最新plc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateplc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计大 庆 石 油 学 院东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 PLC控制系统课程设计 题 目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011年11月18日东北石油大学课程设计任务书课程 PLC控制系统课程设计题目 绕线转子电动机正逆转控制程序设计专业 自动化 姓名

2、 学号 主要内容：1 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等。2 系统有启动、停止功能。3 运用功能指令进行PLC控制程序设计。4 进行系统调试，实现绕线转子电动机正逆转的控制要求基本要求。基本要求：1 在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术标准和规定2 边学习标准和规定边上机设计3 必须按阶段完成任务4 设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告主要参考资料：1陈建明.电气控制与PLC应用,电子工业出版社,2007.2邓则名.电器与可编程控制器应用技术,机械工业出版社,2005.3郁汉琪.电气控制与可编程序控制器,东南大学出版社,2003.完成期限 2011.11.14

3、2011.11.18 指导教师 专业负责人 2011 年 10 月 24 日-目 录第1章 绕线转子电动机概述11.1 绕线转子电动机的基本结构11.2绕线转子电动机控制工艺分析1第2章 控制电动机运行的总体方案介绍22.1系统硬件组成22.2控制方法分析32.3 I/O分配32.4系统结线图设计4第3章 控制系统梯形图程序53.1控制程序流程图设计53.2控制程序时序图设计5第4 章 系统调试及结果分析64.1 系统调试及解决的问题64.2顺序功能图7附录8结论与体会10参考文献11第1章 绕线转子电动机概述1.1 绕线转子电动机的基本结构电动机是一种把电能转化为机械能的机械。它的基本原理是

4、利用带导体和磁场间的香花作用而把电能转化为机械能。电动机的结构主要包括两部分：转子和定子。转子是电动机的转动部分，由转轴作组成。导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。电机的结构包括定子和转子两部分。定子和转子之间由空气隙分开。定子的作用是产生主磁场和在机械上制成电机，它的组成部分有主磁极，机座，端盖和轴承等，电刷也用电枢座固定在定子上。转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转换，它的组成部分有电枢铁心，电枢绕组，轴，风扇。1.2绕线转子电动机控制工艺分析当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋

5、转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手规则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将

6、产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 第2章 控制电动机运行的总体方案介绍2.1系统硬件组成 1.刀开关刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。刀开关的种类很多。按极数（刀片数）分为单极、双极和三极；按结构分为平板式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆 操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。刀开关一般与熔断器串联使用， 图2-1单机双投式 图2-2三级单投式以便在短路或过负

7、荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关的额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A以下。考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：35倍异步电机额定电流2.按钮按钮常用于接通、断开控制电路。按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按钮的结构特点，按钮只起发出“接通”和“断开”信号的作用。3.熔断器熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截

8、面积较小的导体制成。4.交流接触器接触器是一种自动开关，是电力拖动中主要的控制电器之一，它分为直流和交流两类。其中，交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。接触器主要由电磁铁和触头两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。当电磁线圈通电后，吸引山字形动铁心 (上铁心)，而使常开触头闭合。5.中间继电器 中间继电器的结构与接触器基本相同，只是体积较小，触点较多，通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可以用来控制小容量的电动机或其他执行元件。常用的中间继电器有JZ7系列，触点的额定电流为5A，选用时应考虑线圈的电压。6.热继电器热继电器是用来保护电动机，使之免受长期过载危害的继电器。

9、热继电器是利用电流的热效应而动作的。图中热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中的双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力辗压而成，亦可采用冷结合，其中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中电流超过容许值，双金属片受热向上弯曲致使脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触头断开。触头是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。7.行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使

10、运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。2.2控制方法分析作电动机运行的绕线转子电动机。绕线转子电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与绕线电动机相比，绕线转子电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，绕线转子电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和

11、调节电动机的转速。2.3 I/O分配 输入 输出 PB1 00000 PL1 01000PB2 00001 PL2 01001PB3 00002 PL3 01002 PL4 010032.4系统结线图设计图2-4主电路图 图2-5绕线转子异步电动机正反转的外部接线图第3章 控制系统梯形图程序3.1控制程序流程图设计NFBON时，PL1亮电动机正转全电阻启动（MC3动作，PLl熄灭，PL2闪亮）10s后换成部分电阻启动MC3、MCl动作，PL2闪亮10s后逆向运转MC4、MC2、PL4动作，PL2灭按PB1停止运转，PL1亮按PB2按PB1停止运转，PL1亮B2按PB3逆转全电阻启动MC4动作，

12、PLl熄灭，PL2闪亮10S后部分电阻启动MC4、MCl动作，PL2闪亮10s后逆向运转MC4、MC2、PL4动作，PL2灭按PBl电动机立即停止运转，PLl指示灯亮断电5s内恢复供电继续运转5s内恢复供电须按PB2或PB3重新启动电机 图3-1 程序流程图3.2控制程序时序图设计 见附录第4 章 系统调试及结果分析4.1 系统调试及解决的问题顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作构成。表4-1 状态表序号步名编程元件进入该步的信号动作1初始步M1M8002=1,X0=1Y5

13、=12正转全电阻启动步M2X2=1,X6=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y6=1,T1通3正转部分电阻启动步M3T1=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y1=1,Y6=1T2接通4正转步M4T2=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y2=1,Y7=15逆转全电阻启动步M5X3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y6=1,T3通6逆转部分电阻启动步M6T3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y1=1,Y6=1T4接通7逆转步M7T4=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y2=1,Y10=18报警步M8X6=1Y11=19停止步M9X1=1Y5=11

14、0断电保持步T0X0=0T0定时5秒依据设计要求，把整个过程分为十步。M1起始步，M2、M3、M4分别为正转的全电阻启动、部分电阻启动、正转运行；M5、M6、M7分别为逆转的全电阻启动，部分电阻启动、逆运行；M8为热继电器动作时，电动机停止运转，Bz响。由Y5表示L1灯,Y6表示PL2灯,Y7表示PL3动作,Y10表示PL4动作，Y11表示喇叭BZ.T1、T2、T3、T4均表示计时10秒。T100、T101表示闪烁灯Y6计时继电器。用X0表示NFB，Y1、Y2、Y3、Y4分别表示MC1、MC2、MC3、MC4，X6为“1”状态时，表示热继电器动作，X1为点动开关PB1,X2为点动开关PB2，X

15、3为点动开关PB3，X0为保持开关NFB。其顺序功能图如下图（4-2）。4.2顺序功能图 M0M1M3M4M5M2M6M7M8M9M8002T4=1,X6=0,X1=0, T0=0X6X1=1X0T2=1,X6=0,X1=0, T0=0T1=1,X6=0,X1=0, T0=0X2=1,X6=0,X1=0,T1=0X3=1,X6=0,X1=0, T0=0T3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y5T1、Y3、Y6T2、Y3、Y6、Y1Y3、Y7、Y2T3、Y4、Y6T4、Y4、Y6、Y1Y4、Y10、Y2X1=1X1=1Y111图4-2顺序功能图附录00009 00000 00002 00005

16、 00008 01000 000080000100001 00002 00000 00003 00006 00010 01002 00002 01010 00002 00001 00000 00003 00006 00010 01003 00003 01012 00003 00002 00000 00009 00006 00010 01004 00004 01011 01017 00001 00003 00011 00006 00000 00010 01005 00005 01012 00005 00003 00000 00007 X006 00010 01006 01013 00006 01

17、010 00006 00004 00000 00009 00012 00010 01001 01007 00007 0101000000 01012 00001 00012 00009 01015 01011 00008 00004 00011 00001 01009 00007 00010 00008 00010 00002 01013 00003 00004 00005 01014 00006 00007 00002 00101 01015 00003 00005 00006 T100 01016 01006 00001 01017 00008 00009结论与体会在本次设计之前，我对一些

18、细节不加重视，当把自己想出来的程序运用到PLC中的时候，问题出现了，结果和要求的结果不相符合。通过本次绕线转子电动机正逆转控制程序设计，看到了实践与理论的差距，我熟悉了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的理论知识，工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。从动手调试的过程中，增加了我们对这项技术的了解，使我们体会到了只有好好学习，才能解决问题，才能让我们更能站在工作岗位上。我明白了对待科学研究要做到妥善处理，要多沟通，并要设身处地从对方角度换位思考，而不是只是考虑自己的事。同时我也懂得了理论和实际相结合是很重要的，只有理

19、论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在本次课程设计中，培养了我们实际动手能力和解决问题的能力，这使我们更深层次的接触到了我们以后的工作方向，而且这次实习更接近于我们以后的工作内容，所以这些都为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础。参考文献1HG/T2063620639-1998,化工装置自控工程设计规定(上下卷)S.2GB/T2624-1993,流量测量节流装置S.3奚文群,翁维勤.调节阀口径计算指南M.兰州:化工部自控设计技术中心站,1991.4董德发,张天春.自控工程设计基础M.大庆:大

20、庆石油学院,1999.5王骥程,祝和云.化工过程控制工程M .北京:化学工业出版社,2003.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称PLC控制系统课程设计题目名称绕线转子电动机正逆转控制程序设计学生姓名孙明月学号080601140309指导教师姓名杨 莉任伟健职称讲 师教 授序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 年 月 日