1、目 錄第 1 章 引言 .1第 2 章 繞線轉子電動機正逆轉控制系統總體方案設計 .22.1 繞線轉子電動機正逆轉控制系統硬件組成 .22.2 繞線轉子電動機正逆轉控制方法分析 .22.3 繞線轉子電動機正逆轉控制系統 I/O 分配 .42.4 繞線轉子電動機正逆轉控制系統接線圖設計 .4第 3 章 繞線轉子電動機正逆轉控制系統梯形圖程序設計 .53.1 繞線轉子電動機正逆轉控制程序流程圖設計 .53.2 繞線轉子電動機正逆轉控制程序時序圖設計 .63.3 繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計思路 .6第 4 章 繞線轉子電動機正逆轉上位監控系統設計 .74.1 PLC 與上位監控軟件通訊 .74

2、.2 上位監控系統組態設計 .74.3 實現的效果 .10第 5 章 繞線轉子電動機正逆轉系統調試及結果分析 .125.1 繞線轉子電動機正逆轉控制系統調試及解決的問題 .12課程設計心得 .13參考文獻 .14附錄 .15江西理工大學應用科學學院課程設計1第一章第一章 引言引言二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC 得到了快速發展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC 的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關量處理的

3、基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發揮著十分重要的作用。繞線轉子電動機在原理上相當于普通的異步電動機，結構上有所區別，就是其轉子是由分布式的繞組構成。如果把轉子上的繞組在集電環處短接，這個電動機（用法上）就是一個普通的籠式異步電動機了。繞線式異步電動機的使用，一般是在一些需要較大啟動轉矩的場合，比如吊車（起重機） 。它的原理就是改變轉子繞組的電阻，以改變異步電動機的轉差率，從而改變電動機的轉矩的。它的定子直接接在三相交流電源上，而轉子繞組一般串聯上一定阻值的可變電阻上。當電動機啟動時，可變電阻的阻值為最大值，在啟動完成后，通

4、過調節該阻值，最終使得該阻值為零。可變電阻值的選擇，與電動機的轉子繞組、電動機設計的啟動轉矩大小等均有關系。本課題的設計目的：對繞線轉子電動機進行正逆轉的控制。設計內容：繞線轉子電動機總體方案的設計，系統梯形圖程序設計，上位監控系統設計，調試。方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計2第第 2 2 章章 繞線轉子電動機正逆轉控制系統總體方案設計繞線轉子電動機正逆轉控制系統總體方案設計2.12.1 繞線轉子電動機正逆轉控制系統硬件組成繞線轉子電動機正逆轉控制系統硬件組成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

5、護線路上其他電器設備的作用。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，

6、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。中間繼電器的結構與接觸器基本相同，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。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

7、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，控制電路斷開使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。2.22.2 繞線轉子電動機正逆轉控制方法分析繞線轉子電動機正逆轉控制方法分析NFB ON 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

8、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，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

9、復正常操作狀態。江西理工大學應用科學學院課程設計3主電路圖如下圖所示。圖 2-1 主電路圖（1）圖 2-1 主電路圖圖 2-2 主電路圖（2）方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計4圖 2-2 主電路圖（2）2.32.3 繞線轉子電動機正逆轉控制系統繞線轉子電動機正逆轉控制系統 I/OI/O 分配分配繞線轉子電動機正逆轉控制系統的 I/O 分配如下:輸入：NBF：I0.1， 輸出：PL1:Q0.0， PB1:I0.2， MC3:Q0.1， PB2:I0.3， MC1:Q0.2， PB3:I0.4。 MC2：Q0.3, MC6:Q0.4, MC4:Q0.5， MC5:Q0.6， PL2:Q0.

10、7。2.42.4 繞線轉子電動機正逆轉控制系統結線圖設計繞線轉子電動機正逆轉控制系統結線圖設計繞線轉子電動機正逆轉控制系統結線圖如下圖所示。圖 2-3 繞線轉子電動機正逆轉控制系統結線圖江西理工大學應用科學學院課程設計5第第 3 3 章章 繞線轉子電動機正逆轉控制系統梯形圖程序設計繞線轉子電動機正逆轉控制系統梯形圖程序設計3.13.1 繞線轉子電動機正逆轉控制程序流程圖設計繞線轉子電動機正逆轉控制程序流程圖設計否是否是是圖 3.1 繞線轉子電動機正逆轉控制流程圖開始開始輸入控制模塊輸出控制模塊轉子是否正轉取反轉起始地址中斷指向下一個控制模塊5s 內是否可以恢復供電熱繼電器是否工作取正轉起始地址

11、重新啟動停轉和報警熱繼電器復位方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計63.23.2 繞線轉子電動機正逆轉繞線轉子電動機正逆轉控制程序時序圖設計控制程序時序圖設計PL1PL2PL3PL4圖 3-2 繞線轉子電動機正逆轉控制程序時序圖3.33.3 繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計思路繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計思路依據設計要求，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

12、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。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。江西理工大學應用科學學院課程設計7第第 4 4 章章 繞線轉子電動機正逆轉監控系統設計繞線轉子電動機正逆轉監控系統設計4.14.1 PLCPLC 與上位監控軟件通訊與上位監控軟件通訊實驗室仿真，利用了 O

13、MRON 的 PLC 進行仿真。接好線路,按下 SFB,X1 來信號,Y5 信號輸出,PL1 燈亮,按下 PB2,即給 X2 來一個脈沖信號,PL2 燈閃亮，說明 MC3 動作，正轉全電阻啟動。然后定時十秒后，Y3/Y1 都有輸出，說明 MC3/MC1 動作，半電阻啟動 PL2 繼續閃亮，再過十秒，Y3/Y2 有輸出，說明 MC3/MC2 動作，電動機正轉運行，此時按下 PB3 沒變化。按下 PB1，即給 X1 一個脈沖，Y5 亮，即停止運轉。按下 PB3，即 X3 來個脈沖,Y3/Y6 有輸出,即 MC4 動作,PL2 閃亮, 說明逆轉全電阻啟動。然后定時十秒后，Y4/Y1 都有輸出，說明

14、MC4/MC1 動作，半電阻啟動 PL2 繼續閃亮，再過十秒，Y4/Y2 有輸出，說明 MC3/MC2 動作，電動機逆轉運行，此時按下 PB2 沒變化。按下 PB1, 即給 X1 一個脈沖，Y5 亮，即停止運轉。如果運轉時斷電，即 X0 有脈沖信號,T0 開始定時,如果在 5s 內恢復供電，T0 被復位,系統繼續工作, 如果在 5s 后恢復供電，須按 PB2 或 PB3 重新啟動電機重新啟動。如果熱繼電器動作時，即 X6 來脈沖,電動機停止運轉，Y11 有輸出,即發出警報,喇叭Bz 響,熱繼電器復位后，BZ 停響，恢復正常操作狀態。4.24.2 上位監控系統組態設計上位監控系統組態設計 繞線轉

15、子電動機正逆轉控制梯形圖如下圖所示。圖 4-1（1） 繞線轉子電動機正逆轉控制梯形圖方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計8圖 4-1（2） 繞線轉子電動機正逆轉控制梯形圖江西理工大學應用科學學院課程設計9圖 4-1（3） 繞線轉子電動機正逆轉控制梯形圖方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計10圖 4-1（4） 繞線轉子電動機正逆轉控制梯形圖4.34.3 實現的效果實現的效果按下 SFB,PL1 燈亮,按下 PB2,PL2 燈閃亮，C3 動作，正轉全電阻啟動。然后定時十秒后，Y3/Y1 都有輸出，MC3/MC1 動作，半電阻啟動 PL2 繼續閃亮，再過十秒，Y3/Y2 有輸出，MC3/MC

16、2 動作，電動機正轉運行，此時按下 PB3 沒變化。按下PB1，Y5 亮，即停止運轉。按下 PB3,Y3/Y6 有輸出,即 MC4 動作,PL2 閃亮, 逆轉全電阻啟動。然后定時十秒后，Y4/Y1 都有輸出，MC4/MC1 動作，半電阻啟動 PL2 繼續閃亮，再過十秒，Y4/Y2 有輸出，說明 MC3/MC2 動作，電動機逆轉運行，此時按下PB2 沒變化。按下 PB1，Y5 亮，即停止運轉。如果運轉時斷電,T0 開始定時,如果在 5s內恢復供電，T0 被復位,系統繼續工作, 如果在 5s 后恢復供電，須按 PB2 或 PB3 重新江西理工大學應用科學學院課程設計11啟動電機重新啟動。如果熱繼電

17、器動作時，即 X6 來脈沖,電動機停止運轉，Y11 有輸出,即發出警報,喇叭 Bz 響,熱繼電器復位后，BZ 停響，恢復正常操作狀態。方雄敏：繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計12第第 5 5 章章 繞線轉子電動機正逆轉系統調試繞線轉子電動機正逆轉系統調試5.15.1 繞線轉子電動機正逆轉控制系統調試及解決的問題繞線轉子電動機正逆轉控制系統調試及解決的問題接好線路,按下 SFB,PL1 燈亮,按下 PB2,PL2 燈閃亮，正轉全電阻啟動。定時十秒后，半電阻啟動 PL2 繼續閃亮，再過十秒，電動機正轉運行，此時按下 PB3 沒變化。按下 PB1，停止運轉。按下 PB3,PL2 閃亮, 逆轉全電阻啟

18、動。定時十秒后，半電阻啟動，PL2 閃亮，再過十秒，電動機逆轉運行，此時按下 PB2 沒變化。按下 PB1,停止運轉。如果運轉時斷電，,T0 開始定時,如果在 5s 內恢復供電，T0 被復位,系統繼續工作, 如果在 5s 后恢復供電，須按 PB2 或 PB3 重新啟動電機重新啟動。如果熱繼電器動作時,電動機停止運轉，即發出警報,喇叭 Bz 響,熱繼電器復位后，BZ 停響，恢復正常操作狀態。江西理工大學應用科學學院課程設計13課程設計心得課程設計心得 通過這次設計，鞏固了所學的 PLC 知識，并很好的和電有關知識聯系起來。我對其他的繼電器的認識更加深刻，比如熱繼電器什么的。我對學過的電機拖動復習了一遍，設計的同時得到了綜合性的訓練。根據自己的課題去有針對性的借助網絡資源、圖書館等查閱資料，然后對所收集的資料進行了深入的分析和必要的取舍把學到的理論與實踐相結合起來，熟悉了一些常用 PLC 的類型和特性，掌握了合理選用的原則。最終完成了這次課程設計，感謝老師在我有困惑的時候給我幫助，當然還有其他的同學的幫助。總體來說，這次設計過程我受益匪淺。在摸索該如何設計 PLC 控制程序使之實現所需功能的過程中，培養了我的設計思維，增加