繞線轉(zhuǎn)子電動機正逆轉(zhuǎn)控制plc設(shè)計

1、目錄繞線轉(zhuǎn)子電動機正逆轉(zhuǎn)控制工藝分析及主電路圖繞線轉(zhuǎn)子電動機原理當(dāng)電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。當(dāng)導(dǎo)體在磁場內(nèi)切割磁力線時，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，“感應(yīng)電機”的名稱由此而來。感應(yīng)電流和磁場的聯(lián)合作用向電機轉(zhuǎn)子施加驅(qū)動力。我們讓閉合線圈ABCDE磁場B內(nèi)圍繞軸xy旋轉(zhuǎn)。如果沿順時針方向轉(zhuǎn)動磁場，閉合線圈經(jīng)受可變磁通量，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該

2、電動勢會產(chǎn)生感應(yīng)電流（法拉第定律）。根據(jù)楞次定律，電流的方向為：感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起感應(yīng)電流的原因。因此，每個導(dǎo)體承受相對于感應(yīng)磁場的運動方向相反的洛侖茲力F。確定侮個導(dǎo)體力F方向的一個簡單的方法是采用右手三手指定則（磁場對電流作用將拇指置于感應(yīng)磁場的方向，食指為力的方向。將中指置于感應(yīng)電流的方向。這樣一來，閉合線圈承受一定的轉(zhuǎn)矩，從而沿與感應(yīng)子磁場相同方向旋轉(zhuǎn)，該磁場稱為旋轉(zhuǎn)磁場。閉合線圈旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的電動轉(zhuǎn)矩平衡了負(fù)載轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：三組繞組問彼此相差120度，每一組繞組都由三相交流電源中的一相供電繞組與具有相同電相位移的交流電流相互交叉，每組產(chǎn)生一個交流正弦波磁場。此磁場

3、總是沿相同的軸，當(dāng)繞組的電流位于峰值時，磁場也位于峰值。每組繞組產(chǎn)生的磁場是兩個磁場以相反方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，這兩個磁場值都是恒定的，相當(dāng)于峰值磁場的一半。此磁場.在供電期內(nèi)完成旋轉(zhuǎn)。其速度取決于電源頻率和磁極對數(shù)（P）。這稱作“同步轉(zhuǎn)速”只有當(dāng)閉合線圈有感應(yīng)電流時，才存在驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩由閉合線圈的電流確定，且只有當(dāng)環(huán)內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時才存在。因此，閉合線圈和旋轉(zhuǎn)磁場之間必須有速度差。因而，遵照上述原理工作的電機被稱作“異步電機”。運行過程中，轉(zhuǎn)子電流頻率為電源頻率乘以轉(zhuǎn)差率。當(dāng)電動機起動時，轉(zhuǎn)子電流頻率處于最大值，等于定子電流頻率。轉(zhuǎn)子電流頻率隨著電機轉(zhuǎn)速的增加而逐步降低。處于恒穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)差率與

4、電機負(fù)載有關(guān)系。它受電源電壓的影響，如果負(fù)載較低，則轉(zhuǎn)差率較小，如果電機供電電壓低于額定值，則轉(zhuǎn)差率增大。同步轉(zhuǎn)速時三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與定子的對數(shù)成反比。圖1-1 繞線轉(zhuǎn)子電動機正逆轉(zhuǎn)主電路圖1 .主電路如圖1-1所示。2 .NFBON寸，指示燈PLl亮。3 .按PB2電動機正轉(zhuǎn)全電阻啟動MC3動作，PLl熄滅，PL2閃亮s/ON/OFF),10s后換成部分電阻啟動MC3MCl動作，PL2閃亮,再經(jīng)10秒，后正向運轉(zhuǎn)MC3MC2PL3動作,PL2熄滅，此時按PB3無作用。4 .正轉(zhuǎn)在啟動中或運轉(zhuǎn)中，按PBl時電動機立即停止運轉(zhuǎn)，PLl指示燈亮。5 .按PB3時，電動機逆

5、轉(zhuǎn)全電阻啟動MC4動作，PLl熄滅，PL2閃亮(0.5s/ON/OFF),10s后換成部分電阻啟動MC4MCl動作，PL2閃亮,再經(jīng)10s后逆向運轉(zhuǎn)MC4MC2PL4動作,PL2,滅，此時按PB2無作用。6 .逆轉(zhuǎn)啟動中或運轉(zhuǎn)中，按PBl時電動機立即停止運轉(zhuǎn)，PLl指示燈亮。7 .運轉(zhuǎn)時斷電，如果在5s內(nèi)恢復(fù)供電，電動機維持?jǐn)嚯娗暗倪\轉(zhuǎn)方向，繼續(xù)運轉(zhuǎn)。8 .運轉(zhuǎn)時斷電，如果在5s后恢復(fù)供電，須按PB2或PB3重新啟動電機。9 .熱繼電器動作時，電動機停止運轉(zhuǎn)，Bz響。10 .熱繼電器復(fù)位后，BZ停響，恢復(fù)正常操作狀態(tài)第2章控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計系統(tǒng)硬件組成根據(jù)控制流程選擇傳感器為：開關(guān)傳感器、磁

6、敏傳感器和熱繼電器；輸入輸出器件為：電阻和電動機（輸入）、指示燈（輸出）；控制器件為：PLC控制器。開關(guān)傳感器：接近開關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍(lán)色接電源的負(fù)極、黑色為輸出信號，當(dāng)與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。與PLC之間的接線圖如下，當(dāng)傳感器動作時，輸出端對地接通。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路，PLC信號輸入有效。磁敏傳感器：磁阻傳感器，磁敏二極管等是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導(dǎo)體材料于霍爾大體相同。但這種傳感器對磁場的作用機理不同，傳感器內(nèi)載流子運動方向與被檢磁場在一平面內(nèi)。在磁阻器件應(yīng)用中，溫度漂移的控制也是主要矛盾

7、，在器件制備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產(chǎn)品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現(xiàn)在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯(lián)）主要是為補償溫度漂移。目前也有全橋產(chǎn)品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據(jù)報導(dǎo)磁阻器件的響應(yīng)速度同霍爾1uS量級。磁阻傳感器由于工作機理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當(dāng)后續(xù)電路不同對供電電源的穩(wěn)定性及內(nèi)部噪聲要求高低有所不同。熱繼電器：熱繼電器是用來保護(hù)電動機，使之免受長期過載危害的繼電器。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的，熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動機的主電路中的雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬采用熱和壓力輾

8、壓而成，亦可采用冷結(jié)合，其中，下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)主電路中電流超過容許值，雙金屬片受熱向上彎曲致使脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸頭斷開。觸頭是接在電動機的控制電路中的，控制電路斷開使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。由于熱慣性，熱繼電器不能作短路保護(hù)，因為發(fā)生短路事故時，我們要求電路立即斷開，而熱繼電器是不能立即動作的。但是這個熱慣性又是合乎我們要求的，比如在電動機起動或短時過載時，由于熱慣性熱繼電器不會動作，這可避免電動機的不必要的停車。如果要熱繼電器復(fù)位，則按下復(fù)位按鈕即可。PLC的選擇：根據(jù)控制要求選擇西門子S7-300OS7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足

9、中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200PLC比較，S7-300PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（至ns）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMD從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU勺智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等

10、）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300PLC可通過編程軟件Step7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATICS7/M7/C7等自

11、動化控制系統(tǒng)。I/O分配輸入：PB-PB2fPB3fNFBfPLMCMCMCMCMCMC輸出：PL112-3 -4 -5 -6 .系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計FX2NF1MRLaJI1t>:I'十":"JF-"I"",-.-Tn/=一X0XIX2XJX4X5X6!cpmOcom!cum2COm3cam4YlY工:X7Ci4mV3Y4Y5YbY7YIOVI1M切VMC4-0-o包圖2-1控制系統(tǒng)結(jié)線圖第3章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計控制程序流程圖設(shè)計圖3-1控制系統(tǒng)流程圖3-2控制系統(tǒng)時序圖第4章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題調(diào)試范圍：硬件檢

12、查及設(shè)備檢查，對PLC系統(tǒng)所需的測量信號必須保證正確無誤，對每一步序所涉及的系統(tǒng)和信號進(jìn)行檢查無誤后，進(jìn)行系統(tǒng)的步序試驗。靜態(tài)試驗：用信號發(fā)生器或短接就地開關(guān)等方法模擬一次測量參數(shù)的變化進(jìn)行程控系統(tǒng)的靜態(tài)模擬試驗。對順控系統(tǒng)進(jìn)行分項試驗和整體聯(lián)動試驗。動態(tài)試驗：隨著各個輔機程控系統(tǒng)的投入逐步投入程控系統(tǒng)，在投入過程中，根據(jù)試運中出現(xiàn)的問題，合理地修改控制邏輯、延遲時間、步序和保護(hù)定值等動態(tài)參數(shù)。調(diào)試順序：1 .各個模塊送電依次插入各個模塊，觀察其狀態(tài)指示是否正確，或者用工作站對控制主機模塊的基本功能或性能進(jìn)行測試。2 .程控系統(tǒng)I/O通道完好性檢查在斷開外部信號電纜的前提下，用高精度信號發(fā)生器

13、及高精度萬用表對順控系統(tǒng)的輸入和輸出通道進(jìn)行完好性檢查。3 .電壓電流型模擬量輸入通道檢查用模擬量信號發(fā)生器發(fā)出所需要的模擬量信號（如4-20mA1-5V）,在工作站或其它編程器上檢查顯示值（一般為工程單位值），紀(jì)錄下每一個通道的輸入信號值和輸出顯示值。每一個通道檢查3點：0%50%100%4 .開關(guān)量輸入輸出通道檢查用短接線短接開關(guān)量輸入信號，在工作站或其它編程器上檢查顯示狀態(tài)（可能的工程顯示單位為：開門/關(guān)門，啟動/停止等）。對于有源開關(guān)量輸出，在工作站上或其它編程器上發(fā)出不同的指令信號（可能的工程單位信號為：開門/關(guān)門，啟動/停止等），在輸出通道的接線端子上，用電壓表測試其輸出狀態(tài)的變化

14、（有電壓/沒有電壓）。對于無源開關(guān)量輸出，在工作站上或其它編程器上發(fā)出不同的指令信號（可能的工程單位信號為：開門/關(guān)門，啟動/停止等），在輸出通道的接線端子上，用通燈或萬用表測試其狀態(tài)的變化。對于干接點輸出，用通燈即可；對于固態(tài)繼電器輸出，則用萬用表的歐姆檔（放在10M檔以上比較明顯）進(jìn)行測試。結(jié)果分析經(jīng)過系統(tǒng)仿真得以下結(jié)果：按下SFB,X1來信號,Y5信號輸出,PL1燈亮，按下PB2,即給X2來一個脈沖信號,PL2燈閃亮，說明MC呦作，正轉(zhuǎn)全電阻啟動然后定時十秒后，Y3/Y1都有輸出，說明MC3/MC動作，半電阻啟動PL2繼續(xù)閃亮，再過十秒，Y3/Y2有輸出，說明MC3/MC動作，電動機正轉(zhuǎn)

15、運行，止匕時按下PB3沒變化。按下PB1,即給X1一個脈沖，Y5亮，即停止運轉(zhuǎn)。按下PB3,即X3來個脈沖,Y3/Y6有輸出，即MC創(chuàng)作,PL2閃亮，說明逆轉(zhuǎn)全電阻啟動。然后定時十秒后，Y4/Y1都有輸出，說明MC4/MC動作，半電阻啟動PL2繼續(xù)閃亮，再過十秒，Y4/Y2有輸出，說明MC3/MC動作，電動機逆轉(zhuǎn)運行，此時按下PB2沒變化。按下PB1,即給X1一個脈沖，Y5亮，即停止運轉(zhuǎn)。如果運轉(zhuǎn)時斷電，即X0有脈沖信號,T0開始定時，如果在5s內(nèi)恢復(fù)供電，T0被復(fù)位，系統(tǒng)繼續(xù)工作，如果在5s后恢復(fù)供電，須按PB2或PB3重新啟動電機重新啟動。如果熱繼電器動作時，即X6來脈沖，電動機停止運轉(zhuǎn)，

16、Y11有輸出,即發(fā)出警報，喇叭Bz響，熱繼電器復(fù)位后，BZ停響，恢復(fù)正常操作狀態(tài)。第5章設(shè)計心得通過這次PLC課程設(shè)計，讓我更加深刻理解了課本的知識，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序調(diào)試等。可是在本次繞線轉(zhuǎn)子電動機正逆轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手，看似很簡單的電路，要動手把它給設(shè)計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動手設(shè)計過電路。另外PLC控制系統(tǒng)的知識還不能熟練應(yīng)用，而且很多知識當(dāng)時弄明白了，現(xiàn)在要用的時候又不記得，造成我用了大量的時間去查閱各種資料和程序命令，因此整個過程時間安排不合理，有以下幾點

17、經(jīng)驗：1 、編寫程序首先必須把I/O分配表寫好。弄清楚哪些信號作為輸入，哪些信號作為輸出，該用什么繼電器，還有什么情況下要用定時器/計數(shù)器。?2 、在設(shè)計步進(jìn)電機控制中通過SFT移位六個脈沖頻率，電機正轉(zhuǎn)順序AAB-BBG-C-CZA,反華專是ACA-CBG-BAB-A,通過1秒來控制電機脈沖的頻率，從而實現(xiàn)控制電機的正逆轉(zhuǎn)運行，用定時器來實現(xiàn)計時控制，用計數(shù)器來實現(xiàn)定步控制。3 、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。這次設(shè)計，提高了我的動手和動腦能力，更讓我們體會到了理論與實踐相結(jié)合的重要性，使我得到了一次用專

18、業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理以及編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。（老師我打印頁碼錯了，忘了改了，不好意思啊?。﹨⒖嘉墨I(xiàn)1 廖常初S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)M北京：機械工業(yè)出版社，20082 史國生電氣控制與可編程控制技術(shù)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20103王承義.PLC控制程序精編108例M.北京：電子工業(yè)出版社，20094宋伯生.PLC編程實用指南M.北京：機械工業(yè)出版社，2007.5 楊錦忠電動機及控制線路M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20096 張鳳珊電控制及可編程序控制M北京：中國輕工業(yè)出版社，1999附錄梯形圖如下:程序代碼如下：LD0000OR1000ANDNOT1001ANDNOT1004OUT01000LD1000AND0001RO1001ANDNOT1004ANDNOT0002OUT01001LD1001TIM0004#100LD0004OR1002ANDNOT1003ANDNOT0003OUT01002LD1002TIM0005#