(shí)

24、，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇plc，一組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。2.plc的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求plc工作時(shí)，從輸入信號控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化，一般要在12個(gè)掃描周期之后才能反映到輸出端，這對于一般工業(yè)控制是允許的。但有些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求教高，不允許有教大的滯后時(shí)間。例如，plc的i/o點(diǎn)數(shù)在幾十到幾千點(diǎn)范圍內(nèi)，這時(shí)用戶應(yīng)用程序的長短對系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)有較大的差別。滯后時(shí)間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間。3.plc應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一plc的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把plc的i/o和cpu放在一塊電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，

25、每一i/o點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式plc的功能擴(kuò)展，i/o點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式靈活。維修更換模塊、判斷與處理故障快方便，適用于工藝過程變化教多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際具體情況進(jìn)行選擇。結(jié)合以上幾點(diǎn)，選用的plc的選型為西門子s7-200系列的cpu224型的可編程控制器。它的主要特點(diǎn)是：14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)13kb的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間6個(gè)獨(dú)立的30khz的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz的高速脈沖輸出具有pid控制器1個(gè)rs485通信/編程口具有多點(diǎn)接口mpi（multi po

26、int interface）通信協(xié)議具有點(diǎn)對點(diǎn)接口ppi(point to point interface)通信協(xié)議具有自由通信口i/o端子排可以很容易地整體拆卸4.2.6確定i/o信號數(shù)量、分配及編號該系統(tǒng)需要12個(gè)輸入新號，5個(gè)輸出信號，所以地址分配如表4-1 i/0地址分配表：表4-1 i/0地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號電路停止按鈕常閉開關(guān)sb12i0.0一號電機(jī)啟動(dòng)按鈕常開開關(guān)sb1i0.1二號電機(jī)啟動(dòng)按鈕常開開關(guān)sb2i.2三號電機(jī)啟動(dòng)按鈕常開開關(guān)sb3i0.3四號電機(jī)啟動(dòng)按鈕常開開關(guān)sb4i0.4五號電機(jī)啟動(dòng)按鈕常開開關(guān)sb5i0.5循環(huán)控制按鈕常開開

27、關(guān)sb6i0.6一號電機(jī)停止按鈕常閉開關(guān)sb7i0.7二號電機(jī)停止按鈕常閉開關(guān)sb8i1.0三號電機(jī)停止按鈕常閉開關(guān)sb9i1.1四號電機(jī)停止按鈕常閉開關(guān)sb10i1.2五號電機(jī)停止按鈕常閉開關(guān)sb11i1.3輸出信號一號電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號接觸器km1q0.1二號電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號接觸器km2q0.2三號電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號接觸器km3q0.3四號電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號接觸器km4q0.4五號電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號接觸器km5q0.54.2.7 plc端子接線圖根據(jù)i/o表及plc的工作流程圖，很容易就可以得到plc端子接線圖如圖4-2 i/o接線圖。本次選擇的是cpu 224型plc,它的端口能夠滿足需求因此不需要專門配備模塊擴(kuò)展

28、。4-2 i/o接線圖4.2.8 控制程序編制程序的編制主要是根據(jù)繼電器接觸器原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要是把各種觸點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)控制的自動(dòng)化。plc可以識別的編程語言有梯形圖、指令表等，本次編程用的語言是梯形圖和指令表。1.梯形圖2.指令表控制系統(tǒng)的梯形圖和指令表之間是相互對照，互為補(bǔ)充的。因此五臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的順序循環(huán)控制系統(tǒng)的指令表可以有梯形圖得出。指令表：network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 電動(dòng)機(jī)1ld i0.1o m0.1o m0.0o t38o t40a i0.0a i0.7an t37an t39= m0.1= q0.1network 2 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 電動(dòng)機(jī)2ld i0.2

29、o m0.2o t37o t39a i0.0a i1.0an t40an t38= m0.2= q0.2network 3 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 電動(dòng)機(jī)3ld i0.3o m0.3o m0.0o t39a i0.0a i1.1an t38= m0.3= q0.3network 4 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 電動(dòng)機(jī)4ld i0.4o m0.4o m0.0o t38a i0.0a i1.2an t37= m0.4= q0.4network 5 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 電動(dòng)機(jī)5ld i0.5o m0.5o t37a i0.0a i1.3an t39= m0.5= q0.5network 6 / 控制時(shí)間繼電器t37ld i

30、0.6o m0.0o t40a i0.0an t38an t39= m0.0ton t37, +200network 7 / 控制時(shí)間繼電器t38ld m1.0o t37a i0.0an t39= m1.0ton t38, +200network 8 / 控制時(shí)間繼電器t39ld m1.1o t38a i0.0an t40= m1.1ton t39, +200network 9 / 控制時(shí)間繼電器t40ld m1.2o t39a i0.0an t37= m1.2ton t40, +2004.2.9 控制程序調(diào)試程序調(diào)試有模擬器調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試等方法，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際情況使用了step7

31、-micro/win模擬器進(jìn)行了本程序的調(diào)試。西門子s7200的仿真軟件simulation1.2版是從西班牙原版1.2直接漢化過來的，支持td200仿真界面和增減計(jì)數(shù)器等多種指令。調(diào)試方法如下：1）將在step7microwin中編譯正確的程序在文件菜單中導(dǎo)出為awl文件；2）打開仿真軟件，點(diǎn)“配置”-“cpu型號”，然后選擇cpu 224；3）點(diǎn)“程序”-“載入程序”；4）選擇step7microwin的版本；5）將先前導(dǎo)出的awl文件打開；6）點(diǎn)“plc”-“運(yùn)行”，開始調(diào)試程序；程序具體運(yùn)行情況如下：1）按下啟動(dòng)按鈕sb1，i0.1為1，輸出m0.0線圈得電， q0.0通電打開，一號電

32、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，如圖4-3 程序調(diào)試圖a所示。2）按下啟動(dòng)按鈕sb6，開始循環(huán)控制，一、三、四號電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖4-4程序調(diào)試圖b所示。3）20秒后，二、三、五號電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖4-5 程序調(diào)試圖c所示。4）40秒后，一、四、五號電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖4-6 程序調(diào)試圖d所示。5）60秒后，二、三、四號電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖4-7 程序調(diào)試圖e所示。6）80秒后，重新開始循環(huán)。圖4-3 程序調(diào)試圖a圖4-4 程序調(diào)試圖b圖4-5 程序調(diào)試圖c圖4-6 程序調(diào)試圖d圖4-7 程序調(diào)試圖e結(jié)論本次設(shè)計(jì)的過程是先設(shè)計(jì)繼電器接觸器控制系統(tǒng)，然后根據(jù)繼電器接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)雖然控制原理一樣，但是所需要的控制元件卻有很大不同，尤其是plc設(shè)計(jì)中有很多中間繼電器在繼電器接觸器中都是沒有的。本次設(shè)計(jì)的思路是通過時(shí)間繼電器的控制，使每一個(gè)時(shí)間繼電器的工作時(shí)間達(dá)到定時(shí)的二倍。通過仿真設(shè)計(jì)的程序能夠正確的執(zhí)行。在仿真過程中，發(fā)現(xiàn)時(shí)間繼電器的控制靈敏度是影響控制的主要因素，所以今后對繼電器接觸器的研究方向是怎么提高繼電器的靈敏度。 設(shè)計(jì)總結(jié)為期兩周的課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認(rèn)識到自己