五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计说明书 - 图文

机电工程学院

课程设计说明书

设计题目:五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计

学生姓名： 学 号： 20094805 专业班级： 机制F09 指导教师：

2012年 12 月 12 日

内容摘要

这次课程设计的题目是“五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计”，是通过控制线路能够分别实现五台电动机的单独启停控制和实现要求的循环控制。实现单独启停主要是通过电磁继电器和中间继电器实现；实现循环控制主要是通过时间继电器的延时启闭控制线路按时间要求通断。由于控制五台电动机且电动机的执行顺序各有各的特点，一次循环中分四个步骤，每个步骤工作二十秒后换下一个步骤。这次设计的主要问题是找到运动过程中的逻辑关系，并用各种电器原件实现这种逻辑关系，通过综合分析以后，发现可以通过四个时间继电器和四个中间继电器，每个继电器工作40s的方式实现控制。由于电路控制主要是通过继电器接触器控制，因此用到在PLC编程中主要是用一些简单的、基本的命令。

关键字：时间继电器；接触器；逻辑关系；PLC

控制

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目 录

第1章 前 言 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 1

1.1 设计题目---------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 控制要求---------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 设计思路---------------------------------------------------------------------------------------------- 1

第2章 系统总体方案设计 --------------------------------------------------------------------------- 2

2.1 设计背景---------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.2 设计方案---------------------------------------------------------------------------------------------- 2

第3章 继电接触器控制系统设计 ---------------------------------------------------------------- 4

3.1 继电器基本知识 ------------------------------------------------------------------------------------ 4

3.1.1 继电器介绍 ........................................................................................................ 4 3.1.2 时间继电器简介 ................................................................................................ 4 3.1.3 与接触器的区别 ................................................................................................ 4 3.2 选择元件---------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.3 主电路图---------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.4 控制流程图 ------------------------------------------------------------------------------------------ 6

第4章 PLC控制系统设计 ---------------------------------------------------------------------------- 7

4.1 PLC基本知识 ---------------------------------------------------------------------------------------- 7

4.1.1 PLC简介 ............................................................................................................. 7 4.1.2 PLC工作原理 ..................................................................................................... 7 4.1.3 与继电接触器控制系统的比较 ........................................................................ 8 4.2 系统控制要求分析设计 -------------------------------------------------------------------------- 8

4.2.1 PLC控制方案设计的特点 ................................................................................. 8 4.2.2 工作流程图 ........................................................................................................ 9 4.2.3 主电路设计 ...................................................................................................... 10

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4.2.4 PLC控制系统设计 ........................................................................................... 10 4.2.5 确定PLC类型 .................................................................................................. 11 4.2.6 确定I/O信号数量、分配及编号 .................................................................. 12 4.2.7 PLC端子接线图 ............................................................................................... 12 4.2.8 控制程序编制 .................................................................................................. 13 4.2.9 控制程序调试 .................................................................................................. 19

结 论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 设计总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 谢 辞 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 26

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第1章 引言

1.1设计题目

五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计

1.2控制要求

1.有五台电动机顺序循环控制，控制时序如表1-1所示：

表1-1 控制要求

一号电机 二号电机 三号电机 四号电机 五号电机 on on on on on on on on on on on on on on on on on on on on on ` on on on 0 10 20 30 40 50 60 70 80

2.系统可以自动循环启动 3.每台电动机可单独启停控制

1.3设计思路

根据控制要求，要实现五台电动机的循环控制，每台电动机还可以独自启动和停止。通过反复思考之后，决定用多个时间继电器和中间继电器来控制五个交流接触器来协调动作，然后有每个交流接触器直接控制电动作满足要求的的动作，问题的关键在于如何设计合理的控制电路以保障时间继电器在合适的时间动作。从上图可以看出，每隔20秒都会有电动机的启动和停止动作，可以在每个动作之初让时间继电器开始工作，控制与之相应的中间继电器工作，中间继电器让该停下的电动机断电，让该启动的电动机得电。同时时间继电器的延时触点作为下一个动作的中间继电器的启动按钮，等到下一个动作开始时，与之相应的中间继电器先将上一中间继电器断电，然后启动相应的该工作的电机。

1

·13KB的程序和数据存储空间

·6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出 ·具有PID控制器 ·1个RS485通信/编程口

·具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议 ·具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议 ·具有自由通信口

·I/O端子排可以很容易地整体拆卸

4.2.6确定I/O信号数量、分配及编号

该系统需要12个输入新号，5个输出信号，所以地址分配如表4-1 I/0地址分配表：

表4-1 I/0地址分配表 控制信号 信号名称 电路停止按钮 一号电机启动按钮 二号电机启动按钮 三号电机启动按钮 四号电机启动按钮 输入信号 五号电机启动按钮 循环控制按钮 一号电机停止按钮 二号电机停止按钮 三号电机停止按钮 四号电机停止按钮 五号电机停止按钮 一号电机驱动信号 二号电机驱动信号 输出信号 三号电机驱动信号 四号电机驱动信号 五号电机驱动信号 元件名称 常闭开关 常开开关 常开开关 常开开关 常开开关 常开开关 常开开关 常闭开关 常闭开关 常闭开关 常闭开关 常闭开关 接触器 接触器 接触器 接触器 接触器 元件符号 SB12 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 地址编码 I0.0 I0.1 I.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

4.2.7 PLC端子接线图

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根据I/O表及PLC的工作流程图，很容易就可以得到PLC端子接线图如图4-2 I/O接线图。本次选择的是CPU 224型PLC,它的端口能够满足需求因此不需要专门配备模块扩展。

4-2 I/O接线图

4.2.8 控制程序编制

程序的编制主要是根据继电器接触器原理图进行设计的，主要是把各种触点进行转化，实现控制的自动化。PLC可以识别的编程语言有梯形图、指令表等，本次编程用的语

言

是

梯

形

图

和

指

令

表

。

13

1.梯形图

14

15

2.指令表

控制系统的梯形图和指令表之间是相互对照，互为补充的。因此五台三相笼型异步电动机的顺序循环控制系统的指令表可以有梯形图得出。

指令表：

Network 1 // 网络标题 // 电动机1 LD I0.1 O M0.1 O M0.0 O T38 O T40 A I0.0 A I0.7 AN T37 AN T39 = M0.1 = Q0.1

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图4-7 程序调试图e

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结论

本次设计的过程是先设计继电器接触器控制系统，然后根据继电器接触器控制系统设计PLC控制系统。两种系统虽然控制原理一样，但是所需要的控制元件却有很大不同，尤其是PLC设计中有很多中间继电器在继电器接触器中都是没有的。本次设计的思路是通过时间继电器的控制，使每一个时间继电器的工作时间达到定时的二倍。通过仿真设计的程序能够正确的执行。在仿真过程中，发现时间继电器的控制灵敏度是影响控制的 主要因素，所以今后对继电器接触器的研究方向是怎么提高继电器的灵敏度。

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设计总结

为期两周的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。

通过此次设计，了解了五台三相笼型电动机的工作原理，控制方法。本次设计中，电路及软件实现是此次设计的主要部分。通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。特别是老师严谨的态度给我启发不小。在这次的设计实践过程中，我认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。

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谢辞

短短几天的时间，课程设计结束了。我首先要感谢王老师的指导，在老师的详细认真的指导下，我们才能顺利完成课程设计。其次，我要感谢同学们对我的帮助，使我能够圆满的完成这次的课程设计。

这次课程设计，让我学会了很多，在王老师的指导下，很多我以前不是很懂得问题，也被我理解了，还有很多我不知道的，比如时间继电器和中间继电器的使用。王老师还指出我课程设计中的不足，使我的课程设计更加完美。

没有同学们的帮助，我估计也很难完成这次课程设计，老师身边总有学生在问问题，我们小组人在我不会的时候总有人能解决我的问题，这让我深深感到团结的力量，大家一起努力，完成了这次课程设计。

这次课程设计中，我们学到了很多，这些对我以后的学习很有帮助，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

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参考文献

［1］王永华.现代电气控制及PLC应用技术［M］.北京航空航天大学出版社，2008：67-68. ［2］邓星钟.机电传动控制［M］.华中科技大学出版社，2002: 55-56. ［3］程先平.机电传动与控制［M］.华中科技大学出版社，2003: 45-47. ［4］张万忠.电器与PLC控制技术［M］.化学工业出版社，2003：54-55.

［5］陈宏钧.可编程控制器课程设计指导书［M］.天津大学出版社，2001: 68-70. ［6］陈立定.电气控制与可编程控制器［M］.华南理工大学出版社，2001： 87-89. ［7］温照方.SIMATIC S7-200可编程控制器教程［M］.北京理工大学出版社，2005：66-67. ［8］易泓可.电气控制系统设计基础与范例［M］.机械工业出版社，2005: 123-124. ［9］袁任光.可编程控制器应用技术与实例［M］.华南理工大学出版社，2001： 23-25. ［10］王炳实.机床电气控制［M］.机械工业出版社，1997： 36-37.

［11］朱家建.单片机与可编程序控制器［M］.高等教育出版社，1998: 55-56. ［12］王卫兵.可编程序控制器原理及应用［M］.机械工业出版社，1998：45-46.

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Network 2 // 网络标题 // 电动机2 LD I0.2 O M0.2 O T37 O T39 A I0.0 A I1.0 AN T40 AN T38 = M0.2 = Q0.2

Network 3 // 网络标题 // 电动机3 LD I0.3 O M0.3 O M0.0 O T39 A I0.0 A I1.1 AN T38 = M0.3 = Q0.3

Network 4 // 网络标题 // 电动机4 LD I0.4 O M0.4 O M0.0 O T38 A I0.0 A I1.2 AN T37 = M0.4 = Q0.4

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Network 5 // 网络标题 // 电动机5 LD I0.5 O M0.5 O T37 A I0.0 A I1.3 AN T39 = M0.5 = Q0.5 Network 6

// 控制时间继电器T37 LD I0.6 O M0.0 O T40 A I0.0 AN T38 AN T39 = M0.0 TON T37, +200 Network 7

// 控制时间继电器T38 LD M1.0 O T37 A I0.0 AN T39 = M1.0 TON T38, +200 Network 8

// 控制时间继电器T39 LD M1.1 O T38 A I0.0 AN T40

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= M1.1 TON T39, +200 Network 9

// 控制时间继电器T40 LD M1.2 O T39 A I0.0 AN T37 = M1.2 TON T40, +200

4.2.9 控制程序调试

程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP 7-Micro/WIN模拟器进行了本程序的调试。西门子S7－200的仿真软件Simulation1.2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。

调试方法如下 ：

1）将在Step 7 MicroWin中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件； 2）打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”，然后选择CPU 224； 3）点“程序”-“载入程序”； 4）选择Step 7 MicroWin的版本； 5）将先前导出的AWL文件打开； 6）点“PLC”-“运行”，开始调试程序； 程序具体运行情况如下：

1）按下启动按钮SB1，I0.1为1，输出M0.0线圈得电， Q0.0通电打开，一号电动机启动，如图4-3 程序调试图a所示。

2）按下启动按钮SB6，开始循环控制，一、三、四号电动机得电运转，如图4-4程序调试图b所示。

3）20秒后，二、三、五号电动机运转，如图4-5 程序调试图c所示。 4）40秒后，一、四、五号电动机运转，如图4-6 程序调试图d所示。 5）60秒后，二、三、四号电动机运转，如图4-7 程序调试图e所示。 6）80秒后，重新开始循环。

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图4-3 程序调试图a

图4-4 程序调试图b

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图4-5 程序调试图c

图4-6 程序调试图d

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2dlv.html