兩臺電動機順序控制的PLC系統(tǒng)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計)20102011學(xué)年度機電工程系系機電一體化專業(yè)班級 班 學(xué)號 課題名稱 兩臺電動機順序控制的plc系統(tǒng)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20010年12月2日目 錄課題、摘要、關(guān)鍵詞 - 31. 電動機的選擇、維護及常見故障 - 3 1.1電動機的選型 - 3 1.2 電動機的維護 - 4 1.3 電動機常見故障 - 42. plc特點 - 43. 兩臺電動機順序控制plc方案的選擇 - 64. 兩臺電動機順序控制的運行原理、參考程序及梯形圖指令表 - 7 4.1兩臺電動機順序控制的運行原理 - 7 4.2兩臺電動機順序控制的電路圖 - 7 4.3兩臺電動機順序控制的梯形圖 - 7 4.4

2、兩臺電動機順序控制的梯形圖指令表程序 - 8 4.5兩臺電動機順序控制的梯形圖指令表 - 9 4.6兩臺電動機順序控制的參考 - 9小結(jié) - 10參考文獻 - 10致謝 - 12兩臺電動機順序控制的plc系統(tǒng)作者： 【摘要】 本設(shè)計是根據(jù)順序控制設(shè)計法對電動機進行順序循環(huán)控制。運用三菱fx2n編程軟件進行繪圖，在第一章介紹了本設(shè)計的plc方案的選擇，也對plc的基本結(jié)構(gòu)做了文字解說和圖示。在第二章，本設(shè)計進入正文集中介紹了兩臺電動機順序控制的工作原理，并坐出了參考指令和應(yīng)對后面本設(shè)計涉及到的梯形圖的指令表。本設(shè)計兩臺電動機的順序啟動可以運用到生活的各個方面，這也充分體現(xiàn)了plc在當(dāng)今社會對生活

3、的重要之處。本設(shè)計在順序控制的基礎(chǔ)上采用plc對電動機的控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電動機的控制水平，使電動機達到了較為理想的控制效果。根據(jù)順序功能圖的設(shè)計法，聯(lián)系到現(xiàn)實做出了本設(shè)計兩臺電動機順序控制的plc系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計兩臺電動機相互協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，m1運轉(zhuǎn)10s停止5s，m2要求與m1相反，m1停止m2運行，m1運行m2停止，如此反復(fù)動作3次，m1和m2均停止。【關(guān)鍵詞】 順序控制 fx2n 梯形圖1. 電動機的選擇、維護及常見故障在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各種生產(chǎn)機械都廣泛應(yīng)用電動機來驅(qū)動，正確地選用與機械負載配套的電動機，可以使電動機在最經(jīng)濟、最合理的方式下運行，從而達到降低能耗、提高效率的目

4、的。 1.1 電動機的選型 電動機的選用，首先要了解電動機的機械負載特性，根據(jù)機械負載的類型和特性來選擇電動機的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。 要為某一生產(chǎn)機械選配一臺電動機，首先要合理選擇電動機的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機械負載的需要來選擇電動機的功率，同時，還要考慮負載的工作制問題，也就是說，所選的電動機應(yīng)適應(yīng)機械負載的連續(xù)、短時或間斷周期工作性質(zhì)。功率選用時不能太大，也不能太小。選小了，保證不了電動機和生產(chǎn)機械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運行，但是不經(jīng)濟，電動機容量不能被充分利用，而且電動機經(jīng)常不能滿載運行，使得效率和功率因數(shù)不高。 其次，根據(jù)電源電壓條件，要求所選用的電動機的額

5、定電壓與頻率同供電電源電壓與頻率相符合。電動機的轉(zhuǎn)速一定要按生產(chǎn)機械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產(chǎn)機械的性能。此外，電動機的結(jié)構(gòu)、防護、冷卻和安裝形式，應(yīng)適應(yīng)使用環(huán)境條件的要求，并且要力求安裝、調(diào)試、檢修方便，以保證電機能安全可靠的運行。 1.2 電動機的維護 電動機啟動前，首先應(yīng)檢查電動機的裝配是否靈活，繞組絕緣電阻是否符合要求，轉(zhuǎn)動部分有無卡阻，還要檢查電動機的啟動和保護設(shè)備是否合乎要求，比如電動機接地裝置是否完好，所選的低壓斷路器、接觸器、熔斷器配置是否正確等等。電動機啟動時，啟動次數(shù)不能太多，否則電動機可能過熱燒壞。 電動機運行中，要密切監(jiān)視其電壓、電流和溫度，電動機運行電壓應(yīng)嚴格

6、控制在變化范圍內(nèi)，否則可能引起電機過熱，同樣，電流也不能過高或過低，因為電壓一定時，運行電流則反映了電動機所拖動負載的情況，機械負載過重，電動機長期過負荷運行，電流會升高，使電動機嚴重過熱，如果電機負載過輕，形成“大馬拉小車”，電動機容量就不能夠充分利用。 在日常的維護中，還應(yīng)密切監(jiān)聽電動機有無異常雜音或振動，檢查螺絲是否脫落或松動，要定期對電動機進行檢修和保養(yǎng)，及時清除外部灰塵，定期更換潤滑油。 1.3 電動機常見故障 電動機的常見故障主要有轉(zhuǎn)子掃膛、振動，繞組匝間或?qū)娱g短路，繞組接地，定子繞組缺相運行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，鐵芯硅鋼片絕緣損壞等。 電動機振動時會產(chǎn)生噪聲和附加負

7、荷，可能是傳動裝置不良造成，也可能是電動機本身引起的，比如轉(zhuǎn)子動平衡不好，轉(zhuǎn)軸彎曲，安裝不到位，緊固件松動等等。 電動機缺相運行的原因主要是線路熔斷器熔體熔斷，開關(guān)接觸器觸點燒損接觸不良引起的。如果運行時間過長，將會燒壞電動機。 電源三相電壓不平衡或繞組匝間短路會引起三相電流不平衡，定子繞組首尾反接會引起電機溫度升高，繞組接地或短路都會造成電流過大，鐵芯硅鋼片絕緣損壞會引起電動機過熱等。總之，在實際運行中，要正確分析電機故障原因，加強巡視和維護，盡可能地及時發(fā)現(xiàn)和消除電動機的故障，確保電動機的安全運行。2. plc特點自1969年第一臺plc（可編程序控制器）問世以來，經(jīng)歷了近40年的發(fā)展，p

8、lc的種類在不斷地更新，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴大。目前，plc的應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代化設(shè)備的象征，并且plc已經(jīng)成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備之一。國際電工委員會（iec）對plc作了規(guī)定：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計?！边@段話道出了plc的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。plc之所以被廣泛使用，是和它的突出特點

9、以及優(yōu)越的性能分不開的。歸納起來，plc主要具有以下特點。（1） 可靠性高為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備安全性和可靠性的要求，plc采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。plc選用的電子器件一般是工業(yè)級的，有的甚至是軍用級的，平均無故障時間很長。例如，三菱f系列plc平均無故障時間可以達到30萬小時（約34年）。可以毫不夸張地說，到目前為止，沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以有plc這樣高的可靠性。隨著器件水平的提高，plc的可靠性還在繼續(xù)提高，尤其是近來開發(fā)出的多機冗余系統(tǒng)和表決系統(tǒng)更進一步提高了plc的可靠性。plc完善的自診斷功能，保證了plc控制系統(tǒng)工作的安全性。由于plc

10、是用存儲在其內(nèi)部的程序來實現(xiàn)控制的，其控制程序設(shè)計本身就從各個方面考慮了plc工作的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，這又進一步提高了可編程序控制器的可靠性。（2） 環(huán)境適應(yīng)性強plc具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作；具有很強的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值1000v，脈寬10s的矩形波空間電磁干擾；具有良好的抗振能力和抗沖擊能力。一般對環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度為-2065，相對濕度為35%85%的情況下可正常工作。（3）靈活通用在完成一個控制任務(wù)時，plc具有很高的靈活性。首先，plc產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機型上有很大的選擇余地；

11、其次，同一機型的plc的硬件構(gòu)成具有很大的靈活性，用戶可以根據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入和輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件結(jié)構(gòu)的控制裝置；最后，plc是利用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)控制的，在應(yīng)用程序編制上有較大的靈活性。在實現(xiàn)不同的控制任務(wù)時，plc具有良好的通用性，相同硬件構(gòu)成的plc用不同的軟件可以完或不同的控制任務(wù)。在被控對象的控制邏輯需要改變時，利用plc可以很方便地實現(xiàn)新的控制要求，這在一般繼電器控制中是很難做到的。（4）使用方便、維護簡單plc控制的輸入模塊、輸出模塊和特殊功能模塊都具有即插即用功能，連接十分容易。對于邏輯信號，輸入和輸出采用開關(guān)方式，不需要進行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動放大；對

12、于模擬信號，輸入和輸出采用傳感器、儀表和驅(qū)動設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號。各個輸入和輸出模塊與外部設(shè)備的連接十分簡單。plc的用戶界面十分友好，給使用者帶來很大的方便。plc提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地構(gòu)成plc-plc網(wǎng)絡(luò)或計算機-plc網(wǎng)絡(luò)。plc應(yīng)用程序的編制和調(diào)試非常方便。plc的基本編程語言有3種，其中梯形圖語言與繼電器控制線路圖相似，即使沒有計算機基礎(chǔ)的人也很容易掌握。plc具有監(jiān)控功能，利用編程器或監(jiān)視器可以對plc的運行狀態(tài)和內(nèi)部數(shù)據(jù)進行監(jiān)視或修改。plc控制系統(tǒng)的維護非常簡單，利用plc的診斷功能和監(jiān)控功能，可以迅速查找到故障點，對大多數(shù)故障都可以及時予以排除。當(dāng)然，plc由于其工作方式是

13、掃描方式，因此，掃描周期的長短決定了plc的工作速度。一般來說，plc的速度與單片機等計算機相比相對比較低，其計算能力一般都比微機要差。plc的這些缺點隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正在逐漸地被克服。3. 兩臺電動機順序控制plc方案的選擇可編程序控制器實施控制，其實質(zhì)就是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換與以物理實現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實現(xiàn)可以說是plc實施控制的兩個基本點，同時物理實現(xiàn)也是plc與普通微機相區(qū)別之處，其需要考慮實際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實際控制系統(tǒng)方便使用，所以plc采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（cpu）、存儲器（

14、ram/rom）、輸入輸出接口（i/o）電路、通信接口及電源組成。順序控制是為了滿足生產(chǎn)需要而逐漸發(fā)展起來的。fx2n型plc是plc發(fā)展成熟后的小型控制器產(chǎn)品。之前，plc與簡易控制器曾并存過一段時間，后來由于技術(shù)的提高和應(yīng)用的推動，plc的品種逐漸增多、適應(yīng)面更為廣泛，plc取得了絕對的優(yōu)勢。三菱fx_2n系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是fx系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入出1625點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的plc。它具有如下特點:（1） 系統(tǒng)配置既固定又靈活 在基本單元上連接擴展

15、單元或擴展模塊，可進行16-256點的靈活輸入輸出組合。 （2） 備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。 （3） 令人放心的高性能 程序容量:內(nèi)置800步ram(可輸入注釋)可使用存儲盒，最大可擴充至16k步。 （4） 編程簡單本系統(tǒng)采用三菱的fx2n系列plc實現(xiàn)上下井口的各種操作。上井口為fx_2n128mr，下井口為fx_2n80mr，車房為fx_2n48mr除緊停信號單獨外的各種操作及信號的處理均由可編程控制器完成。本設(shè)計fx2n型plc的指令豐富能滿足本設(shè)計的要求，而且更為方便

16、，故采取了fx2n型plc來介紹本設(shè)計。4. 兩臺電動機順序控制的運行原理、參考程序及梯形圖指令表4.1 兩臺電動機順序控制的運行原理（ 1 ）當(dāng)按下x0即sb1時，電動機m1動作。（ 2 ）計時器t1通電，計數(shù)器co計1。（ 3 ）延時10s后電動機m2動作，常閉開關(guān)t1斷開，電動機m1停止運作。（ 4 ）計時器t2通電，延時5s后常閉開關(guān)t2斷開，常開開關(guān)t1閉合，電動機m2停止動作，電動機m1動作。（ 5 ）反復(fù)動作，計數(shù)器c0計3時常閉開關(guān)c0斷開，yo、y1都斷開。（ 6 ）c0復(fù)位，停止動作。（ 7 ）x1為停止按鈕，按下x1時m1、m2都停止運轉(zhuǎn)。4.2 兩臺電動機順序控制的電路

17、圖4.3 兩臺電動機順序控制的梯形圖4.4 兩臺電動機順序控制的外部接線圖4.5 兩臺電動機順序控制的梯形圖指令表輸入器件器件號功能說明0xo開起1x1關(guān)閉輸出器件器件號功能說明0y0m1電動機1y1m2電動機4.6 兩臺電動機順序控制的參考程序ld x0or m1or t2ld i t1ld i x1out m1out t1 k100ld t1or m2ld i t2ld i x1out m2out t2 k50ld x0out x0rst c0ld t2out c0 k3ld m1ld i c0out y0ld m2ld i c0out y1end本設(shè)計所講述的兩臺電動機的順序控制可以在工

18、業(yè)上得到廣泛運用。在工業(yè)上可以作為流水線的程序，可以作為生產(chǎn)機器的電機控制系統(tǒng)。在日常生活中本設(shè)計還可以運用在娛樂場的控制系統(tǒng)。plc在生活中的運用無處不在，它的地位在日益突出，本設(shè)計只是講述了一個極為簡單的plc系統(tǒng)。小 結(jié)本設(shè)計是運用plc中順序控制的基本原理而設(shè)計的?？删幊炭刂破鲀?nèi)部有許多具有不同功能的器件，實際上這些器件是由電子電路和存儲器組成的。例如本設(shè)計運用到的繼電器x是由輸入電路和映像輸入接點的存儲器組成的；輸出繼電器y是由輸出電路和映像輸出接點的存儲器組成的；定時器t、計數(shù)器c、輔助繼電器m、都是由存儲器組成的。本設(shè)計plc梯形圖都是運用三菱的fx2n編程軟件完成的，fx2n編程軟件能充分滿足本設(shè)計的各項要求。通過本設(shè)計plc在生活中的運用得到體現(xiàn)。plc的集成度越來越高，工作速度越來越快，功能越來越強，使用越來越方便，工作越來越可靠?！緟⒖嘉墨I】方大千.電動機控制裝置制作與調(diào)試m.北京國防工業(yè)出版社，2006莫操君.三菱fx2n編程技術(shù)及應(yīng)m.北京機械工業(yè)出版社，2009孫振強.可編程控制器原理及應(yīng)用教程m.北京清華大學(xué)出版社，2008致 謝本文主要闡述了兩臺電動機順序控制的plc系統(tǒng)，我對plc產(chǎn)生了濃厚