電機及電氣控制課程設(shè)計說明書

1、學(xué)院課程設(shè)計說明書課題名稱：電機與電氣控制課程設(shè)計學(xué) 院：專業(yè)班級：學(xué) 號：學(xué) 生 指導(dǎo)老師： 學(xué)院教務(wù)處 2013 年 6 月 23 日 電機與電氣控制課程設(shè)計 說明書電機與電氣控制課程設(shè)計評閱書題目電機與電氣控制課程設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師評語及成績指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日摘 要PLC在三相異步電機控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強、功能完善等優(yōu)點。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。它能夠為自動化控

2、制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。本文設(shè)計了三相異步電動機的PLC控制電路，該電路主要以性能穩(wěn)定、簡單實用為目的。關(guān)鍵詞：PLC，編程語言，三相異步電機，繼電器13目 錄摘 要I1課程設(shè)計的目的12課程設(shè)計的內(nèi)容23設(shè)計思路24設(shè)計方案45設(shè)計實現(xiàn)55.1 I/O分配表：55.2 PLC外部接線圖：55.3 軟件實現(xiàn)：55.4 調(diào)試過程：5總 結(jié)6致 謝7參考文獻8 1課程設(shè)計的目的隨著PLC成本的降低和應(yīng)用日益廣泛，三相異步電動機的常規(guī)控制應(yīng)用PLC技術(shù)越來越成為現(xiàn)實。三相異步電動機根據(jù)工作要求不同，主要進行降壓啟動、正反轉(zhuǎn)、自動循環(huán)、制動、變速等不同

3、控制，該設(shè)計要求把對電動機的上述控制采用PLC控制來實現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能更完善，PLC是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制的，與之相比，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、設(shè)計施工周期短、調(diào)試修改方便、而且體積小、功耗低、使用維護方便。因此，本文研究了基于可編程控制器（PLC）的電動機綜合監(jiān)控和保護系統(tǒng)的方法。作電動機運行的三相異步電機。三相異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式

4、兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。2課程設(shè)計的內(nèi)容 三相電動機循環(huán)的正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計要求：1、 工藝要求 一臺小型三相異步電動機運行控制為：正轉(zhuǎn)3S，停2S，反轉(zhuǎn)2S，停3S循環(huán)五次，自動停止運行。要求：（1）正反轉(zhuǎn)時用不同的指示燈指運行過程；（2）設(shè)置啟動和停止按鈕；（3）運行可靠。設(shè)計任務(wù)1、 畫出主電路和控制電路2、 編寫PLC程序3、 寫出原理3設(shè)計思路三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PL

5、C控制線路圖要求當按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止按鈕電機斷開電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)不起作用。圖2所示為三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制原理圖。主電路中，KM1的三個常開觸點控制電動機的正向運轉(zhuǎn)，KM2三個常開觸電控制電動機的反向運轉(zhuǎn)。為節(jié)省輸入點數(shù)，接線圖中把熱繼電器FR的長閉觸電串聯(lián)于輸出電路中而未作為輸入信號處理。為避免接觸器的線圈斷電后觸電由于熔焊仍然接通情況下另一個接觸器得電吸合，在輸出電路中設(shè)置了接觸起輔助常閉觸電的互鎖三相異步電動機的工作原理應(yīng)該是：當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作

6、順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。輸入 輸出 SB3：X0 KM1：Y1SB1：X1 KM2：Y2SB2：X2 SB1為正 SB2為反 Q0.0為正轉(zhuǎn)接觸線圈 Q0.1為反轉(zhuǎn)接觸線圈 三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制梯型圖如圖3采用了兩個自保電路的組合，并像繼電器控制一樣采用了Y0、Y1常閉觸電串于對方進行電器互鎖。為了能達到正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換，將各自啟動按鈕對應(yīng)的輸入繼電器的常閉觸電串于對方，進行按鈕互鎖。通過啟保電路以及正反轉(zhuǎn)電路可以看出，梯型圖電路和繼電器控制中的控制電路有很

7、大的相似性，應(yīng)為原理是一樣的，這也正是熟悉繼電器控制電路工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)可編程控制器的原因。 圖3-1 三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制原理圖4設(shè)計方案 這就是三相異步電動機速度控制的PLC控制部分的電路圖，很自然的可以看出PLC怎么控制三相異步電動機的速度的，就是由按鈕SB1控制啟動，SB2控制停止，KM1、KM2、KM3線圈控制三相異步電動機的速度，F(xiàn)R控制電源部分。工作過程簡述如下：點動SB1啟動按鈕，KM1為ON，SB2為OFF，所以KMF為ON，電動機低速啟動運行；下個周期即使KM2為OFF，Y0也能通過Y0常開觸點的閉合進行自保。Y0為ON的同時，T0進行計時，計夠6s后，T0常開觸點接通

8、，Y1常閉觸點處于閉合狀態(tài)，所以這個周期M0為ON，但這個周期M0常開觸點閉合并不能使Y1為ON，因為這個周期Y0常閉觸點是斷開的。下個周期，M0常閉觸點并聯(lián)M0的常開觸點的斷開使Y0、T0為OFF，這個周期T0常開觸點斷開，如果不給T0的常開觸點并聯(lián)M0的常開觸點，則這個周期M0為OFF，從而M0常開觸點不能啟動Y1、T1，所以M0的自保觸點很重要，它確保這個周期里M0扔為ON，而這個周期Y0的常閉觸點已經(jīng)閉合，結(jié)果能使Y1、T1為ON，電動機轉(zhuǎn)入中速運行。緊接著下個周期里，Y1的常閉觸點斷開，使M0為OFF，但Y1已能夠利用自己的常開觸點自保了。中速轉(zhuǎn)入高速的情況與上述類同，在此不再分析。

9、5設(shè)計實現(xiàn)（1）I/O分配表 表5.1 PLC控制接觸器互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路I/O分配表輸入分配輸出分配 元件名稱 PLC輸入點編號元件名稱 PLC輸入點編號正轉(zhuǎn)啟動 I0.0正轉(zhuǎn)接觸器線圈 Q0.0KM1反轉(zhuǎn)啟動 反轉(zhuǎn)接觸器線圈 Q0.1KM2 (2) PLC接線圖根據(jù)上面的I/O分配表格，畫出PLC接線圖。然后對各別學(xué)生所畫的PLC接線圖進行點評（用投影儀）。特別要注意的地方就是輸出繼電器線圈的互鎖，以起到硬件保護作用。圖5-1 PLC接線圖程序步編號指 令操作數(shù)說明0LDSM0.11SSM0.0,12 LDSM0.03ORM0.0,14SM0.15 AT37正轉(zhuǎn)定時器，定時3s6ORM0

10、.1,17LDM0.28AT38停止定時器，定時2s9ORM0.2,110SM0.3,111AT39反轉(zhuǎn)定時器，定時2s12ORM0.3,113SM0.4,114 LDM0.415AT4016OM0.0CTU C5,517LDM0.418 ANCO19ORM0.4,120SM0.4,121LDM0.122OQ0.023OTONT37 計時3S24LDM0.225OTONT38 計時2S26LDM0.327OTONT39 計時2S28LDM0.429=TONT40 計時3S30 （3） 梯形圖和指令表 表5.2 接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)電路指令表 控制梯形圖如下圖5-2所示 （4）調(diào)試分幾種情況：硬件調(diào)

11、試：接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否接觸良好。軟件調(diào)試：按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后把程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯^(qū)。運行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PLC進入運行狀態(tài)，觀察運行情況，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。根據(jù)以上調(diào)試情況，此電機控制系統(tǒng)設(shè)計符合控制要求。通過調(diào)試找出問題的所在，相應(yīng)的修改程序。在編程過程中難免會有不足之處，因此通過調(diào)試，再修改程序可以更好實現(xiàn)相應(yīng)的功能。總 結(jié)本文設(shè)計和制作了三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定、簡單實用為目的，整體制作符合要求。通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理與功能。從摘要和引言

12、部分概要介紹了其可靠性和實用性。第二部分介紹了總體設(shè)計方案的要求；第三部分介紹三相異步電動機的PLC控制的設(shè)計原理，從對三相異步電動機的PLC控制現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了存在許多問題，通過對系統(tǒng)的檢測來判斷程序的是否可用，并且從數(shù)學(xué)的角度分析了PLC與三相異步電動機控制的關(guān)系；第四部分詳細介紹三相異步電動機的PLC控制電路設(shè)計原理與各單元電路的設(shè)計，從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分介紹了軟件設(shè)計。通過本次電路的設(shè)計，我對三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)原理有了進一步的了解，在三相異步電動機的PLC控制分析中PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的分析和運用能力，由于本人水平有限，因此對其中

13、的原理和實際操作方法有待深入的學(xué)習(xí)研究和提高。文中有不足之處懇請各位老師加以指導(dǎo)，本學(xué)生衷心感謝。時光如梭，轉(zhuǎn)眼之間四年的學(xué)習(xí)生活在這次課程設(shè)計后將畫上圓滿的句號。在這四年中，河南科技學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)對我的學(xué)習(xí)給予了很大的支持和幫助，我在這里不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷，在此謹對各位表示衷心的感謝。在本次設(shè)計中我不僅受到指導(dǎo)老師的學(xué)風(fēng)、師德的熏陶，而且他的學(xué)識和風(fēng)范、關(guān)懷和教誨，將成為我永遠的精神動力，并相信這在我的人生中將會受益匪淺，同時也使自己的理論學(xué)習(xí)和實際聯(lián)系得更加緊密。也更加端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。另外，在我設(shè)計期

14、間，同組同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達我真誠的謝意。致 謝課程設(shè)計能順利完成，是因為在設(shè)計當中我得到了許多人的幫助。我的課程設(shè)計終于完成了。雖然中間有著不完美，但卻是我自己不斷地查閱資料、思考和動手的結(jié)果。本次課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕恼n程設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。首先非常感謝我的指導(dǎo)老師王鑫慧老師。從課題的選取、研究、到總體設(shè)計的結(jié)束。他都幫助我解決了不少困難。為了我們的課程設(shè)計，他到處給我們找資料，鼓氣。其次，要感謝其他的每一位任課老師的指導(dǎo)和建議，在我們本次設(shè)

15、計中，你們勤奮工作，為我們克服了許多我們曾經(jīng)碰到的困難來幫助我們完成此次課程設(shè)計，給了我很大的幫助。如果沒有你們的幫助，這次設(shè)計的完成將變得更加困難。最后，要感謝我的父親母親。他們一直是我的堅強后盾，無論何時何地，都有親切的鼓勵與溫暖的關(guān)心，讓我在任何時候都不放棄希望，堅強前行！參考文獻1凌云.PS7219顯示驅(qū)動器及其在PLC中的應(yīng)用.湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院報，20032張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，20033王成福.PLC在多路溫度采集顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子技術(shù)，20033張桂苓.淺談現(xiàn)代PLC的優(yōu)勢特點.電子技術(shù)，20035李丹，楊素英.可編程序控制器通用數(shù)據(jù)采集方法的研究.大連理工學(xué)報，20016齊曉慧,董海瑞.自動控制原理虛擬實驗研究J中國教育教學(xué)雜志，20067劉曉燕.自動控制原理課程教改探索J重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006