PLC课程设计三相异步电动机

课程设计说明书设计课题：PLC三相异步电动机正反转控制电路设计专业班级：2015级机械设计制造及其自动化（机电方向）学生姓名:李艳超指导教师：孙涛揭慧设计时间：2017.12.21-2017.12.27呼伦贝尔学院矿业学院现代电气控制及PLC应用技术课程设计任务书姓名：李艳超专业：机械设计制造及其自动化（机电方向）班级：2015级机制2班指导教师：孙涛揭慧职称：讲师课程设计题目：PLC三相异步电动机正反转控制电路设计已知技术参数和设计要求：一、技术参数：。二、设计要求：1、设计系统的PLC外部接线图2、系统的操作面板3、设计好顺序功能图4、系统的T形图5、按照要求书写课程设计报告所需仪器设备：实验室有EL型PLC实验系统4套，FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件。成果验收形式：现代电气控制及PLC应用技术课程设计说明书；参考文献：《现代电气控制及PLC应用技术》（第四版王永华编著）FX2N系列、S7系列产品说明书；FX2N系列实验装置实验指导书；时间安排四五六七一二布置任务外部接线图T形图设计说明书整理排版设计答辩指导教师：孙涛揭慧2017年12月25日矿业学院PLC课程设计成绩评定表专业：机械设计制造及其自动化（机电方向）班级：2班学号：201517102032姓名李艳超课题名称三相异步电动机正反转控制电路设计设计任务与要求现代电气控制及PLC应用技术课程设计是自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。课程设计的目的和任务：全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。指导教师评语建议成绩：指导教师：课程小组评定评定成绩：课程负责人：2017年12月25日I摘要生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动，这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向。本文设计系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。关键词：三相异步电动机；PLC；可编程控制；梯形图目录摘要..................................................................I引言.....................................................................11PLC基础的知识................................................21.1关于PLC的定义..............................................21.2PLC的工作原理............................................21.3PLC的应用领域................................................31.4PLC的发展趋势................................................42三相异步电动机的PLC控制....................................52.1三相异步电动机正反转控制电路的特点.........................52.1.1三相异步电动机正反转控制电路的主控制电路...........52.1.2按钮接触器联锁的正反转控制电路特点及应用分析.......52.2交流接触器的正反转自动控制线路工作过程...................62.3PLC的选择......................................................72.4三相异步电动机使用PLC控制优点..............................72.5输入输出定义...................................................72.6输入输出接线图.................................................8结论...................................................................10参考文献..............................................................11致谢...................................................................121引言电动机的正反转控制大量应用于工业生产当中，而快速准确安全的控制更能够保证生产的安全可靠和产品的品质。PLC控制三相异步电动机实现正反转，其运行性能更好，且在满足上述需要的前提下还可节省各种材料。生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向运动。如机床工作台的前进与后退起重机的上升与下降等,这些生产机械要求电动机能实现正反转控制。改变通入电动机定子绕组的三相电源相序,即把接入电动机的三相电源进线中的任意两根对调,电动机即可反转。21可编程序控制器PLC的概况1.1PLC的定义早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成顺序控制而设计的。它仅有逻辑运算、定时、计数等功能，采用开关量控制，实际只能进行逻辑运算，所以称为可编程逻辑控制器，简称PLC（ProgrammableLogicController）。进入20世纪80年代后，采用了16位和少数32位微处理器构成PLC，使得可编程逻辑控制器在概念、设计、性能上都有了新的突破。采用微处理器之后，这种控制器的功能不再局限于当初的逻辑运算，增加了数值运算、模拟量的处理、通信等功能，成为真正意义上的可编程控制器（ProgrammableController），简称为PC。但是为了与个人计算机PC（PersonalComputer）相区别，长将可编程控制器仍成为PLC。随着可编程控制器的不断发展，其定义也在不断变化。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年2月又颁布了第三稿。1987年颁布的可编程控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其相关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。1.2PLC的工作原理PLC实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相近，在结构上分为固定式和组合式（模块式）两种，固定式PLC包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置。按照可编程控制器系统的构成原理，可编程控制器系统由传感器，可编程控制器和执行器组成，可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序来实现控制任务，其操作过程如上图1所示。3PLC输入模块的输入信号状态与传感器信号相对应，为传感器信号经过隔离和滤波后的有效信号。开关量输入电路通过识别传感器0、1电平，识别开关的通断。驱动受控元件接收现场信号图1.1PLC操作过程CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；CPU根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将其处理的结果送到输出映像寄存器。现代的PLC已经具备了处理模拟量的功能，但是相对于开关量的处理较复杂一些。PLC输出模块具有一定的负载驱动能力，在额定负载以内，直接和负载相连，可以驱动相应的执行器。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。1.3PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：(1)开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。输入接口部件中央处理器单元CPU板电源部件接口部件输出4(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。(4)过程控制这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(5)数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。(6)通信及联网PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。1.4PLC的发展趋势1969年，美国数字设备公司（DEC）首先研制出第一台符合要求的控制器，即可编程逻辑控制器，并在美国GE公司的汽车自动装配上试用获得成功。此后，这项技术迅速发展，从美国、日本、欧洲普及到全世界。总的来说发展趋势如下(1)向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的储存容量。(2)向超大型、超小型两个方向发展。以适应不同类型的自动控制系统的需要。(3)PLC大力开发智能模块，加强联网通信功能。为了扩大适用范围，厂家还制定了通用的通信彼岸准，已构成更大的网络系统。(4)增强外部故障的检测与处理能力。外部故障的几率很大，因此，PLC厂家致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。52三相异步电动机正反转控制电路的特点与应用2.1三相异步电动机正反转控制电路的特点2.1.1三相异步电动机正反转控制电路的主、控制电路(1)主电路如图1主电路接触器KM1、KM2分别闭合,完成换相实现电动机正反转。KM1、KM2不能同时闭合,否则,会造成主电路两相短路。电路用FR实现过载保护。(2)控制电路控制电路实质是由两条并联的启动支路组成,但为了生产、安全的需要又在各支路中辅加了制约触头。图2-1三相异步电动机继电器接触器控制电路2.1.2按钮、接触器联锁的正反转控制电路特点及应用分析(1)接触器联锁正