四臺三相籠形異步電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計說明書賺學(xué)弟學(xué)妹財富值挺不好意思的，可是這個東西是樓主自己辛苦搞的并且反復(fù)審視仿真自信沒有錯誤。另有CAD格式的電路圖，有需要的童鞋可以聯(lián)系樓主Q：1570038154貌似這個課題咱工大機(jī)電院每年都做，下屆童鞋有福了。樓主設(shè)計期間曾幫助同班童鞋做其他設(shè)計課題，所以選其他課題的童鞋也可和樓主交流，只是貌似樓主那時可能在寧波工作了，不過沒關(guān)系，幫助別人本來就是一種快樂。晚設(shè)計題目: 四臺三相籠形異步電動機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 劉 小 剛 學(xué) 號： 201048050110 專業(yè)班級： 機(jī)制 F1006班 指導(dǎo)教師： 薛 東 彬 2013年 12 月 20 日 內(nèi)容摘要本文

2、針對四臺三相籠形異步電動機(jī)作順序循環(huán)控制的要求進(jìn)行了繼電接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，并對兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比分析。兩種系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)四臺三相籠形異步電動機(jī)的自動循環(huán)控制，且可實(shí)現(xiàn)每臺電動機(jī)的單獨(dú)啟?？刂啤＠^電接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括總體方案流程圖設(shè)計，主電路和輔助電路的設(shè)計；PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括I/O地址分配，外部接線圖設(shè)計以及程序梯形圖和語句表的設(shè)計。其中PLC采用西門子S7-200系列，CPU模塊采用CPU216，程序采用STEP 7-Micro/WIN編程軟件編制，采用S7-200模擬軟件進(jìn)行仿真。四臺三相籠形異步電動機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)總啟動與總停止控

3、制，并在總停止?fàn)顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)單個電動機(jī)的單獨(dú)啟動與停止；PLC控制系統(tǒng)可在任意情況下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體循環(huán)啟動與停止和單個電動機(jī)單獨(dú)啟動與停止的無干涉切換，且系統(tǒng)總體停止按鈕可以充當(dāng)緊急停止按鈕實(shí)現(xiàn)急停。仿真結(jié)果顯示，四臺三相籠形異步電動機(jī)PLC控制系統(tǒng)可以滿足現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中各種情況下的控制需求。 關(guān)鍵詞：電動機(jī)；繼電接觸器控制；PLC控制；程序目 錄第1章 引言 1第2章 控制要求2 2.1系統(tǒng)的控制要求2第3章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計 33.1總體方案設(shè)計33.23.3控制電路設(shè)計5第4章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 84.1 PLC選擇84.2 I/O地址分配84.3 I/O接線圖9結(jié)論10設(shè)計總結(jié) 11謝辭

4、 13附錄：（帶功能注釋的程序） 14參考文獻(xiàn) 21第1章 引言繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，他們比以往的產(chǎn)品具有更高的可靠性，但是這也隨之帶來一些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。再者繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。另外對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費(fèi)大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，這樣增加了其使用成本?？删幊炭刂破饕泽w積小

5、功能強(qiáng)大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，同時也給工業(yè)控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的用繼電器的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用的繼電器控制設(shè)備不會

6、被完全淘汰，但是由于PLC的出現(xiàn)已經(jīng)改變了工業(yè)控制設(shè)計者的設(shè)計思想。要實(shí)現(xiàn)四臺三相籠形異步電動機(jī)的順序循環(huán)控制，可以采用繼電接觸器控制，也可以采用PLC控制。相比繼電接觸器控制，PLC控制表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)。尤其是控制多臺電動機(jī)的不同循環(huán)啟動，其在可靠性、安全性方面的優(yōu)越性相對繼電接觸器控制系統(tǒng)更加明顯。 第2章 控制要求2.1 系統(tǒng)的控制要求選題6 四臺三相籠形異步電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計一、控制要求：1.有四臺電動機(jī)作順序循環(huán)控制，控制時序如下圖所示一號電動機(jī)ONONONON二號電動機(jī)ONONONON三號電動機(jī)ONONONONONON四號電動機(jī)ONONONON秒0 10 20 30 40 50 60

7、 70 802.系統(tǒng)可以自動循環(huán)控制3.每臺電動機(jī)可單獨(dú)啟停控制二、課題要求：1.采用繼電器控制，完成控制線路設(shè)計2.采用PLC控制。采用PLC控制（1）列出輸入輸出點(diǎn)分配表；（2）畫出PLC的輸入輸出設(shè)備的接線圖；（3）利用Step7-Micro/Win32軟件完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計與調(diào)試；3.完成課程設(shè)計說明書第3章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 總體方案設(shè)計四臺三相籠形異步電動機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)采用通電延時繼電器和中間繼電器來實(shí)現(xiàn)控制。系統(tǒng)通過控制通電延時繼電器的線圈來控制其對應(yīng)觸點(diǎn)的時序動作，并以此來控制繼電接觸器KM1、KM2、KM3、KM4觸點(diǎn)的動作，從而實(shí)現(xiàn)四臺三相籠形異

8、步電動機(jī)按照要求時序啟動和停止，并通過中間繼電器的觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)所需要的自鎖及互鎖功能。系統(tǒng)設(shè)計了一對總啟動和總停止按鈕SB0和SB9，針對每一臺電動機(jī)設(shè)計了單獨(dú)啟動與停止按鈕分別為SB1和SB5、SB2和SB6、SB3和SB7、SB4和SB8。其中每一個控制周期（80s）中，通電延時繼電器KT1、KT2、KT3的觸點(diǎn)分別在第20s、40s和第60s動作，并且觸點(diǎn)狀態(tài)持續(xù)到周期結(jié)束（即第80s）。第80s時刻，通電延時繼電器KT4觸點(diǎn)動作后并立即掉電復(fù)位，同時實(shí)現(xiàn)KT1、KT2、KT3的掉電復(fù)位，隨即進(jìn)入下一個控制周期。各個通電延時繼電器不僅接受總啟動按鈕的控制，也接受每一個單獨(dú)啟動按鈕的控制，即

9、無論何種啟動狀態(tài)，KT1、KT2、KT3、KT4總是在每個周期中的第20s、40s、60s和第80s實(shí)現(xiàn)動作。按下總啟動按鈕SB0，四臺電動機(jī)按照要求時序工作，按下總停止按鈕SB9，系統(tǒng)停止工作。在總停止?fàn)顟B(tài)下，按下單獨(dú)啟動按鈕，相應(yīng)電動機(jī)可按工作時序?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)啟動。按下單獨(dú)停止按鈕，單個電動機(jī)實(shí)現(xiàn)停止工作。元件列表如表3-1所示，系統(tǒng)控制流程圖如圖3-1所示：序號名稱符號數(shù)量1通電延時繼電器KT1-KT442中間繼電器KA0-KA453繼電接觸器KM1-KM444按鈕SB0-SB9105熱繼電器FR1-FR446熔斷器FU1表3-1開始總啟動啟動方式單獨(dú)啟動4號啟動3號啟動2號啟動1號啟動總停

10、止4號停止3號停止2號停止1號停止結(jié)束圖3-13.2主電路的設(shè)計：主電路采用四臺電動機(jī)并聯(lián)的方式，電動機(jī)的電路接通由接觸器的主動合觸點(diǎn)控制，主電路設(shè)計圖3-2：圖3-23.3四臺三相籠形異步電動機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)控制電路采用通電延時繼電器、中間繼電器的觸點(diǎn)控制電動機(jī)按時序要求工作。其中通電延時繼電器通電延時時間均為20秒，KT、KT2、KT3、KT4觸點(diǎn)分別在每一個周期（80s）的第20s、40s、60s和第80s實(shí)現(xiàn)動作，并且觸點(diǎn)狀態(tài)持續(xù)到周期結(jié)束（即第80s）。第80s時刻，通電延時繼電器KT4觸點(diǎn)動作后并立即掉電復(fù)位，同時實(shí)現(xiàn)KT1、KT2、KT3的掉電復(fù)位，隨即進(jìn)入下一個控制周期。控

11、制過程如下：1.總啟動與停止過程：按下總啟動按鈕SB0，中間繼電器KA0線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖。KA0觸點(diǎn)動作控制各個電動機(jī)進(jìn)入時序要求工作狀態(tài)，并且通電延時繼電器KT1得電并開始計時，電動機(jī)1、3運(yùn)轉(zhuǎn)。第20s通電延時繼電器KT1觸點(diǎn)動作，控制1號電動機(jī)停止工作，同時2、4號電動機(jī)開始工作，并且通電延時繼電器KT2開始得電。第40s通電延時繼電器KT2觸點(diǎn)動作，控制1號電動機(jī)開始工作，同時使2、3號電動機(jī)停止工作，并且使通電延時繼電器KT3得電。第60s通電延時繼電器KT3觸點(diǎn)動作，控制1、4號電動機(jī)停止工作，同時控制2、3號電動機(jī)開始工作，并且使通電延時繼電器KT4開始得電。第80s通電延時繼

12、電器KT4觸點(diǎn)動作，控制KT1、KT2、KT3失電復(fù)位，并且自身瞬間失電復(fù)位，進(jìn)入下一個控制周期實(shí)現(xiàn)循環(huán)動作。在循環(huán)動作的任一時刻，按下總停止按鈕SB9，整個系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)停止。各個通電延時繼電器立即掉電復(fù)位。2.單獨(dú)啟動與停止：四臺三相籠形異步電動機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)在總停止?fàn)顟B(tài)下可實(shí)現(xiàn)每臺電動機(jī)的單獨(dú)啟?？刂?。每個電動機(jī)的單獨(dú)啟停控制均采用兩個按鈕，其中SB1和SB5控制1號電動機(jī)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)啟停?？偼Ｖ?fàn)顟B(tài)下按下SB1，中間繼電器KA1得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，其觸頭動作控制1號電動機(jī)開始工作，同時也使通電延時繼電器KT1得電并開始計時。1號電動機(jī)在各個通電延時繼電器的控制下按要求時序單獨(dú)工作。按下SB

13、5，中間繼電器KA1失電復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)1號電動機(jī)的停止。同理，也可實(shí)現(xiàn)其他電動機(jī)的單獨(dú)啟停控制。四臺三相籠形異步電動機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)控制電路圖如下圖所示：SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8系統(tǒng)總停止SB9KM1Q0.1KM2Q0.2KM3Q0.3KM4Q0.44.3 I/O接線圖1.PLC控制系統(tǒng)采用軟接線 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，動作靈敏。 2.PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和體積較小 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)使用的電氣元件多，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.PLC控制系統(tǒng)

14、使用壽命較長 繼電接觸器控制中全部為機(jī)械式的硬觸點(diǎn)，弧光放電嚴(yán)重，使用次數(shù)有限，壽命短；PLC內(nèi)部全部為“軟”觸點(diǎn)，動作快、壽命長。 4.PLC控制系統(tǒng)柔性較好 繼電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，柔性較好。STEP 7-Micro/WIN編程軟件、S7-200模擬軟件，并且設(shè)計電路圖時用到了CAD繪圖軟件，不僅學(xué)到了很多新的東西，而且復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的知識。這次課程設(shè)計附錄：（帶功能注釋的程序）語句表ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=四臺三相籠形異步電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計B

15、EGINNetwork 1 / 總啟動和總停止控制/ 1、2、3、4號電動機(jī)無論處在何種工作狀態(tài)都可受總啟動和總停止控制LD I0.0O M0.0AN I1.1= M0.0Network 2 / 通電延時器T37/ 總啟動或單個啟動某個電動機(jī)20s后，T37動作。且在第80sT40動作后立即實(shí)現(xiàn)復(fù)位LD M0.0O M0.1O M0.2O M0.3O M0.4AN T40TON T37, 200Network 3 / 通電延時器T38/ 總啟動或單個啟動某個電動機(jī)40s后，T38動作。且在第80sT40動作后立即實(shí)現(xiàn)復(fù)位LD T37AN T40TON T38, 200Network 4 / 通

16、電延時器T39/ 總啟動或單個啟動某個電動機(jī)60s后，T39動作。且在第80sT40動作后立即實(shí)現(xiàn)復(fù)位LD T38AN T40TON T39, 200Network 5 / 通電延時器T40/ 總啟動或單個啟動某個電動機(jī)80s后，T40動作。且立即實(shí)現(xiàn)復(fù)位LD T39AN T40TON T40, 200Network 6 / 控制1號電動機(jī)單獨(dú)啟動的接觸器M0.1/ 可控制1號電動機(jī)的單獨(dú)啟動，且受總停止和單獨(dú)停止的控制LDN I1.1AN I0.5LD I0.1O M0.1ALD= M0.1Network 7 / 控制2號電動機(jī)單獨(dú)啟動的接觸器M0.2/ 可控制2號電動機(jī)的單獨(dú)啟動，且受總停

17、止和單獨(dú)停止的控制LDN I1.1AN I0.6LD I0.2O M0.2ALD= M0.2Network 8 / 控制3號電動機(jī)單獨(dú)啟動的接觸器M0.3/ 可控制3號電動機(jī)的單獨(dú)啟動，且受總停止和單獨(dú)停止的控制LDN I1.1AN I0.7LD I0.3O M0.3ALD= M0.3Network 9 / 控制4號電動機(jī)單獨(dú)啟動的接觸器M0.4/ 可控制4號電動機(jī)的單獨(dú)啟動，且受總停止和單獨(dú)停止的控制LDN I1.1AN I1.0LD I0.4O M0.4ALD= M0.4Network 10 / 控制1號電動機(jī)單獨(dú)停止的接觸器M0.5/ 可控制1號電動機(jī)的單獨(dú)停止，且受總啟動和單獨(dú)啟動的控

18、制LDN I0.0AN I0.1LD I0.5O M0.5ALD= M0.5Network 11 / 控制2號電動機(jī)單獨(dú)停止的接觸器M0.6/ 可控制2號電動機(jī)的單獨(dú)停止，且受總啟動和單獨(dú)啟動的控制LDN I0.0AN I0.2LD I0.6O M0.6ALD= M0.6Network 12 / 控制3號電動機(jī)單獨(dú)停止的接觸器M0.7/ 可控制3號電動機(jī)的單獨(dú)停止，且受總啟動和單獨(dú)啟動的控制LDN I0.0AN I0.3LD I0.7O M0.7ALD= M0.7Network 13 / 控制4號電動機(jī)單獨(dú)停止的接觸器M1.0/ 可控制4號電動機(jī)的單獨(dú)停止，且受總啟動和單獨(dú)啟動的控制LDN I0.0AN I0.4LD I1.0O M