PLC課程設(shè)計(jì)雙電機(jī)的循環(huán)控制

1、雙電機(jī)循環(huán)控制系統(tǒng)PLC課程設(shè)計(jì) 雙電機(jī)循環(huán)控制 學(xué) 校：安慶師范學(xué)院院 系：物理與電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)：（080311152）指導(dǎo)教師：陳世軍實(shí)驗(yàn)日期：2014/01/0314摘要使用PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可使可靠性高，同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分靈活，而且編程語(yǔ)言簡(jiǎn)短易學(xué)，便于掌握，可以進(jìn)行在線修改，柔性好，體積小，維修方便。本設(shè)計(jì)是利用PLC做兩臺(tái)異步電機(jī)循環(huán)的控制核心，用按鈕開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的啟停，使兩臺(tái)電機(jī)依次循環(huán)，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，第二臺(tái)電機(jī)停止，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，第一臺(tái)電機(jī)停止，第二臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，依次循環(huán)。直到啟動(dòng)總停止開(kāi)關(guān)，兩

2、臺(tái)電機(jī)均停止。充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)最重要的一條原則。關(guān)鍵詞：歐姆龍PLC，三相異步電機(jī)，循環(huán)控制目錄摘要2目錄3一、引言41.1 設(shè)計(jì)背景41.11 三相異步電機(jī)的工作原理41.12 PLC簡(jiǎn)介51.2 設(shè)計(jì)要求7二、方案論證82.1方案的選擇82.2 方案的論證與分析8三、硬件電路設(shè)計(jì)93.1電氣主回路圖93.2控制回路圖103.3工作原理103.4 PLC外接線圖11四、軟件設(shè)計(jì)114.1 I/O地址分配表114.2 梯形圖124.3 指令表12五、總結(jié)14六、參考文獻(xiàn)14一、引言1.1 設(shè)計(jì)背景1.11 三相異

3、步電機(jī)的工作原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。如下圖左所示，三相異步電機(jī)是靠同時(shí)接入380V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電

4、機(jī)。 三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈中的感應(yīng)電流是由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不會(huì)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步，更不會(huì)超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度。如果三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速成大小相等，那么，磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體不能切割磁力線，因此轉(zhuǎn)子線圈中也就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流，三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中也就不會(huì)受到電磁力的作用而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。因而三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度不可能與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同，總是小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。但在特殊運(yùn)行方式下（如發(fā)電制動(dòng)），三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以大于同步轉(zhuǎn)速。如上圖右所示，當(dāng)三相異步電機(jī)接入三相交流電源(各相差120度電角度)時(shí)，三

5、相定子繞組流過(guò)三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(shì)（定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生感應(yīng)電流（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。 根據(jù)電磁力定律，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁場(chǎng)中受到電磁力作用(力的方向用左手定則判定)，電磁力對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí)，便向外輸出機(jī)械能。由于沒(méi)有短路環(huán)部

6、分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。1.12 PLC簡(jiǎn)介早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,plc自1966年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，

7、功能強(qiáng)大。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！倍鳳LC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：   a、電源    b. 中央處理單元(CPU)   c、存儲(chǔ)

8、器    d、輸入輸出接口電路 ，下圖為PLC硬件結(jié)構(gòu)圖。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過(guò)I/O擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10140點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多

9、的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC機(jī)都能夠滿足需求。1.2 設(shè)計(jì)要求

10、本設(shè)計(jì)為PLC控制系統(tǒng)，其功能如下:(1)對(duì)二臺(tái)三相異步電機(jī)的循環(huán)控制(2)控制按鈕能分別對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟?？刂圃O(shè)計(jì)要求：(1)獨(dú)立編寫(xiě)和調(diào)試相應(yīng)的程序(2)掌握PLC和三相異步電機(jī)的原理及電路的設(shè)計(jì)(3)熟悉CX-Programmer等軟件的使用方法(4)熟悉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思想二、方案論證2.1方案的選擇方案1： 根據(jù)題目，控制要求實(shí)現(xiàn)二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的循環(huán)控制。實(shí)現(xiàn)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)互不影響的工作與停止，需要個(gè)每一個(gè)電動(dòng)機(jī)配置一個(gè)電磁繼電器，要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)可以任何時(shí)候停止，就需要在個(gè)總控制電路上串加一個(gè)常閉開(kāi)關(guān)，這樣在關(guān)閉的時(shí)候按此開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)任意停止。方案2： 能否用一個(gè)計(jì)數(shù)器器實(shí)現(xiàn)對(duì)二臺(tái)電機(jī)循環(huán)次數(shù)控

11、制，用時(shí)間繼電器的順序動(dòng)作，時(shí)間控制電路中用KM1由KT1控制通斷，KM2由KT2控制通斷，這樣每一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間就是由時(shí)間繼電器控制由，達(dá)到完成目的后自行切斷回路，這樣可以在現(xiàn)實(shí)生活中具有一定意義，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)化。2.2 方案的論證與分析綜合分析，兩種方案的原理是一樣的，但兩個(gè)方案用到的元件有一定的區(qū)別，方案一中要多用幾個(gè)時(shí)間繼電器，容易導(dǎo)致控制不方便，且方案一中的邏輯比較復(fù)雜，而方案二不僅用到的電器元件最少，同時(shí)加了計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷電路，所用選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)三、硬件電路設(shè)計(jì)3.1電氣主回路圖3.2控制回路圖3.3工作原理工作原理：當(dāng)按下SB1時(shí)，KM1線圈通電，同時(shí)K

12、T1線圈和HL1通電，從而與接觸器KM1形成回路，M1電機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)SB1松開(kāi)時(shí)，由于KM1形成自鎖作用，使該回路繼續(xù)保持通電，由于PLC中的軟件作用延時(shí)一段時(shí)間后，第一臺(tái)電機(jī)停止，同時(shí)接通KM2線圈，從而與接觸器KM2形成回路，M2電機(jī)啟動(dòng)，由于KM2線圈通電，KM2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，形成自鎖，當(dāng)PLC軟件作用延時(shí)一段時(shí)間后，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，第二臺(tái)電機(jī)停止，第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，依次循環(huán)5次停止，中間可以按SB2斷開(kāi)正在工作的任何一臺(tái)電機(jī)。3.4 PLC外接線圖四、軟件設(shè)計(jì) 4.1 I/O地址分配表輸入器件輸出器件其他PLC機(jī)內(nèi)器件000：開(kāi)始按鈕10000：第一臺(tái)電機(jī)T000

13、0:第一臺(tái)電機(jī)工作時(shí)限001：停止按鈕10001：第二臺(tái)電機(jī)T0001:第二臺(tái)電機(jī)工作時(shí)限10002：第一臺(tái)電機(jī)指示燈CNT0002：計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)10003：第二臺(tái)電機(jī)指示燈4.2 梯形圖4.3 指令表0 LD 0.001 OUT 200.002 LD 0.003 OR T00014 OR 100.005 ANDNOT 0.01 6 ANDNOT C0001 7 ANDNOT T00008 OUT 100.009 OUT 100.0210 TIM 0000 #5011 LD T000012 OR 100.0413 ANDNOT 0.0114 ANDNOT T000115 OUT 100.0416 OUT 100.0317 TIM 0001 #5018 LD T000119 LD 200.0020 CNT 0001 #5五、總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我們學(xué)習(xí)到了許多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，通過(guò)自己查資料和互相討論，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)后基本達(dá)到了要求，實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的循環(huán)控制并通過(guò)對(duì)方案的比較，綜合考慮，選用了最佳的方案，使我們對(duì)三相異步電機(jī)和PLC有了更深刻的認(rèn)識(shí)，使