三相交流電動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

吉林化工學(xué)院信控學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計(jì)說明書三相交流電動(dòng)機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 起止日期： 2013.08.262013.09.13吉林化工學(xué)院jilin institute of chemical technology吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計(jì)說明書專業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：三相交流電動(dòng)機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的:1.理解三相鼠籠式異步機(jī)plc控制系統(tǒng)基本原理；2.掌握主電路和控制電路的各電氣器件功能及應(yīng)用；3繪制電氣原理圖和接線圖；4. 應(yīng)用s7200編程方法實(shí)現(xiàn)。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1設(shè)計(jì)三相鼠籠式異步機(jī)plc控制系統(tǒng)硬件電路；2autocad繪制原理圖和接線圖；3用plc編程實(shí)現(xiàn)；4實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、星角啟動(dòng)控制及點(diǎn)動(dòng)控制；5撰寫設(shè)計(jì)說明書。四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周,具體安排如下表：周次設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容設(shè)計(jì)時(shí)間第一周依據(jù)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)控制原理和s7200使用方法，查找相關(guān)資料。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的電路圖和接線圖。2013.8.26-2013.8.30第二周完成硬件焊接及軟件編程。2013.9.2-2013.9.6第三周完成系統(tǒng)調(diào)試，編寫設(shè)計(jì)說明書。提交作品及設(shè)計(jì)說明書，評(píng)定專業(yè)綜合設(shè)計(jì)成績(jī)。2013.9.9- 2013.9.13五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):2013年 9 月 15 日成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字):- i -目 錄專業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書i第1章 緒論1第2章 方案選擇22.1 控制方案選擇22.1 電機(jī)啟動(dòng)方式選擇3第3章 硬件電路設(shè)計(jì)53.1 主電路設(shè)計(jì)53.2 控制電路設(shè)計(jì)63.3 plc系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)73.4 主電路主要器件介紹73.4.1 斷路器介紹73.4.2 交流接觸器介紹83.4.3 熱繼電器介紹83.4.4 中間繼電器介紹93.4.5 熔斷器介紹10第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 系統(tǒng)軟件介紹114.2 軟件i/o點(diǎn)表介紹124.3 plc程序分析12結(jié) 論17參考文獻(xiàn)18- 19 -第1章 緒論三相交流電動(dòng)機(jī)在我國(guó)現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，為社會(huì)的發(fā)展、進(jìn)步提供了極大便利。但是，大功率電動(dòng)機(jī)如果在電源變壓器容量不夠大的情況下直接啟動(dòng)，由于異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大，會(huì)使電源變壓器輸出電壓大幅下降，不僅減小電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還會(huì)影響同一供電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常工作。因此，較大功率的電動(dòng)機(jī)需要采取降壓?jiǎn)?dòng)。對(duì)大功率電動(dòng)機(jī)的空載和輕載起動(dòng)來說，y/換接起動(dòng)是目前應(yīng)用最成熟的降壓?jiǎn)?dòng)方法。y/換接啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形，以降低啟動(dòng)電壓，限制啟動(dòng)電流；待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)從現(xiàn)在起運(yùn)行。凡是在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組做成三角形連接的異步電動(dòng)機(jī)，均可用這種降壓方法。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，接成y形，加在每相定子繞組上的啟動(dòng)電壓只有三角形接法的，啟動(dòng)電流為三角形接法的1/3，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也只有三角形接法的1/3。繼電接觸器控制系統(tǒng)在三相交流電機(jī)控制上曾得到廣泛應(yīng)用，但由于它的機(jī)械觸點(diǎn)多、接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高，并當(dāng)生產(chǎn)工藝流程改變時(shí)需重新設(shè)計(jì)和改裝控制線路，通用性和靈活性也就較差，因此日益滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)過程復(fù)雜多變的控制要求。而可編程控制器將繼電接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，用“軟件編程”代替繼電接觸器控制的“硬件接線”。當(dāng)系統(tǒng)功能需要改變時(shí)，只需變更少量外部接線，主要通過修改相應(yīng)的控制程序即可。本設(shè)計(jì)以plc為三相交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，結(jié)合按鍵實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)控制。并且使交流電機(jī)能夠進(jìn)行星形啟動(dòng)，角形運(yùn)行。第2章 方案選擇2.1 控制方案選擇可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊绦蚩刂破魇菓?yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。plc由cpu，存儲(chǔ)器、i/0接口、內(nèi)嵌的精簡(jiǎn)高效操作系統(tǒng)組成。用戶可以根據(jù)自己的需要配置（擴(kuò)展）自己的i/0(輸入、輸出)的類型及數(shù)量，用戶按自己的控制需求編寫控制程序下載到plc的存儲(chǔ)器內(nèi)，plc在運(yùn)行的時(shí)候，plc內(nèi)的操作系統(tǒng)能運(yùn)行用戶的程序，根據(jù)用戶程序通過輸入端子完成輸入信號(hào)（開關(guān)、觸點(diǎn)、傳感器等）的讀取，并進(jìn)行處理運(yùn)算，把運(yùn)算處理的結(jié)果輸出到輸出端子，以控制用戶的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（閥門、線圈、指示燈等）。從而完成用戶所需的控制功能。綜上所述，由于plc可編程控制器在三相異步電機(jī)控制中的應(yīng)用中，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)、功能完善等優(yōu)點(diǎn)，利用plc代替普通繼電器電路也更為方便和可靠，解決上述問題也更為容易。因此本設(shè)計(jì)以西門子s7-200 plc為主體實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行的控制。在本設(shè)計(jì)中，利用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、星角啟動(dòng)控制及點(diǎn)動(dòng)控制等。這些功能由外設(shè)的按鍵輸入，plc采集按鍵信息，根據(jù)輸入信息要求輸出相應(yīng)數(shù)字量去控制交流電機(jī)，plc輸出點(diǎn)與主電路隔離，避免損壞plc控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，plc控制系統(tǒng)采用24v直流電源供電，交流電機(jī)采用220v交流電源供電。三相交流電動(dòng)機(jī)plc控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。圖1-1 plc控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.1 電機(jī)啟動(dòng)方式選擇1全壓?jiǎn)?dòng)起動(dòng)時(shí)通過一些直接起動(dòng)設(shè)備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)行起動(dòng)。一般情況下，直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為額定電流的38倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的12倍。根據(jù)對(duì)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際測(cè)量，某些籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流甚至可以達(dá)到812倍。直接起動(dòng)的起動(dòng)線路是最簡(jiǎn)單的，然而這種起動(dòng)方法有諸多不足。對(duì)于需要頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，過大的起動(dòng)電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命；同時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì)發(fā)生變形，可能引起短路進(jìn)而燒毀電動(dòng)機(jī)；另外過大的起動(dòng)電流，會(huì)使線路電壓降增大，造成電網(wǎng)電壓的顯著下降，從而影響同一電網(wǎng)的其他設(shè)備的正常工作，有時(shí)甚至使它們停下來或無法帶負(fù)載起動(dòng)。2降壓?jiǎn)?dòng)減壓起動(dòng)是在起動(dòng)時(shí)先降低定子繞組上的電壓，待起動(dòng)后，再把電壓恢復(fù)到額定值。減壓起動(dòng)雖然可以減小起動(dòng)電流，但是同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也會(huì)減小。因此，減壓起動(dòng)方法一般只適用于輕載或空載情況。傳統(tǒng)減壓起動(dòng)的具體方法很多，這里介紹以下三種減壓起動(dòng)的方法：(1)定子串接電阻或電抗起動(dòng)定子繞組串電阻或電抗相當(dāng)于降低定子繞組的外加電壓。由三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路可知：起動(dòng)電流正比于定子繞組的電壓，因而定子繞組串電阻或電抗可以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。但考慮到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與定子繞組電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低的更多。因此，這種起動(dòng)方法僅僅適用于空載或輕載起動(dòng)場(chǎng)合。對(duì)于容量較小的異步電動(dòng)機(jī)，一般采用定子繞組串電阻降壓；但對(duì)于容量較大的異步電動(dòng)機(jī)，考慮到串接電阻會(huì)造成銅耗較大，故采用定子繞組串電抗降壓起動(dòng)。(2)星-三角形(丫-)起動(dòng)星-三角形起動(dòng)法是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組為星形(丫)接法，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將繞組切換為三角形()接法，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行的一種起動(dòng)方式。星-三角形起動(dòng)方法雖然簡(jiǎn)單，但電動(dòng)機(jī)定子繞組的六個(gè)出線端都要引出來，略顯麻煩。定子繞組接成星形連接后，每相繞組的相電壓為三角形連接(全壓)時(shí)的l/3，故星-三角形起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均下降為直接起動(dòng)的13。由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，該方法只適合于輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。(3)自耦變壓器起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)法就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電源通過自耦變壓器降壓后接到電動(dòng)機(jī)上，待轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將自耦變壓器從電源切除，而使電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上轉(zhuǎn)化為正常運(yùn)行的一種起動(dòng)方法。若自耦變壓器的變比為k，與直接起動(dòng)相比，采用自耦變壓器起動(dòng)時(shí)，其一次側(cè)起動(dòng)線電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動(dòng)的lk2。自耦變壓器起動(dòng)法不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方式(丫接法或接法)的限制，允許的起動(dòng)電流和所需起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可通過改變抽頭進(jìn)行選擇，但設(shè)備費(fèi)用較高。自耦變壓器起動(dòng)適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)作減壓起動(dòng)用，應(yīng)用非常廣泛，有手動(dòng)及自動(dòng)控制線路。其優(yōu)點(diǎn)是電壓抽頭可供不同負(fù)載起動(dòng)時(shí)選擇；缺點(diǎn)是質(zhì)量大、體積大、價(jià)格高、維護(hù)檢修費(fèi)用高。3軟啟動(dòng)軟起動(dòng)可分為有級(jí)和無級(jí)兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的，后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。在電動(dòng)機(jī)定子回路中，通過串入限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或者限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)重要類別。按限流器件不同可分為：以電解液限流的液阻軟起動(dòng)；以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動(dòng)；以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)。綜上所述并結(jié)合實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選擇星-三角形起動(dòng)。按下啟動(dòng)按鈕，交流電機(jī)進(jìn)入星形啟動(dòng)狀態(tài)，5秒之后斷開星形啟動(dòng)，進(jìn)入0.5秒的延時(shí)，此延時(shí)的目的是防止繼電器動(dòng)作不一致，造成三相交流電短路。延時(shí)過后，交流電機(jī)正式進(jìn)入三角形運(yùn)行狀態(tài)。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主電路設(shè)計(jì)主電路主要由斷路器、熔斷器、繼電器、交流接觸器和熱繼電器構(gòu)成。三相交流電機(jī)主電路圖如圖3-1所示。圖3-1 三相交流電動(dòng)機(jī)主電路圖電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的主電路分析如下：1.正向星型啟動(dòng)：(1)合上三相單刀開關(guān)ks與斷路器qf接通三相電源。(2)由控制電路使km1與km4通電，電機(jī)正向星形啟動(dòng)。2.正向角型運(yùn)行：(1)合上三相單刀開關(guān)ks及斷路器qf接通三相電源。(2)由控制電路使km1與km3通電，電機(jī)由正向星形啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到正向角形運(yùn)行。3.反向星型啟動(dòng)：(1)合上三相單刀開關(guān)ks及斷路器qf接通三相電源。(2)由控制電路使km2與km4通電，電機(jī)反向星形啟動(dòng)。4.反向角形運(yùn)行：(1)合上三相單刀開關(guān)ks與空氣開關(guān)qf接通三相電源。(2)由控制電路按鈕使km2與km3通電，電機(jī)由反向星形啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到反向角形運(yùn)行。5.電機(jī)由星型啟動(dòng)進(jìn)行反向運(yùn)行故障現(xiàn)象預(yù)處理：(1)不啟動(dòng)：原因之一，檢查控制保險(xiǎn)fu是否斷路，熱繼電器fr接點(diǎn)是否用錯(cuò)或接觸不良，sb1按鈕的常閉接點(diǎn)是否不良。原因之二按鈕互鎖的接線有錯(cuò)誤。(2)啟動(dòng)時(shí)接觸器就不吸合：這是因?yàn)榻佑|器的常閉接點(diǎn)互鎖接線有錯(cuò)誤，將互鎖接點(diǎn)接錯(cuò)，啟動(dòng)時(shí)常閉接點(diǎn)是通的接觸器線圈的電吸合，接觸器吸合后常閉接點(diǎn)又?jǐn)嚅_，接觸器線圈又?jǐn)嚯娽尫?，釋放常閉接點(diǎn)又接通接觸器又吸合，接點(diǎn)又?jǐn)嚅_，所以會(huì)出現(xiàn)接觸器不吸合現(xiàn)象。(3)不能夠自鎖，一抬手接觸器就斷開，這是因?yàn)樽枣i接點(diǎn)接線有錯(cuò)誤。3.2 控制電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用plc控制電路來控制三相交流電機(jī)的狀態(tài)。plc選擇西門子的s7-200系列的cpu224。在plc與主電路之間連接處需加中間繼電器，這樣可以隔離主電路與控制電路。plc使用24v直流電源供電。sb1按鈕為正轉(zhuǎn)按鈕，sb2按鈕為停止按鈕，sb3按鈕為反轉(zhuǎn)按鈕，sb4按鈕為點(diǎn)動(dòng)按鈕，sb5按鈕為點(diǎn)動(dòng)方向選擇按鈕，sb6按鈕為異地正轉(zhuǎn)按鈕，sb7按鈕為異地停止按鈕，sb1按鈕為異地反轉(zhuǎn)按鈕。plc控制電路如圖3-2所示。圖3-2 plc控制電路圖3.3 plc系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)由于plc使用24v直流電源供電。所以應(yīng)制作一個(gè)24v直流電源， 在此系統(tǒng)中，利用lm317芯片把220v交流電變換為24v直流電。lm317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。lm317的輸出電壓范圍是1.2v至37v，負(fù)載電流最大為1.5a。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。lm317內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。plc系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)如圖3-3所示。圖3-3 plc系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)圖3.4 主電路主要器件介紹3.4.1 斷路器介紹斷路器一般由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)、脫扣器、外殼等構(gòu)成。當(dāng)短路時(shí)，大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)瞬時(shí)跳閘。當(dāng)過載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開關(guān)，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)于閘刀開關(guān)、過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。低壓斷路器的主觸點(diǎn)是靠手動(dòng)操作或電動(dòng)合閘的。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主觸點(diǎn)斷開主電路。當(dāng)電路過載時(shí)，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。分勵(lì)脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制用，在正常工作時(shí)，其線圈是斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主觸點(diǎn)斷開。本次設(shè)計(jì)采用的斷路器型號(hào)是dz47-d5。產(chǎn)品樣品圖如圖3-4所示。圖3-4 斷路器產(chǎn)品樣品圖3.4.2 交流接觸器介紹交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。交流接觸器主要有四部分組成：（1）電磁系統(tǒng)，包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯。（2）觸頭系統(tǒng)，包括三組主觸頭和一至兩組常開，它和鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的；（2）滅弧裝置，一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置，以便迅速切斷電弧，免于燒壞主觸頭；（4）結(jié)緣外殼及附件，各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。本次設(shè)計(jì)采用的交流接觸器型號(hào)是cxj2-1210。產(chǎn)品樣品圖如圖3-5所示。3.4.3 熱繼電器介紹熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時(shí)間長(zhǎng)，過載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載情況，繞組中電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車而得到保護(hù)。本次設(shè)計(jì)采用的熱繼電器型號(hào)是jr36-20。產(chǎn)品樣品圖如圖3-6所示。圖3-5 交流接觸器產(chǎn)品樣品圖圖3-6 熱繼電器產(chǎn)品樣品圖3.4.4 中間繼電器介紹繼電器是當(dāng)輸入量滿足某些規(guī)定的條件就能在一個(gè)或多個(gè)電器輸出電路中產(chǎn)生躍變的一種器件，它在主電路與控制電路中起隔離作用。當(dāng)繼電器線圈施加激勵(lì)量等于或大于其動(dòng)作值時(shí)，銜鐵被吸向?qū)Т朋w，同時(shí)銜鐵壓動(dòng)觸點(diǎn)彈片，使觸點(diǎn)接通、斷開或切換被控制的電路。當(dāng)繼電器的線圈被斷電或激勵(lì)量降低到小于其返回值時(shí)，銜鐵和接觸片返回到原來位置。本次設(shè)計(jì)采用的中間繼電器型號(hào)是my2nj。產(chǎn)品樣品圖如圖3-7所示。圖3-7 中間繼電器產(chǎn)品樣品圖3.4.5 熔斷器介紹熔斷器根據(jù)使用電壓可分為高壓熔斷器和低壓熔斷器。根據(jù)保護(hù)對(duì)象可分為保護(hù)變壓器用和一般電氣設(shè)備用的熔斷器、保護(hù)電壓互感器的熔斷器、保護(hù)電力電容器的熔斷器、保護(hù)半導(dǎo)體元件的熔斷器、保護(hù)電動(dòng)機(jī)的熔斷器和保護(hù)家用電器的熔斷器等。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為敞開式、半封閉式、管式和噴射式熔斷器。此外，熔斷器根據(jù)分?jǐn)嚯娏鞣秶€可分為一般用途熔斷器，后備熔斷器和全范圍熔斷器。一般用途熔斷器的分?jǐn)嚯娏鞣秶笍倪^載電流大于額定電流1.62倍起，到最大分?jǐn)嚯娏鞯姆秶?。這種熔斷器主要用于保護(hù)電力變壓器和一般電氣設(shè)備。后備熔斷器的分?jǐn)嚯娏鞣秶笍倪^載電流大于額定電流47倍起至最大分?jǐn)嚯娏鞯姆秶?。這種熔斷器常與接觸器串聯(lián)使用，在過載電流小于額定電流47倍的范圍時(shí)，由接觸器來實(shí)現(xiàn)分?jǐn)啾Ｗo(hù)。主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)采用的熔斷器型號(hào)是rt14-20a。產(chǎn)品樣品圖如圖3-8所示。圖3-8 熔斷器產(chǎn)品樣品圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件介紹本設(shè)計(jì)以plc系統(tǒng)為三相交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，結(jié)合按鍵來實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。并且使交流電機(jī)能夠進(jìn)行星形啟動(dòng)，角形運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置有八個(gè)按鍵，分別為正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)方向選擇、異地正轉(zhuǎn)、異地停止和異地反轉(zhuǎn)按鈕。異地正轉(zhuǎn)、異地停止、異地反轉(zhuǎn)按鈕功能與正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)按鈕功能相同，兩者相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的異地控制，兩者之間沒有從屬關(guān)系。在按下啟動(dòng)按鈕之后，交流電機(jī)先進(jìn)行星形啟動(dòng)，在5秒之后，轉(zhuǎn)入角形運(yùn)行。程序中設(shè)有多個(gè)0.5秒的間隔，防止交流電機(jī)在星角轉(zhuǎn)換或正反切換時(shí)由于繼電器動(dòng)作不一致而造成線路短路。程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)程序流程圖4.2 軟件i/o點(diǎn)表介紹在此系統(tǒng)中，plc軟件系統(tǒng)設(shè)置有八個(gè)輸入點(diǎn)，四個(gè)輸出點(diǎn)。八個(gè)輸入點(diǎn)分別為正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)方向選擇、異地正轉(zhuǎn)、異地停止和異地反轉(zhuǎn)按鈕。四個(gè)輸出點(diǎn)分別為正向運(yùn)行、反向運(yùn)行、星形啟動(dòng)和角形運(yùn)行。i/o點(diǎn)表如表4-1所示。表4-1 系統(tǒng)i/o點(diǎn)表地址設(shè)備作用i0.0sb1正轉(zhuǎn)按鈕i0.1sb2停止按鈕i0.2sb3反轉(zhuǎn)按鈕i0.3sb4點(diǎn)動(dòng)按鈕i0.4sb5點(diǎn)動(dòng)方向選擇按鈕i0.5sb6異地正轉(zhuǎn)按鈕i0.6sb7異地停止按鈕i0.7sb8異地反轉(zhuǎn)按鈕q0.0km2正向運(yùn)行q0.1km1反向運(yùn)行q0.2km4星形啟動(dòng)q0.3km3角形運(yùn)行4.3 plc程序分析plc源程序如表4-2所示。表4-2 plc源程序步序指令器件步序指令器件1ldsm0.12rm0.0, 163ldi0.04om0.05oi0.56lps7ani0.18ani0.29ani0.310ani0.711ani0.612=m0.013lpp14tont37, 5步序指令器件步序指令器件15ldt3716om0.117ani0.118ani0.219ani0.720ani0.621ani0.322=m0.123rm0.0, 124=m1.625=m1.726ldm0.127tont38, 5028ldt3829om0.230ani0.131ani0.232ani0.733ani0.634ani0.335=m0.236rm0.1, 137ldm0.238tont39, 539ldt3940om0.341ani0.142ani0.243ani0.744ani0.645ani0.346=m0.347rm0.2, 148=m2.049=m2.150ldi0.251om0.452oi0.753ani0.054ani0.155ani0.356ani0.557ani0.658=m0.459ldm0.460tont40, 561ldt4062om0.563ani0.164ani0.065ani0.566ani0.667ani0.368=m0.569rm0.4, 170=m2.271=m2.372ldm0.573tont41, 5074ldt4175om0.676ani0.177ani0.078ani0.579ani0.680ani0.381=m0.682rm0.5, 183ldm0.684tont42, 585ldt4286om0.787ani0.188ani0.089ani0.590ani0.691ani0.392=m0.793rm0.6, 194=m2.495=m2.596ldi0.397ai0.498lps步序指令器件步序指令器件99ani0.0100ani0.2101ani0.5102ani0.7103=m1.0104lrd105tont43, 50106lpp107tont44, 55108ldi0.3109ai0.4110ant43111ani0.0112ani0.2113ani0.5114ani0.7115=m1.1116ldi0.3117ai0.4118at44119ani0.0120ani0.2121ani0.5122ani0.7123=m1.2124ldi0.3125ani0.4126lps127ani0.0128ani0.2129an i0.5130ani0.7131=m1.3132lrd133tont45, 50134lpp135tont46, 55136ldi0.3137ani0.4138ant45139ani0.0140ani0.2141ani0.5142ani0.7143=m1.4144ldi0.3145ani0.4146at46147ani0.0148ani0.2149ani0.5150ani0.7151= m1.5152ldm1.0153om1.6154om2.0155=q0.0156ldm1.3157om2.2158om2.4159=q0.1160ldm1.1161om1.4162om1.7163om2.3164=q0.2165ldm1.2166om1.516