PLC課程設(shè)計雙電機的循環(huán)控制

1、雙電機循環(huán)控制系統(tǒng)PLC課程設(shè)計 雙電機循環(huán)控制 學(xué) 校：安慶師范學(xué)院院 系：物理與電氣工程學(xué)院專業(yè)班級姓名學(xué)號：（080311152）指導(dǎo)教師：陳世軍實驗日期：2014/01/0314摘要使用PLC可編程控制器實現(xiàn)對三相異步電機的驅(qū)動，可使可靠性高，同時，由于實現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分靈活，而且編程語言簡短易學(xué)，便于掌握，可以進行在線修改，柔性好，體積小，維修方便。本設(shè)計是利用PLC做兩臺異步電機循環(huán)的控制核心，用按鈕開關(guān)的通斷來實現(xiàn)對兩臺電機的啟停，使兩臺電機依次循環(huán)，當(dāng)?shù)谝慌_電機啟動時，第二臺電機停止，經(jīng)過一定的時間，第一臺電機停止，第二臺電機啟動，依次循環(huán)。直到啟動總停止開關(guān)，兩

2、臺電機均停止。充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計最重要的一條原則。關(guān)鍵詞：歐姆龍PLC，三相異步電機，循環(huán)控制目錄摘要2目錄3一、引言41.1 設(shè)計背景41.11 三相異步電機的工作原理41.12 PLC簡介51.2 設(shè)計要求7二、方案論證82.1方案的選擇82.2 方案的論證與分析8三、硬件電路設(shè)計93.1電氣主回路圖93.2控制回路圖103.3工作原理103.4 PLC外接線圖11四、軟件設(shè)計114.1 I/O地址分配表114.2 梯形圖124.3 指令表12五、總結(jié)14六、參考文獻14一、引言1.1 設(shè)計背景1.11 三相異

3、步電機的工作原理實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機。電機是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換。把機械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機，而把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備叫做電動機。 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機，特別三相異步電動機，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機床、起重機、鍛壓機、傳送帶、鑄造機械、功率不大的通風(fēng)機及水泵等。如下圖左所示，三相異步電機是靠同時接入380V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機，由于三相異步電機的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電

4、機。 三相異步電機轉(zhuǎn)子線圈中的感應(yīng)電流是由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場有相對運動而產(chǎn)生的。三相異步電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不會與旋轉(zhuǎn)磁場同步，更不會超過旋轉(zhuǎn)磁場的速度。如果三相異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速成大小相等，那么，磁場與轉(zhuǎn)子之間就沒有相對運動，導(dǎo)體不能切割磁力線，因此轉(zhuǎn)子線圈中也就不會產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流，三相異步電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中也就不會受到電磁力的作用而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。因而三相異步電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度不可能與旋轉(zhuǎn)磁場相同，總是小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。但在特殊運行方式下（如發(fā)電制動），三相異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以大于同步轉(zhuǎn)速。如上圖右所示，當(dāng)三相異步電機接入三相交流電源(各相差120度電角度)時，三

5、相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場以同步轉(zhuǎn)速n0沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)。 該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。 根據(jù)電磁力定律，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子產(chǎn)生的磁場磁場中受到電磁力作用(力的方向用左手定則判定)，電磁力對電機轉(zhuǎn)子軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。由于沒有短路環(huán)部

6、分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先，電機轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。1.12 PLC簡介早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，

7、功能強大。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！倍鳳LC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：   a、電源    b. 中央處理單元(CPU)   c、存儲

8、器    d、輸入輸出接口電路 ，下圖為PLC硬件結(jié)構(gòu)圖。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機是以C20P為代表的機型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機以CJ型機最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型，這兩種都屬堅固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過I/O擴展可實現(xiàn)10140點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進行編程，CPM型機是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多

9、的小型機系列產(chǎn)品。OMRON 中型機以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產(chǎn)品。中型機在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機，除具備小型機的基本功能外，它同時可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計算機、下位PLC機及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。 在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機要比大、中型機的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC機都能夠滿足需求。1.2 設(shè)計要求

10、本設(shè)計為PLC控制系統(tǒng)，其功能如下:(1)對二臺三相異步電機的循環(huán)控制(2)控制按鈕能分別對電機進行啟?？刂圃O(shè)計要求：(1)獨立編寫和調(diào)試相應(yīng)的程序(2)掌握PLC和三相異步電機的原理及電路的設(shè)計(3)熟悉CX-Programmer等軟件的使用方法(4)熟悉控制系統(tǒng)的設(shè)計的思想二、方案論證2.1方案的選擇方案1： 根據(jù)題目，控制要求實現(xiàn)二臺電動機的循環(huán)控制。實現(xiàn)每臺電動機互不影響的工作與停止，需要個每一個電動機配置一個電磁繼電器，要實現(xiàn)運行時可以任何時候停止，就需要在個總控制電路上串加一個常閉開關(guān)，這樣在關(guān)閉的時候按此開關(guān)就可以實現(xiàn)任意停止。方案2： 能否用一個計數(shù)器器實現(xiàn)對二臺電機循環(huán)次數(shù)控

11、制，用時間繼電器的順序動作，時間控制電路中用KM1由KT1控制通斷，KM2由KT2控制通斷，這樣每一個三相異步電動機的工作時間就是由時間繼電器控制由，達到完成目的后自行切斷回路，這樣可以在現(xiàn)實生活中具有一定意義，可以實現(xiàn)無人自動化。2.2 方案的論證與分析綜合分析，兩種方案的原理是一樣的，但兩個方案用到的元件有一定的區(qū)別，方案一中要多用幾個時間繼電器，容易導(dǎo)致控制不方便，且方案一中的邏輯比較復(fù)雜，而方案二不僅用到的電器元件最少，同時加了計數(shù)器，實現(xiàn)自動切斷電路，所用選擇方案二進行設(shè)計三、硬件電路設(shè)計3.1電氣主回路圖3.2控制回路圖3.3工作原理工作原理：當(dāng)按下SB1時，KM1線圈通電，同時K

12、T1線圈和HL1通電，從而與接觸器KM1形成回路，M1電機啟動。當(dāng)SB1松開時，由于KM1形成自鎖作用，使該回路繼續(xù)保持通電，由于PLC中的軟件作用延時一段時間后，第一臺電機停止，同時接通KM2線圈，從而與接觸器KM2形成回路，M2電機啟動，由于KM2線圈通電，KM2常開觸點閉合，常開觸點斷開，形成自鎖，當(dāng)PLC軟件作用延時一段時間后，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，第二臺電機停止，第一臺電機啟動，依次循環(huán)5次停止，中間可以按SB2斷開正在工作的任何一臺電機。3.4 PLC外接線圖四、軟件設(shè)計 4.1 I/O地址分配表輸入器件輸出器件其他PLC機內(nèi)器件000：開始按鈕10000：第一臺電機T000

13、0:第一臺電機工作時限001：停止按鈕10001：第二臺電機T0001:第二臺電機工作時限10002：第一臺電機指示燈CNT0002：計數(shù)循環(huán)次數(shù)10003：第二臺電機指示燈4.2 梯形圖4.3 指令表0 LD 0.001 OUT 200.002 LD 0.003 OR T00014 OR 100.005 ANDNOT 0.01 6 ANDNOT C0001 7 ANDNOT T00008 OUT 100.009 OUT 100.0210 TIM 0000 #5011 LD T000012 OR 100.0413 ANDNOT 0.0114 ANDNOT T000115 OUT 100.0416 OUT 100.0317 TIM 0001 #5018 LD T000119 LD 200.0020 CNT 0001 #5五、總結(jié)通過本次課程設(shè)計我們學(xué)習(xí)到了許多書本上沒有的知識，通過自己查資料和互相討論，對系統(tǒng)進行整體設(shè)計后基本達到了要求，實現(xiàn)三相異步電機的循環(huán)控制并通過對方案的比較，綜合考慮，選用了最佳的方案，使我們對三相異步電機和PLC有了更深刻的認識，使