1、_作業名稱： PLC 控制電動機正反轉指導老師：周力班級：機械2093姓名：張悅學號： 3092101318精品資料_2012 年5月摘要三相異步電動機一般采用降壓起動、能耗制動。針對傳統的繼電器一接觸器控制的降壓起動、 能耗制動方法存在的不足， 將OMRON 公司的 CPM2* 型可編程序控制器 (PLC) 與接觸器相結合， 用于三相異步電動機的 Y一降壓起動、能耗制動控制，改進后的方法克服了傳統方法手工操作復雜且不夠可靠的缺點，控制簡單易行。關鍵詞：三相異步電動機；PLC 控制系統；Abstrcutthe Three-phase asynchronous motor step-down s

2、tart, generally USES thebraking energy. In traditional relay a contact device control step-down startbraking energy, the shortcomings of the methods, the company will CPM2 *type OMRON PLC and contactor, combining for three-phase asynchronousmotor step-down start a train of Y, braking energy control,

3、 the improvedmethod can overcome the disadvantage of traditional method manualoperation complex and not reliable enough shortcomings, simple and easy tocontrol.精品資料_Key words: the three-phase asynchronous motor; PLC control system前言可編程控制器（ PLC ）是以微處理器為核心，將自動控制技術、計算機技術和通信技術融為一體而發展起來的嶄新的工業自動控制裝置。目前PLC

4、 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 已躍居工業自動化三大支柱的首位。生產機械往往要求運動部件可以實現正反兩個方向的起動，這就要求拖動電動機能作正、反向旋轉。由電機原理可知，改變電動機三相電源的相序，就能改變電動機的轉向。按下正轉啟動按鈕SB1 ，電動機正轉運行，且KM1,KMY接通。 2s 后 KMY 斷開， KM接通，即完成正轉啟動。按下停止按鈕SB2 ，電動機停止運行。按下反轉啟動按鈕SB3 ，電動機反轉運行，且KM2,KMY接通。2s 后 KMY 斷開， KM接通，即完成反轉啟動。設計三相異步電動機一般采用降壓起動、能耗制動。針對傳統的繼電器一接觸器控制

5、的降壓起動、能耗制動方法存在的不足，將OMRON 公司的 CPM2* 型可編程序控制器 (PLC) 與接觸器相結合， 用于三相異步電動機的Y 一降壓起動、能耗制動控制，改進后的方法克服了傳統方法手工操作復雜且不夠可靠的缺點，精品資料_控制簡單易行。三相交流異步電動機是應用最為廣泛的電氣設備，但它直接起動時產生的電流擊和轉矩沖擊會對電網、 電動機本身及其負載機械設備帶來不利影響，因此常常采用降壓起動。一般有四種方式。即定子回路串電阻起動、Y 一降壓起動、自耦變壓器起動和延邊三角形起動，其中Y 一降壓起動簡單經濟，使用比較普遍。傳統的 Y 一降壓起動采用繼電器一接觸器控制，但由于其操作復雜、可靠性

6、低等缺點，必將被PLC 控制所取代。目錄摘要2前言3第一章PLC 概述精品資料_1.1PLC 的產生51.2PLC 的定義51.3PLC 的特點及應用51.4PLC 的基本結構7第二章硬件設計2.1、控制要求92.2、資源分配表92.3、I/O 接線圖92.4、時序圖 /順序功能圖 /電氣原理圖102.5、軟件設計（梯形圖）112.6、調試過程12第三章三相異步電動機控制設計3.1電動機可逆運行控制電路133.2啟動時就星型接法 30秒后轉為三角形運行直到停止反之亦然 153.3.三相異步電動機正反轉PLC 控制的梯形圖、指令表173.4三相異步電動機正反轉PLC 控制的工作原理183.5指令

7、的介紹19小結21參考文獻22精品資料_第一章PLC 概述1.1PLC 的產生1969 年，美國數字設備公司（DEC ）研制出了世界上第一臺可編程序控制精品資料_器，并應用于通用汽車公司的生產線上。當時叫可編程邏輯控制器PLC（ Programmable Logic Controller ），目的是用來取代繼電器，以執行邏輯判斷、計時、計數等順序控制功能。緊接著，美國 MODICON 公司也開發出同名的控制器， 1971 年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制成了日本第一臺可編程控制器。 1973 年，西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。隨著半導體技術，尤其是微處理器和微型計算機技術的

8、發展，到70 年代中期以后，特別是進入 80 年代以來， PLC 已廣泛地使用 16 位甚至 32 位微處理器作為中央處理器， 輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規模甚至超大規模的集成電路，使 PLC 在概念、設計、性能價格比以及應用方面都有了新的突破。這時的 PLC 已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時具有數據處理、PID 調節和數據通信功能，稱之為可編程序控制器（ProgrammableController ）更為合適，簡稱為 PC ，但為了與個人計算機（Persona1Computer ）的簡稱 PC 相區別，一般仍將它簡稱為PLC （Programmable Logic Controll

9、er）。1.2PLC 的定義“可編程控制器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。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲和執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都按易于與工業系統聯成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。”可編程序控制器是應用面最廣、功能強大、 使用方便的通用工業控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經成為了當代工業自動化的主要支柱之一。精品資料_1.3 PLC 的特點及應用1） PLC 特點（ 1）編程簡單，使用方便梯形圖是使用得最多的可編程序控

10、制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎的電氣技術人員只要很短的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，。（ 2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性可編程序控制器產品采用模塊化形式， 配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應工藝條件的變化，具有很好的柔性。（ 3）功能強，擴充方便，性能價格比高可編程序控制器內有成百上千個可供

11、用戶使用的編程元件，有很強的邏輯判斷、數據處理、 PID 調節和數據通信功能，可以實現非常復雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴展單元即可， 擴充非常方便。 與相同功能的繼電器系統相比，具有很高的性能價格比。（ 4）控制系統設計及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統的配線比較少得多， 故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時間，開關柜體積縮小，節省大量的費用。可編程序控制器有較強的帶負載能力、 可以直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。 一般可用接線端子連接外部接線。 可編程序控制器的故障率很低， 且有完善的自診斷和顯精品資料_示功能，便于迅速地排除故障。（ 5）可

12、靠性高，抗干擾能力強可編程序控制器是為現場工作設計的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調整與保護、隔離、后備電池等，例如，西門子公司S7-200 系列 PLC 內部 EEPROM 中，儲存用戶原程序和預設值在一個較長時間段（ 190 小時），所有中間數據可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數據能保存200 天。軟件措施如故障檢測、信息保護和恢復、警戒時鐘，加強對程序的檢測和校驗。從而提高了系統抗干擾能力，平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業生產現場，可編程序控制器已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。（ 6）

13、體積小、重量輕、能耗低，是“機電一體化”特有的產品。2） PLC 應用目前，可編程序控制器已經廣泛地應用在各個工業部門。隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍還在不斷擴大，主要有以下幾個方面：（ 1） 邏輯控制可編程序控制器具有“與”、“或、“”非”等邏輯運算的能力，可以實現邏輯運算，用觸點和電路的串、并聯，代替繼電器進行組合邏輯控制， 定時控制與順序邏輯控制。數字量邏輯控制可以用于單臺設備， 也可以用于自動生產線， 其應用領域最為普及，包括微電子、家電行業也有廣泛的應用。（ 2） 運動控制可編程序控制器使用專用的運動控制模塊，或靈活運用指令， 使運動控制與順序控制功能有機地結合在一起。隨著變頻

14、器、 電動機起動器的普遍使用， 可編程序精品資料_控制器可以與變頻器結合， 運動控制功能更為強大， 并廣泛地用于各種機械， 如金屬切削機床、裝配機械、機器人、電梯等場合。（ 3） 過程控制可編程序控制器可以接收溫度、 壓力、流量等連續變化的模擬量， 通過模擬量 I/0模塊，實現模擬量 (Analog) 和數字量 (Digital) 之間的 A/D 轉換和 D/A 轉換，并對被控模擬量實行閉環PID （比例 -積分 -微分）控制。現代的大中型可編程序控制器一般都有PID 閉環控制功能，此功能已經廣泛地應用于工業生產、加熱爐、鍋爐等設備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業。（ 4） 數據

15、處理可編程序控制器具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、 分析和處理。 這些數據可以是運算的中間參考值， 也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置， 或者將它們保存、 打印。數據處理一般用于大型控制系統， 如無人柔性制造系統， 也可以用于過程控制系統， 如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。（ 5） 構建網絡控制可編程序控制器的通信包括主機與遠程I/0 之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設備(如計算機、變頻器 )之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統。當然，并非

16、所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應根據系統的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務，又可節省資金。精品資料_1.4PLC 的基本結構可編程序控制器簡稱為PLC（ Programmable Logic Controller）主要由 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖一所示）圖一 PLC 控制系統示意圖可編程序控制器實際上是一種工業控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲器（ RAM 和 EPROM ）、輸入 /輸出模塊（簡稱I/O 模塊）、編程器和電源五大部分組成。1）CPU 模塊CPU 模塊又

17、叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU ）和存儲器組成。 CPU 的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：（1）輸入處理：將現場的開關量輸入信號和數據分別讀入輸入映像寄存器和數據寄存器。（2）程序執行：逐條讀入和解釋用戶程序，產生相應的控制信號去控制有精品資料_關的電路，完成數據的存取、 傳送和處理工作， 并根據運算結果更新各有關寄存器的內容。（3）輸出處理：將輸出映像寄存器的內容送給輸出模塊，去控制外部負載。2） I/O 模塊I/O 模塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和CPU 模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：

18、 一類是從按鈕、選擇開關、數字開關、限位開關、接收開關、關電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、 熱電偶、測速發電機、 各種變送器提供的連續變化的模擬量輸入信號。可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節閥、調速裝置等執行器， 可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。CPU 模塊的工作電壓一般是5V ，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流 24V 和交流 220V 。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU 模塊不能直接與外部輸入 /輸出裝置相連。

19、 I/O 模塊除了傳遞信號外， 還有電平轉換與噪聲隔離的作用。3） 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外， 還可以用來監視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態。編程器可以永久地連續在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。 一般只在程序輸入、 調試階段和檢修時使用， 一臺編程器可供多臺精品資料_可編程序控制器公用。4）開關量 I/O 模塊開關量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態。電壓等級有直流5V ，12V ，24V ， 48V 和交流 110V ，220V 等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V ，高電壓為70256

20、V ，頻率為4763HZ 。各 I/O 點的通 /斷狀態用發光二極管或其它元件顯示在面板上，外部 I/O 接線一般接在模塊的接線端子上， 某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關量I/O 模塊可能 4，8，16，32，64 點。精品資料_第二章硬件設計2.1、控制要求對于較大容量的交流電動機，啟動是可采用Y-降壓啟動。電動機開始啟動是形連接，延時一定時間后，自動切換到Y 形連接運行。 Y- 轉換用兩個接觸器切換完成，由 PLC 輸出點控制。正轉時按下反轉開關無反應，按下停止按鈕，電動機停止轉動，按下反轉按鈕，啟動Y 形連接。此時按下正轉按鈕系統無

21、反應。2.2、資源分配表輸入設備PLC輸出設備PLC代號功能輸入繼電器代號功能輸出繼電器SB1正傳按鈕I0.0KM1主接觸器Q0.0SB2停止按鈕I0.1KM2Y 接觸器Q0.2SB3反轉按鈕I0.3FR過載保護I0.2KM3接觸器Q0.12.3、I/O 接線圖精品資料_電 源KM1KM2AC220V1L0.00.10.20.3NCPU 226 AC/DC/RALAY1M0.00.10.20.32M0.4MSB1SB2FR2.4、時序圖 /順序功能圖 /電氣原理圖精品資料_QFSKMFKMR3MKM2Y32.5、軟件設計（梯形圖）精品資料_2.6、調試過程首先進行編寫程序，下載，然后再接線，然

22、后在打開開關，進行調試，看是否能達到要求，如果出現問題，在檢查接線問題， 如果沒有問題在看程序， 是否正確，如果沒有達到要求在進行調試，當按下按鈕SB1 ，形接通，5S 后接通，Y 形斷開，再按下 SB1 無反應。按下按鈕SB3 ，Y 形形斷開。按下 SB2 ， Y 型接通；再按下 SB1 無反應。系統調試分幾種情況：硬件調試：接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否接觸良好。軟件調試：按要求輸入梯形圖， 檢查后編譯通過， 在線工作后把程序寫入可編程序控制器的程序存儲區。運行調試：在硬件調試和軟件調試正確的基礎上，使 PLC 進入運行狀態，觀察運行情況，看是否能夠實現正反轉、快速、中

23、速、慢速、單步、定步控制。精品資料_根據以上調試情況，此電機控制系統設計符合控制要求。通過調試找出問題的所在， 相應的修改程序。 在編程過程中難免會有不足之處，因此通過調試，再修改程序可以更好實現相應的功能。例如原來我用PO1 、PO2 、PO3 來控制電機運行的快速、中速、慢速，發現按鈕不能自鎖，后來通過 20.00 、 20.01 、20.02 三個中間繼電器，并補充了一些程序實現了自鎖功能。精品資料_第三章三相異步電動機控制設計為了使電動機能夠正轉和反轉，可采用兩只接觸器KM1 、KM2 換接電動機三相電源的相序， 但兩個接觸器不能吸合， 如果同時吸合將造成電源的短路事故，為了防止這種事

24、故， 在電路中應采取可靠的互鎖， 上圖為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動機正、反兩方向運行的控制電路。精品資料_3.1電動機可逆運行控制電路圖三 電動機可逆運行控制電路線路分析如下：（1） 正向啟動：1、合上空氣開關 QF 接通三相電源2、按下正向啟動按鈕SB3 ，KM1 通電吸合并自鎖， 主觸頭閉合接通電動機，電動機這時的相序是L1 、L2 、L3，即正向運行。（2） 反向啟動：1、合上空氣開關 QF 接通三相電源2、按下反向啟動按鈕SB2 ，KM2 通電吸合并通過輔助觸點自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動機三相的電源相序，這時電動機的相序是L3、L2、L1，即反向運行。（3）互鎖環節：具有禁止功

25、能在線路中起安全保護作用。精品資料_1、接觸器互鎖： KM1 線圈回路串入 KM2 的常閉輔助觸點， KM2 線圈回路串入 KM1 的常閉觸點。當正轉接觸器KM1 線圈通電動作后， KM1 的輔助常閉觸點斷開了 KM2 線圈回路，若使KM1 得電吸合，必須先使KM2 斷電釋放，其輔助常閉觸頭復位，這就防止了KM1 、KM2 同時吸合造成相間短路，這一線路環節稱為互鎖環節。2、按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕 SB2 、SB3 都具有一對常開觸點，一對常閉觸點，這兩個觸點分別與KM1 、KM2 線圈回路連接。例如按鈕 SB2 的常開觸點與接觸器KM2 線圈串聯，而常閉觸

26、點與接觸器 KM1 線圈回路串聯。按鈕SB3 的常開觸點與接觸器KM1 線圈串聯，而常閉觸點壓 KM2 線圈回路串聯。這樣當按下SB2 時只能有接觸器KM2 的線圈可以通電而 KM1 斷電，按下 SB3 時只能有接觸器KM1 的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時按下SB2 和 SB3 則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。（4）電動機的過載保護由熱繼電器FR 完成。精品資料_圖四電動機可逆運行控制電路的調試1、檢查主回路路的接線是否正確，為了保證兩個接觸器動作時能夠可靠調換電動機的相序，接線時應使接觸器的上口接線保持一致，在接觸器的下口調相。2、檢查接線無誤后，通電試驗，通電試驗

27、時為防止意外，應先將電動機的接線斷開。（5）故障現象預處理；1、不啟動；原因之一，檢查控制保險FU 是否斷路，熱繼電器FR 接點是否用錯或接觸不良， SB1 按鈕的常閉接點是否不良。原因之二按紐互鎖的接線有誤。2、起動時接觸器“叭噠”就不吸了；這是因為接觸器的常閉接點互鎖接線有錯，將互鎖接點接成了自己鎖自己了，起動時常閉接點是通的接觸器線圈的電吸精品資料_合，接觸器吸合后常閉接點又斷開，接觸器線圈又斷電釋放， 釋放常閉接點又接通接觸器又吸合，接點又斷開，所以會出現“叭噠”接觸器不吸合的現象。3、不能夠自鎖一抬手接觸器就斷開，這是因為自鎖接點接線有誤。3.2 啟動時就星型接法30 秒后轉為三角形

28、運行直到停止反之亦然1用 PLC 實現 Y- 起動的可逆運行電動機控制電路。如圖1 所示，其控制要求如下：（1）按下正轉按鈕SB1 ，電動機以 Y-方式正向起動， Y 形聯結運行 30s后轉換為形運行。按下停止按鈕SB3 ，電動機停止運行。（2）按下反轉按鈕SB2 ，電動機以 Y-方式反向起動， Y 形聯結運行 30s后轉換為形運行。按下停止按鈕SB3 ，電動機停止運行。L1 L2 L3KM1KM2Y0Y1KHKM 4M1Y33 KM 3Y2圖五Y-起動的可逆運行電動機控制電路試列出 I/O 分配表、編寫梯形圖并上機運行調試。2用 PLC 實現電動機反接制動控制電路。如圖六所示，其工作原理如下

29、：精品資料_（1）按下正向起動按鈕SB2 ，運行過程如下：中間繼電器KA1 線圈得電，KA1 常開觸點閉合并自鎖，同時正向接觸器KM1 得電，主觸點閉合，電動機正向起動；在剛起動時未達到速度繼電器KV 的動作轉速，常開觸點 KS-Z 未閉合，中間繼電器 KA3 斷電，KM3 也處于斷電狀態， 因而電阻 R 串在電路中限制起動電流；當轉速升高后， 速度繼電器動作， 常開觸點 KS-Z 未閉合，KM3 線圈得電，其主觸點短接電阻R，電動機起動結束。（2）按下停止按鈕 SB1 ，運行過程如下：中間繼電器KA1 線圈失電， KA1常開觸點斷開接觸器KM3 線圈電路，電阻 R 再次串在電動機定子電路限制

30、電流；同時， KM1 線圈失電，切斷電動機三相電源；此時電動機轉速仍然較高，常開觸點 KS-Z 仍閉合，中間繼電器KA3 線圈也還處于得電狀態，在KM1 線圈失電的同時又使得KM2 線圈得電，主觸點將電動機電源反接，電動機反接制動，定子電路一直串聯有電阻R 以限制制動電流；當轉速接近零時，速度繼電器常開觸點 KS-Z 斷開， KA3 和 KM2 線圈失電，制動過程結束，電動機停轉。（3）按下反向起動按鈕SB3 ，運行過程如下：如果正處于正向運行狀態，反向按鈕 SB3 同時切斷 KA1 和 KM1 線圈；然后中間繼電器 KA2 線圈得電，KA2常開觸點閉合并實現自鎖，同時正向接觸器KM2 得電，主觸點閉合，電動機反向起動；由于原來電動機處于正向運行，所以首先制動。制動結束后，反向速度在未達到速度繼電器KV 的動作轉速時，常開觸點 KS-F 未閉合，中間繼電器 KA4斷電， KM3 也處于斷電狀態，因而電阻R 仍串在電路中限制起動電流；當反向轉速升高后，速度繼電器動作，常開觸點KS-F 閉合， KM3 線圈得電，其主觸點短接電阻 R，電動機反向起動結束。反向制動過程與正向制動過程類似。精品資料_L1L2L3QSFU2FRFU 1SB1KM 1KM 2SB2KA 1KA1 KA4KA 2KA 2 KA3>K