1、東 北 石 油 大 學課 程 設 計課 程 PLC控制系統課程設計 題 目 繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計 院 系 電氣信息工程學院 專業班級 學生姓名 學生學號 指導教師 2011年11月18日東北石油大學課程設計任務書課程 PLC控制系統課程設計題目 繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計專業 姓名 學號 主要內容、基本要求、主要參考資料等主要內容：1 設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等。2 系統有啟動、停止功能。3 運用功能指令進行PLC控制程序設計。4 進行系統調試，實現繞線轉子電動機正逆轉的控制要求基本要求?；疽螅? 在工程設計中，必須嚴格貫徹執行一系列國家技術標準和規定6 邊

2、學習標準和規定邊上機設計7 必須按階段完成任務8 設計完成后交出一份包括上述三個部分符合撰寫規范的設計報告主要參考資料：1陳建明電氣控制與PLC應用，電子工業出版社，20072鄧則名電器與可編程控制器應用技術，機械工業出版社，20053郁漢琪電氣控制與可編程序控制器，東南大學出版社，20034廖常初可編程控制器應用技術，重慶大學出版社，20075汪曉平PLC可編程控制器系統開發實例導航，人民郵電出版社，2004完成期限 2011.11.142011.11.18 指導教師 專業負責人 2011 年 10 月 24 日PLC控制系統課程設計目 錄第1章 繞線轉子電動機的簡單介紹11.1 繞線轉子電

3、動機的基本結構11.2 繞線轉子電動機的工作原理及特點1第2章 控制電動機運行的常用低壓電器介紹22.1 刀開關22.2 按鈕22.3熔斷器22.4交流接觸器22.5中間繼電器32.6熱繼電器32.7行程開關4第3章 系統的硬件設計53.1 主電路圖53.2 繞線轉子異步電動機正反轉的外部接線圖5第4章 系統的軟件設計74.1 順序功能圖的繪制74.2 順序功能圖84.3 梯形圖的設計9課程設計心得11參考文獻12第1章 繞線轉子電動機的簡單介紹1.1 繞線轉子電動機的基本結構電動機是一種把電能轉化為機械能的機械。它的基本原理是利用帶導體和磁場間的香花作用而把電能轉化為機械能。電動機的結構主要

4、包括兩部分：轉子和定子。轉子是電動機的轉動部分，由轉軸作組成。導體繞組的排列方式決定電動機的類型及其特性。電機的結構包括定子和轉子兩部分。定子和轉子之間由空氣隙分開。定子的作用是產生主磁場和在機械上制成電機，它的組成部分有主磁極，機座，端蓋和軸承等，電刷也用電樞座固定在定子上。轉子的作用是產生感應電勢或產生機械轉矩以實現能量的轉換，它的組成部分有電樞鐵心，電樞繞組，軸，風扇。1.2繞線轉子電動機工作原理及特點 當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割

5、定子旋轉磁場而產生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手規則判定）。由于導子導體兩端被短路環短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且

6、電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。 作電動機運行的繞線轉子電動機。繞線轉子電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速，轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產生電磁轉矩，實現能量變換。與繞線電動機相比，繞線轉子電動機運行性能好，并可節省各種材料。按轉子結構的不同，繞線轉子電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉子的異步電動機結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應用，其主要缺點是調速困難。繞線式三相異步電動機的轉子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環、電刷與外部變阻器連接。調節變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調節電動機的轉速。第2章 控制電動機運行的常用低壓電器

7、介紹2.1刀開關刀開關又叫閘刀開關，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，有時也用來控制小容量電動機的直接起動與停機。刀開關由閘刀（動觸點）、靜插座（靜觸點）、手柄和絕緣底板等組成。刀開關的種類很多。按極數（刀片數）分為單極、雙極和三極；按結構分為平板式和條架式；按操作方式分為直接手柄操作式、杠桿 操作機構式和電動操作機構式；按轉換方向分為單投和雙投等。刀開關一般與熔斷器串聯使用，以便在短路或過負荷時熔斷器熔斷而自動切斷電路。刀開關的額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500A以下?？紤]到電機較大的起動電流，刀閘的額定電流值應如下選擇：35倍異步電機額定電流2.2 按鈕

8、按鈕常用于接通、斷開控制電路。按鈕上的觸點分為常開觸點和常閉觸點，由于按鈕的結構特點，按鈕只起發出“接通”和“斷開”信號的作用。2.3熔斷器熔斷器主要作短路或過載保護用，串聯在被保護的線路中。線路正常工作時如同一根導線，起通路作用；當線路短路或過載時熔斷器熔斷，起到保護線路上其他電器設備的作用。熔斷器的結構有管式、磁插式、螺旋式、等幾種。其核心部分熔體（熔絲或熔片）是用電阻率較高的易熔合金制成，如鉛錫合金；或者是用截面積較小的導體制成。熔體額定電流的選擇：1無沖擊電流的場合（如電燈、電爐）；2一臺電動機的熔體：熔體額定電流電動機的起動電流2.5；如果電動機起動頻繁，則為：熔體額定電流電動機的起

9、動電流(1.62)；3幾臺電動機合用的總熔體：熔體額定電流=(1.52.5)容量最大的電動機的額定電流+其余電動機的額定電流之和。2.4 交流接觸器接觸器是一種自動開關，是電力拖動中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類。其中，交流接觸器常用來接通和斷開電動機或其他設備的主電路。接觸器主要由電磁鐵和觸頭兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸引力而動作的。當電磁線圈通電后，吸引山字形動鐵心 (上鐵心)，而使常開觸頭閉合。根據用途不同，接觸器的觸頭分主觸頭和輔助觸頭兩種。輔助觸頭通過的電流較小，常接在電動機的控制電路中；主觸頭能通過較大電流，常接在電動機的主電路中。如CJl0-20型交流接觸器有三個常開

10、主觸頭和四個輔助觸頭 (兩個常開，兩個常閉)。 當主觸頭斷開時，其間產生電弧，會燒壞觸頭，并使電路分斷時間拉長，因此，必須采取滅弧措施。通常交流接觸器的觸頭都做成橋式結構，它有兩個斷點，以降低觸頭斷開時加在斷點上的電壓，使電弧容易熄滅，同時各相間裝有絕緣隔板，可防止短路。在電流較大的接觸器中還專門設有滅弧裝置。 接觸器的電路符號見圖2-1接觸器線圈 主觸頭用于主電路輔助觸頭用于控制電路 圖 2-1 接觸器電路符號在選用接觸器時，應注意它的額定電流、線圈電壓及觸頭數量等。CJl0系列接觸器的主觸頭額定電流有5、10、20、40、75、120A等數種。2.5中間繼電器 中間繼電器的結構與接觸器基本

11、相同，只是體積較小，觸點較多，通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可以用來控制小容量的電動機或其他執行元件。常用的中間繼電器有JZ7系列，觸點的額定電流為5A，選用時應考慮線圈的電壓。2.6 熱繼電器熱繼電器是用來保護電動機，使之免受長期過載危害的繼電器。熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的。圖中熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動機的主電路中的雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數的金屬采用熱和壓力輾壓而成，亦可采用冷結合，其中，下層金屬的膨脹系數大，上層的小。當主電路中電流超過容許值，雙金屬片受熱向上彎曲致使脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸頭斷開。觸頭是接在電動機的控制電路中的，控制電路斷開

12、使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。由于熱慣性，熱繼電器不能作短路保護，因為發生短路事故時，我們要求電路立即斷開，而熱繼電器是不能立即動作的。但是這個熱慣性又是合乎我們要求的，比如在電動機起動或短時過載時，由于熱慣性熱繼電器不會動作，這可避免電動機的不必要的停車。如果要熱繼電器復位，則按下復位按鈕即可。常用的熱繼電器有JR0、JRl0及JRl6等系列。熱繼電器的主要技術數據是整定電流。所謂整定電流，就是熱元件通過的電流超過此值的20%時，熱繼電器應當在20min內動作。JR0一40型的整定電流從0.6A一40A有9種規格。選用熱繼電器時，應使其整定電流與電動機的額定電流基本上一致。2.

13、7 行程開關行程開關結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。用作電路的限位保護、行程控制、自動切換等。第3章 系統的硬件設計3.1主電路圖圖3-1主電路圖3.2 繞線轉子異步電動機正反轉的外部接線圖接線圖如圖所示,NFBON時，指示燈PLl亮。按PB2，電動機正轉全電阻啟動MC3動作，PLl熄滅，PL2閃亮(05 sON，05sOFF) ，10s后換成部分電阻啟動MC3、MCl動作，PL2閃亮，再經10秒后正向運轉MC3、MC2、PL3動作，PL2熄滅，此時按PB3無作用。正轉在啟動中或運轉中，按PBl時電動機立即停止運轉，PLl指示燈亮。按PB3時，電動機逆轉全電阻啟動MC4動作，PLl熄滅，

14、PL2閃亮(05 sON，05sOFF)，10s后換成部分電阻啟動MC4、MCl動作，PL2閃亮，再經10s后逆向運轉MC4、MC2、PL4動作，PL2滅，此時按PB2無作用。逆轉啟動中或運轉中，按PBl時電動機立即停止運轉，PLl指示燈亮。運轉時斷電，如果在5s內恢復供電，電動機維持斷電前的運轉方向，繼續運轉：運轉時斷電，如果在5s后恢復供電，須按PB2或PB3重新啟動電機。熱繼電器動作時，電動機停止運轉，Bz響。熱繼電器復位后，BZ停響，恢復正常操作狀態。圖3-2繞線轉子異步電動機正反轉的外部接線圖第4 章 系統的軟件設計4.1 順序功能圖的繪制順序功能圖（SFC）是描述控制系統的控制過程

15、、功能和特性的一種圖形，也是設計PLC的順序控制程序的有力工具。順序功能圖主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作構成。表4-1 狀態表序號步名編程元件進入該步的信號動作1初始步M1M8002=1,X0=1Y5=12正轉全電阻啟動步M2X2=1,X6=0,X1=0,T0=0Y3=1,Y6=1,T1通3正轉部分電阻啟動步M3T1=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y1=1,Y6=1T2接通4正轉步M4T2=1,X6=0,X1=0, T0=0Y3=1,Y2=1,Y7=15逆轉全電阻啟動步M5X3=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y6=1,T3通6逆轉部分電阻啟動步M6T3=1

16、,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y1=1,Y6=1T4接通7逆轉步M7T4=1,X6=0,X1=0, T0=0Y4=1,Y2=1,Y10=18報警步M8X6=1Y11=19停止步M9X1=1Y5=110斷電保持步T0X0=0T0定時5秒依據設計要求，把整個過程分為十步。M1起始步，M2、M3、M4分別為正轉的全電阻啟動、部分電阻啟動、正轉運行；M5、M6、M7分別為逆轉的全電阻啟動，部分電阻啟動、逆運行；M8為熱繼電器動作時，電動機停止運轉，Bz響。由Y5表示L1燈,Y6表示PL2燈,Y7表示PL3動作,Y10表示PL4動作，Y11表示喇叭BZ.T1、T2、T3、T4均表示計時10秒

17、。T100、T101表示閃爍燈Y6計時繼電器。用X0表示NFB，Y1、Y2、Y3、Y4分別表示MC1、MC2、MC3、MC4，X6為“1”狀態時，表示熱繼電器動作，X1為點動開關PB1,X2為點動開關PB2，X3為點動開關PB3，X0為保持開關NFB。其順序功能圖如下圖（4-2）。4.2順序功能圖 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

18、=0Y5T1、Y3、Y6T2、Y3、Y6、Y1Y3、Y7、Y2T3、Y4、Y6T4、Y4、Y6、Y1Y4、Y10、Y2X1=1X1=1Y111圖4-2順序功能圖4.3梯形圖的設計0.09 0.00 0.02 0.05 0.08 1.00 0.080.010.01 0.02 0.00 0.03 0.06 0.10 1.02 0.02 1.10 0.02 0.01 0.00 0.03 0.06 0.10 1.03 0.03 1.12 1.11 0.03 0.02 0.00 0.09 0.06 0.10 1.04 0.04 1.17 1.12 0.01 0.03 0.11 0.06 0.00 0.1

19、0 1.05 0.05 1.13 0.05 0.03 0.00 0.07 X006 0.10 1.06 0.06 1.10 1.01 0.06 0.04 0.00 0.09 0.12 0.10 1.07 0.07 1.10 1.12 0.00 1.15 0.01 0.12 0.09 1.08 0.08 1.11 0.04 0.11 0.01 1.09 0.07 0.10 0.08 0.10 0.02 1.13 0.03 0.04 0.05 1.14 0.06 0.07 0.02 0.01 1.15 0.03 0.05 0.06 T100 1.16 1.06 0.01 1.17 0.08 0.0

20、9 課程設計心得在沒有做實踐設計以前，我對知識的撐握都是思想上的，對一些細節不加重視，當把自己想出來的程序運用到PLC中的時候，問題出現了，結果和要求的結果不相符合。通過本次繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計，看到了實踐與理論的差距，我熟悉了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我的理論知識，工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。從動手調試的過程中，增加了我們對這項技術的了解，使我們體會到了只有好好學習，才能解決問題，才能讓我們更能站在工作崗位上。作為學生面對的無非是同學、老師、家長，而工作后就要面對更為復雜的關系。無論是和領導、同事還是客戶接觸，都要做到妥善處理，要多溝通，并要設身處地從對方角度換