1、 信息與電氣工程學院課程設計說明書（2010/2011學年第一學期）課程名稱 ： 可編程控制器應用 題 目 ： 繞線式異步電動機轉子串電阻起動制動控制系統設計 專業班級 ： 電氣07-1班 學生姓名 ： 丁海杰 學 號： 070060114 指導教師 ： 岑毅南、安憲軍等 設計周數 ： 兩 周 設計成績 ： 2011 年 1月14 日目       錄1、課程設計目的*22、課程設計具體要求*23、課程設計正文*2 3.1 PLC硬件設計*23.1.1 S7200PLC簡介*23.1.2 方案設計*33.1.3原理圖*43.2 PLC軟件設計*53.2.

2、1 系統分析和設計*53.2.2 系統調試*53.2.3 系統實施及程序*63.3 監控組態軟件設計*10 3.3.1 監控界面*104、課程設計總結*115、參考文獻*11一.設計目的1、 掌握s7-200系列可編程控制器硬件電路的設計方法。2、 熟練使用s7-200系列可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制器軟件程序的設計思路和梯形圖的設計方法。3、 掌握s7-200系列可編程控制器程序的應用系統的調試、監控、運行方法。4、 掌握組態軟件的使用，實現上位機與下位機的通信，了解工業控制的實時監控。4、 通過課程設計使學生能熟練掌握數據的查詢（圖書、網絡），PLC課程與監控組態課程所獲知識在工

3、程設計工作中綜合地加以應用，使理論知識和實踐結合起來。二.設計要求1.異步電動機控制裝置設計異步電動機控制裝置的硬件組成：異步電動機控制裝置由繞線式異步電動機、PLC、5段電阻、制動閘等部件組成。2. 異步電動機控制要求：1）按下正向起動按鈕,電機在轉子串入所有5段電阻的情況下正相序接通主電源開始起動。同時給制動閘通電松閘。2）分別按照5.4.3.2.1秒的時間間隔切除第1-5段電阻。3）按下停車按鈕，電機轉子串入所有電阻，切斷主電源。4）經過消弧時間1秒鐘后，接通定子回路的直流電源，開始動力制動。5）動力制動2秒鐘后，切除第一段電阻。6）再過2秒鐘，切斷動力制動電源，同時切斷制動閘電源。7）

4、按下反向起動按鈕以及停止按鈕后，控制過程與上述（1）-（6）類似。8）正反向運轉的切換必須經過停車按鈕及停車過程。9）正反向接觸器以及動力制動接觸器之間要互鎖，要考慮消弧時間。3. 監控要求： 在完成可編程控制器為下位機的相關程序控制基礎上，用組態軟件編程實現上位機的控制及其相關監控界面。三. 課程設計正文3.1PLC硬件設計3.1.1 S7200PLC簡介PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關

5、設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計,采用循環掃描的工作方式。組態軟件是完成數據采集與過程控制的專用軟件，它以計算機為基本工具，為實施數據采集、過程監控、生產控制提供了基礎平臺和開發環境。3.1.2 方案設計概述該系統有3個輸入點，分別為正向啟動、反向啟動、停車按鈕，9個輸出點，分別為正轉，反轉，控制第一段電阻切除接觸器，控制第二段電阻切除接觸器，控制第三段電阻切除接觸器，控制第四段電阻切除接觸器，控制第五段電阻切除接觸器，制動閘電源接觸器，直流制動電源接觸器。按下正轉或反轉啟動按鈕，電機在轉子串入所有5段電阻的情況下接通主電源，開始啟動，同時制動閘通電松閘。然

6、后5段電阻按照一定時間間隔逐級切斷，需要5個延時接通定時器來控制。按下停車按鈕，電機轉子串入所有5段電阻，斷開主電源。消弧1秒后，接通定子回路直流電源，需要一個延時接通定時器，再開始動力制動，制動2秒后，切除第一段電阻，再過2秒，切斷動力制動電源和制動閘電源。時間段通過延時接通定時器來控制。正反向接觸器以及動力制動接觸器之間有互鎖。2.PLC選型及IO地址分配PLC選型 在該電動機系統中，所用到的輸入點數有3個，輸出點數有9個，由于在選擇PLC型號時須留有一定的裕量，經查資料可知CPU224輸入點數為14個，輸出點數有10個，故選擇型號為PLC S7200系列中的CPU224。(2)IO地址分

7、配表模塊號輸入端子號輸出端子號輸入端地址輸出端地址說明功能介紹CPU224S1I0.0正轉起動按鈕啟動電動機正轉S2I0.1反轉起動按鈕啟動電動機反轉S3I1.0停車按鈕使電動機停車KM1Q0.0正轉接觸器接通后電動機的正轉KM2Q0.1反轉接觸器接通后電動機的反轉KM4Q1.0制動閘接觸器通電松閘KM5Q0.2第一段電阻R1與電動機轉子串接KM6Q0.3第二段電阻R2KM7Q0.4第三段電阻R3KM8Q0.5第四段電阻R4KM9Q0.6第五段電阻R5KM3Q0.7動力制動電源動力制動3.1.3原理圖（硬件）接觸器電氣控制圖KM1KM2KM4KM3R1R3R2R4R5KM5KM6KM7KM8K

8、M9Y AM3FRQSFU1FU2FU31L 0.0 0.1 0.2 0.3 . 2L 0.4 0.5 0.6 . 3L 0.7 1.0 1.1 N L1 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+CPU 224DC24V正向啟動按鈕S1反向啟動按鈕S2停止按鈕S3正轉KM1反轉KM2制動閘KM4KM6KM7KM8KM9 KM3 KM0.3KM5Plc控制輸出輸入接線圖3.2 PLC軟件設計3.2.1 系統分析及設計本課題是通過PLC來實現繞線式異步電動機轉子串電阻啟動制動控制系統設計。本系統有3個輸入點

9、，分別為電動機正向啟動按扭、反向啟動按扭、停車按扭；9個輸出點，分別為正轉、反轉、制動閘電源、動力制動電源以及控制轉子電阻切除的5個控制量。通過PLC軟件編程來實現電動機正、反向轉子串電阻降級啟動以及停車制動控制。3.2.2 系統調試當PLC軟件程序編制結束且軟件調試成功后，進行系統調試。按照正常的控制步驟分階段將各個控制步驟逐一進行測試，確保每個環節正常無誤。然后進行整個控制過程的連貫運行。當一切測試正常后，再進行模擬故障告警情況的調試。當所有測試均正常后，系統調試結束3.2.3 系統實施及程序系統流程圖電機在轉子串入所有五段電阻情況下啟動，制動閘通電松閘分時段切除五段電阻延時按下停車按鈕電

10、機轉子串入所有5段電阻斷開主電源消弧一秒接通定子回路直流電源延時兩秒切除第一段電阻延時兩秒切斷動力制動電源和制動閘電源電動機停車，正向或反向啟動系統源程序3.3.1監控界面四.課程設計總結通過近2周的努力我們的課程設計終于完成了，可以實現所提出的要求。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，要學習的東西還很多。但經過這次的設計我最大的收獲是體會到了梯形圖的編程思想及對PLC端口的配置。另一個大的收獲是團隊的合作，通過一個團隊的合作我們圓滿的完成了任務。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中使我大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。五.參考文獻1柴瑞娟 陳海霞編.西門子PLC編