鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2012 /2013 學(xué)年第 二 學(xué)期）課程名稱 ： 可編程序控制器課程設(shè)計(jì) 題 目 ： 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 二周 設(shè)計(jì)成績 ： 2013 年 6 月 28 日目 錄1、課程設(shè)計(jì)目的22、課程設(shè)計(jì)正文22.1原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù) 22.2技術(shù)要求22.3程序流程圖32.4鼠籠式電動(dòng)機(jī)簡介及電路原理圖42.5 I/O端口分配52.6 PLC程序63、課程設(shè)計(jì)總結(jié)94、課程設(shè)計(jì)心得95、參考文獻(xiàn)101、課程設(shè)計(jì)目的1.1了解鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及制動(dòng)方法和控制要求。1.2掌握可編程控制器程序的

2、應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試、監(jiān)控、運(yùn)行方法。1.4進(jìn)一步熟悉常用設(shè)備、元器件的類型和特征，并掌握合理運(yùn)用原則和使用方法。培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。1.5綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識獨(dú)立完成一個(gè)課題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力,學(xué)會撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2、課程設(shè)計(jì)正文：2.1原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)： 1、了解電機(jī)控制的步驟和要求。2、繪制電機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖，編制I/O地址分配表。3、編制PLC的程序，并利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，要求能在現(xiàn)有設(shè)備上演示控制過程。4、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書，說明書要闡明各路輸入輸出信號的名稱、作用、信號處理電路或驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，寫明設(shè)計(jì)過程中的分析、計(jì)算、比較

3、和選擇，畫出程序流程圖，并附上源程序。2.2技術(shù)要求：1、按下正向啟動(dòng)按鈕，電機(jī)在星形連接下啟動(dòng)。 2、過3秒鐘后，斷開星形連接接觸器。 3、經(jīng)過消弧時(shí)間1秒鐘后，接通三角形連接接觸器，電機(jī)正向運(yùn)行。 4、按下反向啟動(dòng)按鈕，斷開電機(jī)電源。 5、經(jīng)過消弧時(shí)間1秒鐘，電機(jī)恢復(fù)星形連接。同時(shí)接通反相序電源，電機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)以及反向啟動(dòng)。 6、經(jīng)過5秒鐘后，斷開星形連接接觸器。 7、經(jīng)過消弧時(shí)間1秒鐘后，接通三角形連接接觸器，電機(jī)反向運(yùn)行。 8、按下停車按鈕，斷開電機(jī)電源。 9、經(jīng)過消弧時(shí)間1秒鐘，電機(jī)恢復(fù)星形連接，同時(shí)接通反相序電源，電機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。 10、零速檢測電路輸出信號為零后，斷開電機(jī)

4、電源，同時(shí)斷開星形連接接觸器，停止運(yùn)行。 11、正反向接觸器之間要有互鎖，要考慮消弧時(shí)間。星/三角形接觸器之間要有互鎖，要考慮消弧時(shí)間。2.3程序流程圖：按下正向啟動(dòng)按鈕,星形連接下啟動(dòng) 鈕,xingxing3秒后斷開星形連接接觸器消弧1秒，接通三角形接觸器按下反向啟動(dòng)按鈕，斷開電機(jī)電源消弧1秒，恢復(fù)星形，電機(jī)反接制動(dòng)及反向啟動(dòng)5秒后斷開星形連接接觸器消弧1秒，三角形下反向運(yùn)行按下停車按鈕，斷開電機(jī)電源消弧1秒，恢復(fù)星形，電機(jī)反接制動(dòng)零速檢測電路輸出為零，斷開電機(jī)電源，停止運(yùn)行2.4鼠籠式電動(dòng)機(jī)簡介及電路原理圖傳統(tǒng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)控制方式一般有四種，即定子回路串電阻起動(dòng)，Y/起動(dòng)，

5、自耦變壓器起動(dòng)和延邊三角形起動(dòng);制動(dòng)方式有三種，反接制動(dòng)，能耗制動(dòng)和電容制動(dòng)，其中任何一種起，、制動(dòng)控制方式的實(shí)現(xiàn)通常由繼電器-接觸器控制系統(tǒng)來完成。本設(shè)計(jì)采用Y/起動(dòng)和反接制動(dòng)方式。Y/起動(dòng)是定子繞組接成三角形的籠形異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)為星形連接，來達(dá)到降壓起動(dòng)以限制起動(dòng)電流的目的；當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定值時(shí)，再將定子繞組恢復(fù)三角形連接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行狀態(tài)，從而完成電機(jī)的起動(dòng)。反接制動(dòng)是利用改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組上三相電源的相序，使定子產(chǎn)生反相旋轉(zhuǎn)的磁場，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的方法。在反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動(dòng)電流大，制動(dòng)力矩大，制動(dòng)迅速。但為防止電機(jī)

6、反相再起動(dòng)，必須在反接制動(dòng)到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，及時(shí)切除電機(jī)電源。在電路圖1中，當(dāng)接觸器ZC和接觸器YC同時(shí)閉合時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)正向降壓起動(dòng)或反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)接觸器ZC和接觸器SC同時(shí)閉合時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正向全壓正常運(yùn)行。當(dāng)接觸器FC和接觸器YC同時(shí)閉合時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反向降壓起動(dòng)或反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)接觸器FC和接觸器SC同時(shí)閉合時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反向全壓正常運(yùn)行。但接觸器ZC和接觸器FC不能同時(shí)閉合；接觸器YC和接觸器SC不能同時(shí)閉合，在編寫程序時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行互鎖。通過控制四個(gè)接觸器

7、ZC、FC、YC、SC的斷開和閉合即可完成電機(jī)的Y/起動(dòng)、正反向切換和反接制動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中，通過PLC來控制接觸器的閉合和斷開進(jìn)而完成Y/起動(dòng)和反接制動(dòng)。其電路圖如圖1所示。 圖1 2.5 I/O端口分配：輸入： I0.0啟動(dòng)按鈕 I0.1停車按鈕 I0.2正轉(zhuǎn)按鈕I0.3反轉(zhuǎn)按鈕I0.4斷電按鈕 (零速檢測) 輸出： Q0.0正轉(zhuǎn)（ZC） Q0.1反轉(zhuǎn) (FC) Q0.2星形連接 (YC) Q0.3三角形連接 (SC) 2.6 PLC程序：3.課程設(shè)計(jì)總結(jié)： 1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 a. 分析所控制的設(shè)備或系統(tǒng)。PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可能是單個(gè)機(jī)器，機(jī)群或一個(gè)生產(chǎn)過程。

8、 b. 判斷要控制的設(shè)備或系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)是否符合可編程控制器的點(diǎn)數(shù)要求。（選型要求）2. I/O賦值（分配輸入輸出）將要控制的設(shè)備或系統(tǒng)的輸入輸出信號進(jìn)行賦值，與PLC的輸入編號相對應(yīng)。3. 設(shè)計(jì)控制原理圖 a. 設(shè)計(jì)出較完整的控制草圖。 b. 編寫控制程序。 c. 在達(dá)到你的控制目的的前提下盡量簡化程序。4. 程序?qū)懭隤LC 將你的程序?qū)懭肟删幊炭刂破鳌?. 編輯調(diào)試修改你的程序 a.程序查錯(cuò)(邏輯及語法檢查） b.在局部插入END，分段調(diào)試程序。 c.整體運(yùn)行調(diào)試6. 監(jiān)視運(yùn)行情況調(diào)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號，觀察輸出信號的變化情況。各功能單元調(diào)試完成后，再調(diào)試全部程序，調(diào)試

9、各部分的接口情況，直到滿意為止。從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。4課程設(shè)計(jì)心得體會：在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。我們做的是鼠籠式異步電機(jī)的控制。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會，

10、提高了與人合作的意識與能力。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。通過合作，我們的合作意識得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。5參考文獻(xiàn)：1廖常初. PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2史國生. 電氣控制與可編程控制器技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 3孫