1、學院 專科畢業設計（論文） 題 目 電機可逆運行能耗制動控制系統可逆運行能耗制動控制系統 學生姓名 專業班級 08 電氣（2）班 學 號 所 在 系 電氣工程系 指導教師 完成時間 2011 年 3 月 16 日 鄭 州 科 技 學 院 畢業設計（論文）任務書 題目 電機可逆運行能耗制動控制系統 專業 電氣自動化 學號 姓名 主要內容、基本要求、主要參考資料等： 主要內容： 1).檢索與課題有關的國內外資料； 2).確定系統設計方案； 3).設計電路原理圖； 4).編制系統相應程序，并上機調試； 5).編寫畢業設計說明書一份。 基本要求： 1).能夠理解控制系統的要求； 2).理解電機可逆運行

2、的工作原理； 3).理解電機能耗制動的工作原理； 4).能夠正確完成控制系統的設計。 主要參考資料： 電氣控制與 PLC 應用技術資料； 可編程控制器實驗模擬裝置相關資料。 完完 成成 期期 限：限： 2011 年年 3 月月 16 日日 指導教師簽章：指導教師簽章： 專業負責人簽章：專業負責人簽章： 2010 年年 11 月月 6 日日 鄭州科技學院畢業設計（論文） 開題報告表 課題名稱電機可逆運行能耗制動控制系統設計 指導教師 學生姓名學 號專 業電氣自動化技術 課題來源課題來源: 指導老師命題范圍內選題。 設計目的：設計目的： 1.通過畢業設計，增強了收集、整理資料的能力； 2.進一步理

3、解了電機正反轉能耗制動與 PLC 應用技術相關知識； 3.利用 PLC 技術使電機實現正反轉，并利用能耗進行制動。 設計要求：設計要求： 1.能夠理解控制系統的要求； 2.理解電機可逆運行的工作原理； 3.理解電機能耗制動的工作原理； 4.能夠正確完成控制系統的設計 設計思路：設計思路： 首先根據系統的控制要求，設計出合理的控制方案，并進行可行性論證；然 后，在硬件方面，根據可逆運行能耗制動的原理設計出原理圖，并根據主電路要求 選擇出斷路器、熱繼電器、接觸器、整流電路等。在軟件方面，對可逆運行能耗制 動控制編寫程序，并進行 I/O 口指令分配。最后，把過程中所出現的故障找出來并 加以檢測和維護

4、，使電路能夠得到更好的控制。 任務完成的階段內容及時間安排：任務完成的階段內容及時間安排： 第一階段：2010年11月20日前 確定選題，認真閱讀畢業設計任務書。 第二階段：2010年11月20日-11月30日 撰寫開題報告，提交并經指導老師審 查。 第三階段：2010年12月1日-2011年4月10日 進行社會調查、收集資料、撰 寫初稿。 第四階段：2011 年 4 月 10 日-4 月 15 日 與指導老師溝通、完成終稿、提 交設計成果。 指導教師簽名： 日期：2010. 電機可逆運行能耗制動控制系統 摘 要 可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動化控制技術、計算機技術 與通迅技

5、術為一體而發展起來的嶄新的工業自動化控制裝置，目前 PLC 已基本替代 了傳統的繼電器控制而廣泛應用于工業控制的各個領域，PLC 躍居工業自動化三大 支柱的首位。 生產機械往往要求拖動電動機能作正、反向旋轉，并使用能耗制動進行停止， 由電機原理可知改變三相電源的相序就能改變電動機的轉向，然后切除三相交流電 源之后，定子繞組通入直流電流，在定轉子之間的氣隙中產生靜止磁場，慣性轉動 導體切割該磁場，形成感應電流，產生與慣性轉動方向相反的電磁力矩而制動。按 啟動按鈕 SB1，KM1 合，電機正轉。按啟動按鈕 SB2，KM2 合，電機反轉。 按下 SB3，KM1 或 KM2 停，電動機進行能耗制動。F

6、R 動作，KM1 或 KM2 釋放電機自 由停車。 關鍵詞：可編程控制器 電機正反轉 能耗制動 自動控制裝置 REVERSIBLE MOTOR BRAKE CONTROL SYSTEM SNSRGY CONSUMPTION ABSTRACT Programmable Logic Controller (PLC) is a microprocessor core, the automation and control technology, computer technology and communication technology as a whole and developed a ne

7、w industrial automation control devices, the current PLC has basically replaced the traditional relay control and widely used in various fields of industrial control, PLC ranks first in the three pillars of industrial automation. Production machinery is often required to drag the motor for forward a

8、nd reverse rotation, and use dynamic braking to stop, we can see by the principle of changing the three-phase motor phase sequence can change the power steering motor, and then removed after the three-phase AC power, DC current into the stator winding through the air gap between stat or and rotor ma

9、gnetic field generated in stationary, rotational inertia of the conductor cutting the magnetic field, the formation of induced currents, resulting in turn in the opposite direction with the inertia of the electromagnetic torque and braking. Press the start button SB1, KM1 close, the motor forward. P

10、ress the start button SB2, KM2 close, the motor reversal. Press the SB3, KM1 or KM2 stop, the motor for braking. FR action, KM1 or KM2 release of the motor free parking. KEY WORDS: PLC automatic braking motor reversing control devices 目 錄 中文摘要.I 英文摘要.II 1 電動機概述.1 1.1 電動機的基本介紹.1 1.2 電動機的基本結構.1 1.3 電動

11、機分類.1 2 系統方案論證.2 2.1 利用繼電器技術實現.2 2.2 利用單片機控制技術實現.3 2.3 PLC 控制技術實現.3 2.4 系統方案的確定.3 3 系統電路各器件的選型.4 3.1 電動機的選型.4 3.2 接觸器的選擇.5 3.3 熔斷器的選擇.7 3.4 刀開關和斷路器的選擇.7 3.5 變壓器的選型.8 3.6 速度繼電器的選擇.9 3.7 電氣元器件明細表.9 4 系統的硬件設計.12 4.1 整流橋的設計.11 4.2 主回路設計.12 4.3 控制回路設計.12 5 系統的軟件設計.14 5.1 PLC 的選型.13 5.2 PLC 的 I/O 口分配表.14

12、5.3 PLC 的 I/O 口接線圖.15 5.4 梯形圖的設計.16 6 系統調試.17 6.1 系統硬件電路調試.17 6.2 系統軟件電路調試.17 7 電機常見故障及處理方法.27 總 結.23 致 謝.24 參考文獻.25 1 電動機概述 1.1 電動機的基本介紹 電動機是一種旋轉式機器,它將電能轉變為機械能，它主要包括一個用以產生磁 場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子，其導線中有電流通過并 受磁場的作用而使轉動，這些機器中有些類型可作電動機用，也可作發電機用。它 是將電能轉變為機械能的一種機器。通常電動機的作功部分作旋轉運動，這種電動 機稱為轉子電動機；也有作直線運

13、動的，稱為直線電動機。電動機能提供的功率范 圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。電動機的使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、 制動、反轉、掣住等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，又沒有 煙塵、氣味，不污染環境，噪聲也較小。由于它的一系列優點，所以在工農業生產、 交通運輸、國防、商業及家用電器、醫療電器設備等各方面廣泛應用。 1.2 電動機的基本結構 電動機本體在結構上是一臺普通的凸極式同步電動機它包括主定子和主轉子 兩部分，主定子上放置空間互差 120。的三相對稱電樞繞組 Ax、BY、cz，接成星形 或三角形，主轉子是用永久磁鋼制成的一對磁極。轉子位置傳感器也由定子、轉子 兩部分組成

14、。定子安裝在主電動機殼內，轉子和主轉子同軸旋轉。它的作用是把主 轉子的位置檢測出來變成電信號去控制電子開關電路，故也稱轉子位置檢測器。 電子開關電路中的功率開關元件分別與主定子上各相繞組相連接通過位置傳感器 輸出的信號，控制三極管的導通和截止從而使主定子上各相繞組中的電流也隨著 轉子位置的改變，按一定的順序進行切換，實現無接觸式的換向。 1.3 電動機分類 1按工作原理分類根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動 機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 2按結構及工作原理分類電動機按結構及工作原理可分為直流電動機，異步電 動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機

15、、磁阻同步電動機和磁滯 同布電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分 為三相異步電動機、單 相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又分 為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。 3按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步 電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單 相異步電動機。 4按用途分類電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動 機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、 家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵

16、器、 照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小 型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等）用電動機?？刂朴秒妱訖C又分為步進 電動機和伺服電動機等。 5按轉子的結構分類電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機（舊標準稱為 鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機） 。 6按運轉速度分類電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電 動機、調速電動機。 2 系統方案論證 系統方案選擇的原則是在滿足生產機械工藝要求確保產品質量的前提下，力求投 資少，效益高和操作方便。根據課題的要求，本課題的控制系統方案有幾種方案可 供選擇：繼電器控制方案、

17、單片機控制方案、PLC 控制方案等。 2.1 利用繼電器技術實現 由于繼電器在控制電路中有獨特的電氣、物理特性，其斷態的高絕緣電阻和通 態的低導通電阻，使得其它任何電子元器件無法與其相比，加上繼電器標準化程度 高、通用性好、可簡化電路等優點，所以繼電器仍得以廣泛應用。隨著科技的飛速 發展，繼電器在程控通信設備中的使用量還在進一步增加。 但是由于使用繼電器控制方案接線多而復雜，體積大，功耗大，一旦系統構成 后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數目有限，每只只有 48 對 觸點，因此靈活性和擴展性很差。繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也 多。觸點開閉時會受到電弧的損壞，并有機械

18、磨損，壽命短，可靠性和可維護性差。 再加上使用繼電器控制方案將大大增加成本，因此，該控制系統不適合使用繼電器 控制方案。 2.2 利用單片機控制技術實現 單片機作為一個超大規模的集成電路，機構上包括 CPU、存儲器、定時器和多 種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端 武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接 將它與外部 I/O 信號相連。要將它用于工業控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。 單片機對環境要求也較高，一般要在干擾小的場地使用，指令集復雜，對編程 能力要求較高，

19、可讀性差，實時控制相對于 PLC 較差。 2.3 PLC 控制技術實現 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設計和制作硬件 裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語 言編程，用軟件取代繼電器電器系統中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件 的變化。 可編程控制器(PLC)從上個世紀 70 年代發展起來的一種新型工業控制系統，起 初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電 器等構成開關量控制系統。隨著 30 多年來微電子技術的不斷發展，PLC 也通過不斷 的升級換代大大增強了其功能?，F在 PLC 已經發展成為不但具有

20、邏輯控制功能、還 具有過程控制功能、運動控制功能和數據處理功能、連網通訊功能等多種性能，是 名符其實的多功能控制器。由 PLC 為主構成的控制系統具有可靠性高、控制功能強 大、性價比高等優點，是目前工業自動化的首選控制裝置。 2.4 系統方案的確定 相對于傳統的繼電器控制方案來說,PLC 在技術角度上大大方便了電控設計人 員，其系統的軟硬件設計簡便，維護方便，在體積、可靠性、耗電量等性能方面都 有很大程度的提高，從而帶動成本的節約，而且可以通過計算機進行數據的傳輸和 監控，這一系列的優點使 PLC 很快被人們接受并代替繼電器控制方案，廣泛應用于 工廠自動控制中。 相對于單片機來說,PLC 本身

21、固有的穩定性和可靠性特點決定了它在自動化行業 內不可取代的地位。PLC 擠占部分單片機的市場。PLC 相比單片機具有高可靠性， 易于開發，擴展性好，通訊簡單的，這些優點促使很多的設備生產廠家在設計時選 用 PLC 作為設備的控制器。 總之，現代的工業自動化生產線中,多數產家都采用 PLC 作為自動化生產線的控 制。在未來的工業生產中，PLC 仍然能夠引導自動化行業的發展，隨著電子技術的 飛速發展，PLC 將在各個領域更加適應不同客戶的要求。 眾所周知，目前我國仍有許多生產機械設備，都是采用繼電器控制，除了可靠 性差外，設計程序也很繁雜。從方案的確立到技術條件的設計以及施工的設計，圖 面的工作量

22、很大，這勢必造成設計周期長。而采用 PLC 控制可以大大縮短設計周期， 甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設計人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸 入，或修改程序使得梯形圖能準確無誤地反映生產要求。編程人員也可根據新產品 對生產提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在 EEPROM 模塊中去，需要加 工哪個產品的程序，操作人員可以隨時調用，這既方便、簡單又可保密。開發這種 軟件對優化生產過程，提高產品數量和質量，提高勞動生產率，非常具有實際意義。 僅此一點也深受生產及設計者的歡迎。綜上所述，該控制系統的控制方案應選 PLC 控制方案為宜。 3 系統電路各器件的選型 3.1 電動機的選型 首先，

23、就是電機結構形式的選擇，我們主要是根據使用環境來選擇電動機結構形 式: （1）在正常環境條件下,一般采用防護式電動機;在粉塵較多的工作場所,采用封閉 式電動機; （2）在濕熱帶地區或比較潮濕的場所,盡量采用濕熱帶型電動機; （3）在露天場所使用,采用戶外型電動機,若有防護措施,也可采用封閉式或防護式 電動機; （4）在高溫工作場所,應根據環境溫度,選用相應絕緣等級的電動機,并加強通風改 善電動機工作條件; （5）在有爆炸危險場所,必須選用防爆型電動機; （6）在有腐蝕氣體的場所,應選用防腐式電動機. 其次,是對電動機類型的選擇： （1）不需要調速的機械裝置應優先選用籠型異步電動機; （2）對于

24、負載周期性波動的長期工作機械,宜用繞線型異步電動機; （3）需要補償電網功率因數及獲得穩定的工作速度時,優先選用同步電動機; （4）只需要幾種速度,但不要求調速時,選用多速異步電動機,采用轉換開關等來切 換你所需要的工作速度; （5）需要大的起動轉矩和恒功率調速的機械,宜選用直流電動機; （6）起制動和調速要求較高的機械,可選用直流電機或帶調速裝置的交流電機; （7）需要自動伺服控制的情況下，需要選擇伺服電機。 再其次,我們來看看電機轉速的選擇： （1）電動機轉速應符合機械傳動的要求； （2）在市電標準頻率(50HZ)作用下,由于磁極對數不同，存在轉差率,其實際轉速 比同步轉速低 2-5%.

25、因此,根據上面所述，本設計選擇電機方法如下： 本設計要求對于不需調速的低轉速的傳動,一般選用稍高轉速的電機,通過減速機 來傳動,但電機轉速不應過高.一般,可優先選用同步轉速 1500r/min 的電機,因為在這 個轉速的電機適應性最好;功率也要大于 10KW 的電機。 因此本設計選用電機型號為 JO2-32 額定功率 3KW 額定電流 6.5A 額定轉速 1430r/min。 3.2 接觸器的選擇 接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作電壓應與被控設備 的額定電壓相同外，被控設備的負載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝 方式及尺寸以及經濟性等是選擇的依據。通用接觸器可大致分

26、以下兩類。 1 交流接觸器。主要有電磁機構。觸頭系統。滅弧裝置等組成。常用的是 CJ10。CJ12。CJ12B 等系列。 2 直流接觸器，一般用于控制直流電器設備，線圈中通以直流電，直流接觸器 的動作原理和結構基本上與交流接觸器是相同的。 電動機用接觸器根據電動機使用情況及電動機類別可分別選用 AC-24，對于 啟動電流在 6 倍額定電流，分斷電流為額定電流下可選用 AC-3，如風機水泵等，可 采用查表法及選用曲線法，根據樣本及手冊選用，不用再計算。 當電動機處于點動、需反向運轉及制動時，接通電流為 6Ie，使用類別為 AC- 4，它比 AC-3 嚴酷的多。可根據使用類別 AC-4 下列出電流

27、大小計算電動機的功率。 公式如下： Pe=3UeIeCOS, Ue：電動機額定電流，Ie：電動機額定電壓，COS：功率因數，：電動機效 率。 如果允許觸頭壽命短，AC-4 電流可適當加大，在很低的通斷頻率下改為 AC-3 類。 根據電動機保護配合的要求，堵轉電流以下電流應該由控制電器接通和分斷。 大多數 Y 系列電動機的堵轉電流7Ie，因此選擇接觸器時要考慮分、合堵轉電流。 規范規定：電動機運行在 AC-3 下，接觸器額定電流不大于 630A 時，接觸器應當能 承受 8 倍額定電流至少 10 秒。 對于一般設備用電動機，工作電流小于額定電流，啟動電流雖然達到額定電流 的 47 倍，但時間短，對

28、接觸器的觸頭損傷不大，接觸器在設計時已考慮此因數， 一般選用觸頭容量大于電動機額定容量的 1.25 倍即可。對于在特殊情況下工作的電 動機要根據實際工況考慮。如電動葫蘆屬于沖擊性負載，重載啟停頻繁，反接制動 等，所以計算工作電流要乘以相應倍數，由于重載啟停頻繁，選用 4 倍電動機額定 電流，通常重載下反接制動電流為啟動電流 2 倍，所以對于此工況要選用 8 倍額定 電流的交流接觸器。 因此根據電動機的額定電流 Ied=6.5A，控制回路電源電壓 380V，根據主觸點額 定電流計算公式，可知需主觸點三對，常開輔助觸點 1 個，常閉輔助觸點 2 個，根 據上述情況，選用 CJ10-10 型接觸器，

29、線圈額定電壓為 380V。 3.3 熔斷器的選擇 熔斷器也被稱為保險絲，IEC127 標準將它定義為熔斷體（fuse-link)。它是一種 安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。熔斷器其實就是一種短路保護器， 廣泛用于配電系統和控制系統，主要進行短路保護或嚴重過載保護。 工作原理 利用金屬導體作為熔體串聯于電路中，當過載或短路電流通過熔體時，因其自身 發熱而熔斷，從而分斷電路的一種電器。熔斷器結構簡單，使用方便，廣泛用于電 力系統、各種電工設備和家用電器中作為保護器件。 (一) 熔斷器類型的選擇 應根據使用場合選擇熔斷器的類型.電網配電一般用刀型觸頭熔斷（HDLRT0 RT36 系列);電

30、動機保護一般用螺旋式熔斷器;照明電路一般用圓筒帽形熔斷器;保護 可控硅元件則應選擇半導體保護用快速式熔斷器. (二) 熔斷器規格的選擇 1 熔體額定電流的選擇 (1) 對于變壓器、電爐和照明等負載,熔體的額定電流應略大于或等于負載電流. (2) 對于輸配電線路,熔體的額定電流應略大于或等于線路的安全電流. (3) 在電動機回路中用作短路保護時,應考慮電動機的啟動條件,按電動機啟動時 間的長短來選擇熔體的額定電流. 對啟動時間不長的電動機,可按下式決定熔體的額定電流 IN 熔體=Ist/(2.53) 式中 Ist電動機的啟動電流,單位:A 對啟動時間較長或啟動頻繁的電動機,按下式決定熔體的額定電

31、流 IN 熔體=Ist/(1.62) 對于多臺電動機供電的主干母線處的熔斷器的額定電流可按下式計算: In=(2.02.5)Imemax+Ime 注:In 熔斷器的額定電流;Ime 電動機的額定電流;Imemax 多臺電 動機容量最大的一 臺電動機的額定電流; Ime 其余電動機的額定電流之和. 因此可選用 RL1-15 型熔斷器，配用 15A 的熔體電流。 3.4 刀開關和斷路器的選擇 （1）QS 的選擇 刀開關的額定電壓應等于或大于電路額定電壓。其額定電壓應等于或稍大于電 路工作電流。 當用刀開關控制電動機時，其額定電流要大于電動機額定電流的 3 倍。 （2）QF 的選擇 電動機保護用斷路

32、器的選用 電動機保護用斷路器可分為兩類： 一類是指斷路器只作保護而不負擔正常操作；另一類是指斷路器需兼作保護和不頻 繁操作之用。后一類情況需考慮操作條件和電壽命。電動機保護用斷路器的選用原 則為： (1) 長延時電流整定值等于電動機額定電流。 (2) 瞬時整定電流：對保護籠型電動機的斷路器，瞬時整定電流等于（8-15）倍 電動機額定電流，取決于被保護電動機的型號、容量和啟動條件；對于保護繞線轉 子電動機的斷路器，瞬時整定電流等于（3-6）倍電動機額定電流，取決于被保護繞 線轉子電動機的型號、容量和啟動條件。 (3) 6 倍長延時電流整定值的可返回時間大于等于電動機實際啟動時間。按啟動 時負載的

33、輕重，可選用可返回時間為 1、3、5、8、15S 中的某一檔。 3.5 變壓器的選擇 1. 相數的確定 電力變壓器按相數可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的 單相變壓器組相比較，價格低、占地面積小，而且運行損耗減少 1215。因此， 在 330kV 及以下電力系統中，一般都選用三相變壓器。 2. 繞組數的確定 變壓器按其繞組數可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂 式等型式。當發電廠只升高一級電壓時或 35kV 及以下電壓的變電所，可選用雙繞 組普通式變壓器。 當發電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯絡變壓器，其主要作用是 實現高、中壓的聯絡。其低壓繞

34、組接成三角形抵消三次諧波分量。 110kV 及以上電壓等級的變電所中，也經常使用三繞組變壓器作聯絡變壓器。 當中壓為中性點不直接接地電網時，只能選用普通三繞組變壓器。 自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯系外，在電路上也有聯系，其繞組 布置如圖 8-17、8-18 所示。因此，當自耦變壓器用來聯系兩種電壓的網絡時，一部 分傳輸功率可以利用電磁聯系，另一部分可利用電的聯系。電磁傳輸功率的大小決 定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓 器比較，自耦變壓器的經濟效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網和中 壓電網之間有電氣連接，故具備了過電壓從一個電壓等級的電

35、網轉移到另一個電壓 等級電網的可能性。例如，高壓側電網發生過電壓時，它可通過串聯繞組進入公共 繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網出現過電壓時，它同樣進入串聯繞組， 可能產生很高的感應過電壓。為了防止高壓側電網發生單相接地時，在中壓繞組其 它兩相出現過電壓，要求自耦變壓器的中性點必須直接接地。 3.6 速度繼電器的選擇 速度繼電器又稱反接制動繼電器。它的主要結構是由轉子、定子及觸點三部分組 成。 由于繼電器工作時是與電動機同軸的，不論電動機正轉或反轉，電器的兩個常開觸 點，就有一個閉合，準備實行電動機的制動。一旦開始制動時，由控制系統的聯鎖 觸點和速度繼電器的備用的閉合觸點，形成一個電動機相

36、序反接（俗稱倒相）電路， 使電動機在反接制動下停車。而當電動機的轉速接近零時，速度繼電器的制動常開 觸點分斷，從而切斷電源，使電動機制動狀態結束。 常用的速度繼電器有 JY1 型和 JFZ0 型兩種。其中，JY1 型可在 7003600r/min 范圍內可靠地工作；JFZO1 型使用于 3001000r/min；JFZO-2 型適用于 10003600r/min。他們具有兩個常開觸點、兩個常閉觸點，觸電額定電壓為 380V，額定電流為 2A。一般速度繼電器的轉軸在 130r/min 左右即能動作，在 100r/min 時觸頭即能恢復到正常位置?？梢酝ㄟ^螺釘的調節來改變速度繼電器動作 的轉速，以

37、適應控制電路的要求。因此由設計要求，故選擇用 JFZO-2 型。 3.7 電氣元器件明細表 電氣元器件明細表需注明各元器件的型號及數量。如表 3-1 所示 符號名稱型號規格數量 M QS KM1 KR FU SB2,SB3 SB1 TC G RP 異步電動機 隔離開關 交流接觸器 熱繼電器 熔斷器 控制按鈕 控制按鈕 變壓器 整流器 可變電阻 JO2-32 HZ10-25/3 CJ10-10 JR16B-20/3 RLI-15 LA10 LA10 3KW 380V 1430/min 3 極 380V 25A 10A 線圈電壓 380V 額定電流 7.2A 整定電流 6.5A 額定電壓 380V

38、 熔體 15A 紅色 黑色 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 4 系統的硬件設計 4.1 整流橋的設計 整流橋就是將整流管封在一個殼內了.分全橋和半橋.全橋是將連接好的橋式整流電 路的四個二極管封在一起.半橋是將兩個二極管橋式整流的一半封在一起,用兩個半橋 可組成一個橋式整流電路,一個半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路, 直流電源的估算方法 （1） 參數的確定 先用電橋測量電動機定子繞組兩相之間的冷態電阻 R，也可以從手冊中查到； 測出電動機的空載電流 I，也可根據 I=（30%40%）In 來確定，其中，In 為電動機 的額定電流。一般取直流制動電流為 Iz=(1.54)In

39、，當傳動裝置轉速高、慣性大時， 系數可取大些，否則取小些；一般取直流電源的制動電壓為 Riz。 （2） 變壓器容量及二極管放入選擇 變壓器二次側電壓取 U2=1.11Riz。 變壓器二次側電流取 I2=1.11Iz 變壓器容量為 S=U2I2。 考慮到變壓器僅在制動過程短時間內工作，它的實際容量通常取計算容量的三分之 一左右。 當采用橋式整流電路時，每只二極管流過的電流平均值為 1/2Iz，反向電壓為2U2， 然后再考慮 1.52 倍的安全裕量，選擇適當的二極管。 圖 4-1 整流橋的電路 4.2 主回路設計 根據電機運行要求，有接觸器 KM1，KM2 分別控制電機的正反轉：KM3 控制 電動

40、機制動時將直流電源引入定子回路。 電動機 M 的過載保護由熱繼電器 KR 實現，短路保護可由熔斷器實現，直流電 源用控制變壓器 TC 將三相線電壓降低然后用整流裝置將交流電變為直流電。 4.3 控制回路設計 主電動機的啟動和停止分別用 SB2，SB3，SB1 進行操作。SB2 用聯動按鈕， 按下 SB2，電動機正轉，同時切斷反轉控制回路。按下 SB3，電動機反轉，同時切 斷正轉控制回路。正反轉可以直接切換。正反轉控制回路用 KM1，KM2 常閉觸點 互鎖，以保證正反轉控制回路不同同時得電。 制動控制回路用接觸器 KM3 和時間繼電器 KT 實現。停止按鈕用聯動按鈕， 按下停止按鈕 SB1，斷開

41、線圈 KM1，KM2，同時接通 KM3 和 KT，電動機定子回 路接入直流電源，同時切斷三相交流電源，時間繼電器常閉觸點斷開，切斷 KM3， 制動結束。如圖 4-2 圖 4-2 可逆運行能耗制動控制線路 5 系統的軟件設計 5.1 PLC 的選型 PLC 按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝 兩類；按 CPU 字長分為 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。從應用角度出 發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。 整體型 PLC 的 I/O 點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統； 模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可

42、較合理地選擇和配置控制系統的 I/O 點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。 輸入輸出模塊的選擇： 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號 電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮 選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、 響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場 合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出 等，與應用要求應一致。 可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應 用成本。考慮是否需要擴展機架

43、或遠程 I/O 機架等。 電源的選擇： PLC 的供電電源，除了引進設備時同時引進 PLC 應根據產品說明書要求設計 和選用外，一般 PLC 的供電電源應設計選用 220VAC 電源，與國內電網電壓一致。 重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。 如果 PLC 本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否 則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出 信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 經濟性的考慮： 選擇 PLC 時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展 性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和

44、兼顧，最終選出較滿意的產品。 輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。 當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此， 點數的增加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選 用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。 5.2 PLC 的 I/O 口分配表 類別元件PLC 元件作用 SB1X1制動按鈕 SB2X2啟動按鈕 輸入 （I） SB3X3反轉按鈕 KM1Y1 正轉定子繞組 主接觸器 KM2Y2反轉定子繞組 主接觸器 輸出 （O） KM3Y3制動定子繞組 主接觸器 圖 5-1 I/O 端口分配表

45、 5.3 PLC 的 I/O 口的接線圖 PLC 是由輸入部分、邏輯部分、輸出部分組成。 輸入部分的輸入端子接收外部開關信息。 邏輯部分處理輸入部分所取得的信息。經過邏輯運算、處理，判斷哪些信息需 要輸出，做出反應（下圖為三相異步電動機可逆運行能耗制動 PLC 控制接線圖） 。 輸出部分是 PLC 通過輸出端子向外部負載發出執行指令。 X1 SB1（能耗制動） Y0 KM1 X2 SB2（正轉） Y1 KM2 X3 SB3（反轉） Y2 KM3（2（） 圖 5-2 PLC 的 I/O 接線圖 5.4 梯形圖的設計 圖 5-3 三相異步電動機可逆運行能耗制動 PLC 控制的梯形圖 6 系統調試

46、6.1 系統硬件電路調試 仔細檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現的，如果電動機不 能能耗制動，則應檢查線路是否正確，或是整流塊是否損壞。還有 220V 交流電綠 色接頭和電機街頭必須接正確，否則導致電路燒壞。如果能注意這些問題，電路基 本不會出錯。 6.2 系統軟件電路調試 如果硬件電路檢查后，沒有問題卻實現不了設計要求，則可能是軟件編程的問 題，首先應檢查初始化程序，然后是讀指令程序，對這些分段程序，要注意邏輯順 序，調用關系，以及涉及到了標號，有時會因為一個標號而影響程序的執行，除此 之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。本人在設計的時候，在三菱 PLC 仿真軟 件 GX D

47、eveloper 8 進行調試，通過此軟件進行調試可以很方便的觀察 PLC 內部各個 I/O 口變化情況，以方便進行調試。 7 電機常見故障及處理方 一、通電后電動機不能轉動，但無異響，也無異味和冒煙。 1. 電源未通(至少兩相未通); 2. 熔絲熔斷(至少兩相熔斷); 3. 控制設備接線錯誤; 4.電機已經損壞。 或者 1. 檢查電源回路開關，熔絲、接線盒處是否有斷點，修復; 2. 檢查熔絲型號、熔斷原因，更換熔絲; 3. 檢查電機，修復。 二、通電后電機不轉，然后熔絲燒斷。 1. 缺一相電源，或定子線圈一相反接; 2. 定子繞組相間短路; 3. 定子繞組接地; 4. 定子繞組接線錯誤; 5

48、. 熔絲截面過小; 6. 電源線短路或接地。 或者 1. 檢查刀閘是否有一相未合好，或電源回路有一相斷線;消除反接故障; 2. 查處短路點，予以修復; 3. 消除接地; 4. 查出誤接，予以更正; 5. 更換熔絲; 6. 消除接地點。 三、通電后電機不轉，有嗡嗡聲。 1. 定子、轉子繞組有斷路(一相斷線)或電源一相失電; 2. 繞組引出線始末端接錯或繞組內部接反; 3. 電源回路接點松動，接觸電阻大; 4. 電機負載過大或轉子卡住; 5. 電源電壓過低; 6. 小型電機裝配太緊或軸承內油脂過硬，軸承卡住。 或者 1. 查明斷點，予以修復; 2. 檢查繞組極性;判斷繞組首末端是否正確; 3. 緊

49、固松動的接線螺栓，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復; 4. 減載或查出并消除機械故障; 5. 檢查是否把規定的接法誤接為 Y 接法;是否由于電源導線過細使壓降過大，予 以糾正; 6. 重新裝配使之靈活;更換合格油脂，修復軸承。 四、電機起動困難，帶額定負載時，電動機轉速低于額定轉速叫多。 1. 電源電壓過低; 2. 接法誤接為 Y 接法; 3. 籠形轉子開焊或斷裂; 4. 定子、轉子局部線圈錯接、接反; 五、電機過載。 1. 測量電源電壓，設法改善; 2. 糾正接法; 3. 檢查開焊和斷點并修復; 4. 查出誤接處，予以改正; 5. 減載。 六、電機空載電流不平衡，三相相差大。 1. 繞組

50、首尾端接錯; 2. 電源電壓不平衡; 3. 繞組有匝間短路、線圈反接等故障。 1、檢查并糾正; 2、測量電源電壓，設法消除不平衡; 3、消除繞組故障。 七、電機空載電流平衡，但數值大。 1. 電源電壓過高; 八、氣隙過大或不均勻。 1. 檢查電源，設法恢復額定電壓; 2. 改接為 Y 接; 3. 更換新轉子或調整氣隙。 九、電機運行時響聲不正常，有異響。 1. 轉子與定子絕緣低或槽楔相擦; 2. 軸承磨損或油內有砂粒等異物; 3. 定子、轉子鐵心松動; 4. 軸承缺油; 5. 風道填塞或風扇擦風罩; 6. 定子、轉子鐵心相擦; 7. 電源電壓過高或不平衡; 十、定子繞組錯接或短路。 1. 修剪

51、絕緣，削低槽楔; 2. 更換軸承或清洗軸承; 3. 檢查定子、轉子鐵心; 4. 加油; 5. 清理風道，重新安裝風罩; 6. 消除擦痕，必要時車小轉子; 7. 檢查并調整電源電壓; 8. 消除定子繞組故障。 十一、運行中電機振動叫大。 1. 由于磨損，軸承間隙過大; 2. 氣隙不均勻; 3. 轉子不平衡; 4. 轉軸彎曲; 5. 鐵心變形或松動; 6. 聯軸器(皮帶輪)中心未校正; 7. 風扇不平衡; 8. 機殼或基礎強度不夠; 9. 電機地腳螺絲松動; 10.籠形轉子開焊、斷路、繞組轉子斷路; 十二、定子繞組故障。 1. 檢查軸承，必要時更換; 2. 調整氣隙，使之均勻; 3. 校正轉子動平

52、衡; 4. 校直轉軸; 5. 校正重疊鐵心; 6. 重新校正，使之符合規定; 7. 檢修風扇，校正平衡，糾正其幾何形狀; 8. 進行加固; 9. 緊固地腳螺栓; 10.修復轉子繞組; 11.修復定子繞組。 十三、軸承過熱。 1. 潤滑脂過多或過少; 2. 油質不好含有雜質; 3. 軸承與軸頸或端蓋配合不當; 4. 軸承蓋內孔偏心，與軸相擦; 5. 電機與負載間聯軸器未校正，或皮帶過緊; 6. 軸承間隙過大或過小; 十四、電機軸彎曲。 1. 按規定加潤滑油脂(容積的三分之一至三分之二); 2. 更換為清潔的潤滑油脂; 3. 過松可用粘結劑修復; 4. 修理軸承蓋，消除擦點; 5. 重新裝配; 6. 重新校正，調整皮帶張力; 7. 更換新軸承; 8. 矯正電機軸或更換轉子。 十五、電機過熱甚至冒煙。 1. 電源電壓過高，使鐵心發熱大大增加; 2. 電源電壓過低，電機又帶額定負載運行，電流過大使繞組發熱; 3. 定子、轉子鐵心相擦，電機過載或頻繁起動; 4. 籠形轉子斷條; 5. 電機缺相，兩相運行; 6. 環境溫度高，電機表面污垢多，或通風道堵塞; 7. 電機風扇故障，通風不良;