1、信電學(xué)院課程設(shè)計說明書 信電學(xué)院 課程設(shè)計說明書 （2014/2015學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱： 可編程控制器課程設(shè)計 題 目： 可編程控制器選擇設(shè)計與維護(hù) 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計周數(shù)： 兩周 設(shè)計成績： 2015年7月9日第1章 課程設(shè)計目的與要求綜合運用所學(xué)的可編程控制器基本原理與應(yīng)用理論知識，通過實踐加強(qiáng)對所學(xué)知識的理解，具備設(shè)計plc應(yīng)用系統(tǒng)的能力，以單片機(jī)為核心設(shè)計一個三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，要求能夠通過按鈕控制三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)向，并實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖，星形三角形鏈接的相互轉(zhuǎn)換等安全功能。本課題以plc為核心，設(shè)計并制作出三相異步電機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計要求：

2、.按下正向啟動按鈕，電機(jī)在星形連接下啟動。.過3秒鐘后，斷開星形連接接觸器。.經(jīng)過消弧時間1秒鐘后，接通三角形連接接觸器，電機(jī)正向運行。.按下反向啟動按鈕，斷開電機(jī)電源。.經(jīng)過消弧時間1秒鐘，電機(jī)恢復(fù)星形連接。同時接通反相序電源，電機(jī)進(jìn)入反接制動以及反向起動。.過5秒鐘后，斷開星形連接接觸器。.經(jīng)過消弧時間1秒鐘后，接通三角形連接接觸器，電機(jī)反向運行。.按下停車按鈕，斷開電機(jī)電源。.經(jīng)過消弧時間1秒鐘，電機(jī)恢復(fù)星形連接。同時接通反相序電源，電機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài)。.零速檢測電路輸出信號為零后，斷開電機(jī)電源，同時斷開星形連接接觸器。停止運行。.正反向接觸器之間要有互鎖，要考慮消弧時間。星三角接觸器

3、之間要有互鎖，要考慮消弧時間。第2章 課程設(shè)計2.1三相異步電機(jī)工作原理分析圖2.1-1為三相異步電動機(jī)工作原理示意圖。圖中用一對磁極來進(jìn)行分析。當(dāng)向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。如圖所示：圖2.1-12.2設(shè)計

4、總體思路交流電動機(jī)有正轉(zhuǎn)啟動和反轉(zhuǎn)啟動，而且正反轉(zhuǎn)可以切換，啟動時，要求電動機(jī)先接成星型連接，過三秒鐘再變成三角形連接運行。在電機(jī)制動時，首先斷電一秒消弧，之后使用星形連接反省制動，直到電機(jī)速度為零斷電（再次使用一個IO口為零狀態(tài)信號輸入口）。2.3程序設(shè)計2.3.1設(shè)計目的本程序通過SB1、SB2、SB3三個按鍵控制三相異步電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和停機(jī)，我們將通過可編程控制器梯形圖來實現(xiàn)該目的，梯形圖采用邏輯與和邏輯或的方式，使用多個計時器控制延遲的方法，來實現(xiàn)連續(xù)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制。2.3.2主流程圖及程序主程序由電機(jī)正傳控制模塊、反轉(zhuǎn)控制模塊、電機(jī)制動控制模塊、輸出模塊三部分組成，主程序首先定義三個

5、IO口作為程序三部分的控制開關(guān)，各個開關(guān)指向各個程序模塊。每個模塊的輸出由線圈作為臨時輸出，在最后的輸出模塊中讀取各個線圈狀態(tài)從而輸出到QO口。流程圖如下：正轉(zhuǎn) YC星形啟動3秒 YC斷1秒消弧 SC三角形運行反轉(zhuǎn) 1秒消弧 反向電源YC三角形啟動5秒 YC斷1秒 SC三角形運行制動 1秒消弧 相反向電源YC啟動 速度為零 斷電 停車2.3.3主程序模塊分布正轉(zhuǎn)模塊反轉(zhuǎn)模塊制動模塊輸出模塊圖2.3.3-1圖2.3.4-12.3.4各個模塊及詳解（1） 正轉(zhuǎn)模塊正轉(zhuǎn)模塊使用I0.0口控制，使用M1.0做正傳狀態(tài)信號線圈，采用兩個ton型定時器來達(dá)到三秒星形啟動和一秒鐘消弧后換成三角形鏈接。圖2.

6、3.4-2（2） 反轉(zhuǎn)模塊反轉(zhuǎn)模塊使用I0.1作為反轉(zhuǎn)控制開關(guān)，使用M1.1做反轉(zhuǎn)狀態(tài)信號線圈。使用三個ton型計時器達(dá)到1秒消弧，和三秒星形啟動轉(zhuǎn)換到三角形連接。 圖2.3.4-3（3） 制動模塊制動模塊使用I0.3口做控制開關(guān)，使用一個ton型定時器達(dá)到1秒消弧，并使用M4.3和M4.1兩個置位線圈讀取電機(jī)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，從而根據(jù)轉(zhuǎn)動狀態(tài)判定制動轉(zhuǎn)向，再而達(dá)到反向制動的目的。（4） 輸出模塊輸出模塊使用M0.7和M1.7來控制主電源，本模塊讀取其他模塊的輸出狀態(tài)，并輸出。并在最終輸出口來實現(xiàn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、星形三角形連接的互鎖。圖2.3.4-42.3.5各個IO口分配輸入：IO.0-正轉(zhuǎn)開關(guān) I0.

7、1-反轉(zhuǎn)開關(guān) I0.3-停機(jī)開關(guān) I0.4-零轉(zhuǎn)速信號 輸出：Q0.0-YC星形連接 Q0.1-ZC正轉(zhuǎn) Q0.2-SC三角形連接 Q0.3-FC反轉(zhuǎn) Q0.7-電源指示燈中間繼電器：M1.0-正轉(zhuǎn)狀態(tài)線圈 M1.1-反轉(zhuǎn)狀態(tài)型圈 M0.2-停機(jī)狀態(tài)線圈 正轉(zhuǎn)：M2.0-星形信號線圈 M2.1-正轉(zhuǎn)信號線圈 M2.2-三角形信號線圈 反轉(zhuǎn)：M3.0-星形信號線圈 M3.3-反轉(zhuǎn)信號線圈 M3.2-三角形信號線圈 制動：M4.0-星形信號線圈 M4.3-反轉(zhuǎn)信號線圈 M4.1-正轉(zhuǎn)信號線圈2.4調(diào)試與故障分析2.4.1軟件部分 將梯形圖程序輸入編輯界面進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試步驟如下：1.定義四個IO口：

8、正轉(zhuǎn)-I0.0 反轉(zhuǎn)I0.1 制動I0.3 零轉(zhuǎn)速信號I0.4。 2.定義正反轉(zhuǎn)及制動模塊。 3.調(diào)用IO口狀態(tài)掃描子程序。 4.執(zhí)行主程序2.4.2調(diào)試結(jié)果顯示圖2-1正轉(zhuǎn)星形啟動 圖2-2正轉(zhuǎn)三角形運行 圖2-3反轉(zhuǎn)星形啟動 圖2-4反轉(zhuǎn)三角形運行2.4.3故障分析及解決由于各個模塊均有對電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制輸出信號，即均有Q0.0 Q0.1 Q0.2和Q0.7狀態(tài)輸出信號輸出，所以形同的的輸出口在一條程序里只能有一個。所以我們采用了在每個模塊采用繼電器m做臨時輸出信號，并在輸出模塊將各個輸出繼電器的狀態(tài)讀取并輸出。第三章 總結(jié)本次課程設(shè)計我研究了用plc簡單地控制三相異步電動機(jī)，我感覺這樣的設(shè)計使系統(tǒng)很穩(wěn)定，在工廠或者農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有很大的作用，達(dá)到了研究的目的。通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。說明書概要介紹了其可靠性和實用性、本文設(shè)計的目的、意義及主要內(nèi)容等；第一章介紹了本次課程設(shè)計的目的和要求；第二章 介紹了三相異步電機(jī)的工作原理分析和實用性，說明了設(shè)計思路，和設(shè)計過程等。 第三章進(jìn)行了總結(jié)。 通過本次電路的設(shè)計，我對三相異步電動機(jī)的PLC控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了解，在三相異步電動機(jī)的PLC控制分析中對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了理論結(jié)合實際的能力，由