兩臺電動機順序控制的PLC系統(tǒng)

1、畢業(yè)論文(設計)20102011學年度機電工程系系機電一體化專業(yè)班級 班 學號 課題名稱 兩臺電動機順序控制的PLC系統(tǒng)學生姓名 指導教師 20010年12月2日目 錄課題、摘要、關鍵詞 - 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 - 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】 本設計是根據(jù)順序控制設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計的PLC方案的選擇，也對PLC的基本結構做了文字解說和圖示。在第二章，本設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對后面本設計涉及到的梯形圖的指令表。本設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在當今社會對生活

3、的重要之處。本設計在順序控制的基礎上采用PLC對電動機的控制，通過合理的選擇和設計，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)順序功能圖的設計法，聯(lián)系到現(xiàn)實做出了本設計兩臺電動機順序控制的PLC系統(tǒng)設計。本設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，如此反復動作3次，M1和M2均停止。【關鍵詞】 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，所選的電動機應適應機械負載的連續(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，電動機的結構、防護、冷卻和安裝形式，應適應使用環(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?？傊?，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，應用領域也在不斷地擴大。目前，PLC的應用已經(jīng)成為現(xiàn)代化設備的象征，并且PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎控制設備之一。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)境下應用而設計。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設備都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。”這段話道出了PLC的特點和應用領域。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)對控制設備安全性和可靠性的要求，PLC采用了微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成。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)境適應性強PLC具有良好的環(huán)境適應性，可應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10µs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時，PLC具有很高的靈活性。首先，PLC產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結構形式多種多樣，在機型上有很大

11、的選擇余地；其次，同一機型的PLC的硬件構成具有很大的靈活性，用戶可以根據(jù)不同任務的要求，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構的控制裝置；最后，PLC是利用應用程序?qū)崿F(xiàn)控制的，在應用程序編制上有較大的靈活性。在實現(xiàn)不同的控制任務時，PLC具有良好的通用性，相同硬件構成的PLC用不同的軟件可以完或不同的控制任務。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方式，不需要進行電平轉(zhuǎn)換和

12、驅(qū)動放大；對于模擬信號，輸入和輸出采用傳感器、儀表和驅(qū)動設備的標準信號。各個輸入和輸出模塊與外部設備的連接十分簡單。PLC的用戶界面十分友好，給使用者帶來很大的方便。PLC提供標準通信接口，可以方便地構成PLC-PLC網(wǎng)絡或計算機-PLC網(wǎng)絡。PLC應用程序的編制和調(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。當然，PLC由于

13、其工作方式是掃描方式，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技術的發(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，應能排除干擾信號適應于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應放大到工業(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構，主要是由微處理器（CPU

14、）、存儲器（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，后來由于技術的提高和應用的推動，PLC的品種逐漸增多、適應面更為廣泛，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

15、元上連接擴展單元或擴展模塊，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?？筛鶕?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。本設計FX2N型PLC的指令豐富能滿足本設計的要求，

16、而且更為方便，故采取了FX2N型PLC來介紹本設計。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T2斷開，常開開關T1閉合，電動機M2停止動作，電動機M1動作。（ 5 ）反復動作，計數(shù)器C0計3時常閉開關C0斷開，YO、Y1都斷開。（ 6 ）C0復位，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

17、序控制的電路圖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本設計所講述的兩臺電動機的順序

18、控制可以在工業(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，本設計只是講述了一個極為簡單的PLC系統(tǒng)。小 結本設計是運用PLC中順序控制的基本原理而設計的?？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。本設計PLC梯形圖都是運用三菱的FX2N編程軟件完成的，F(xiàn)X2N編程軟件能充分滿足本設計的各項要求。通過本設計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編程技術及應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用教程M.北京清華大學出版社，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)生了濃厚的