1、繞線轉子電動機正逆轉控制plc設計目錄第1章繞線轉子電動機正逆轉控制工藝流程分析11.1 繞線轉子電動機原理11.2 繞線轉子電動機正逆轉控制工藝分析及主電路圖2第2章控制系統總體方案設計32.1 系統硬件組成32.2 I/O分配42.3 系統結線圖設計5第3章控制系統梯形圖程序設計63.1 控制程序流程圖設計63.2 控制程序時序圖設計7第4章系統調試及結果分析84.1 系統調試及解決的問題84.2 結果分析8第5章設計心得10參考文獻11附錄121/16繞線轉子電動機正逆轉控制pic設計第1章繞線轉子電動機正逆轉控制工藝流程分析1.1 繞線轉子電動機原理當電動機的三相定子繞組（各相差120

2、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，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。當導體在磁場內切割磁力線時，在導體內產生感應電流，“感應電機”的名稱由此而來。感應電流和磁場的聯合作用向電機轉子施加驅動力。我們讓閉合線圈ABCW磁場B內圍繞軸xy旋轉。如果沿順時針方向轉動磁場，閉合線圈經受可變磁通量，產生感應電動勢，該電動勢會產生感應電流（法拉第定律）。根據楞次定律，電流的方向為：感應電流產生的效果總是要阻礙引起感應電

3、流的原因。因此，每個導體承受相對于感應磁場的運動方向相反的洛侖茲力F。確定侮個導體力F方向的一個簡單的方法是采用右手三手指定則（磁場對電流作用將拇指置于感應磁場的方向，食指為力的方向。將中指置于感應電流的方向。這樣一來，閉合線圈承受一定的轉矩，從而沿與感應子磁場相同方向旋轉，該磁場稱為旋轉磁場。閉合線圈旋轉所產生的電動轉矩平衡了負載轉矩。旋轉磁場的產生：三組繞組問彼此相差120度，每一組繞組都由三相交流電源中的一相供電繞組與具有相同電相位移的交流電流相互交叉，每組產生一個交流正弦波磁場。此磁場總是沿相同的軸，當繞組的電流位于峰值時，磁場也位于峰值。每組繞組產生的磁場是兩個磁場以相反方向旋轉的結

4、果，這兩個磁場值都是恒定的，相當于峰值磁場的一半。此磁場在供電期內完成旋轉。其速度取決于電源頻率和磁極對數（P）。這稱作“同步轉速”只有當閉合線圈有感應電流時，才存在驅動轉矩。轉矩由閉合線圈的電流確定，且只有當環內的磁通量發生變化時才存在。因此，閉合線圈和旋轉磁場之間必須有速度差。因而，遵照上述原理工作的電機被稱作“異步電機”。運行過程中，轉子電流頻率為電源頻率乘以轉差率。當電動機起動時，轉子電流頻率處于最大值，等于定子電流頻率。轉子電流頻率隨著電機轉速的增加而逐步降低。處于恒穩態的轉差率與電機負載有關系。它受電源電壓的影響，如果負載較低，則轉差率較小，如果電機供電電壓低于額定值，則轉差率增大

5、。同步轉速時三相異步電動機的同步轉速與電源頻率成正比，與定子的對數成反比。繞線轉子電動機正逆轉控制pic設計1.2 繞線轉子電動機正逆轉控制工藝分析及主電路圖1. 主電路如圖1-1所示。2. NFBON寸，指示燈PLI亮。3. 按PB2電動機正轉全電阻啟動MC3動作，PLI熄滅，PL2閃亮(0.5s/ON0.5s/OFF),10s后換成部分電阻啟動MC3MCI動作，PL2閃亮，再經10秒,后正向運轉MC3MC2PL3動作，PL2熄滅，此時按PB3無作用。4. 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。5. 按PB3時，電動機逆轉全電阻啟動MC4動作，PLl熄滅，PL2

6、閃亮(0.5s/ON0.5s/OFF)，10s后換成部分電阻啟動MC4MCl動作，PL2閃亮，再經10s后逆向運轉MC4MC2PL4動作，PL2,滅，此時按PB2無作用。6. 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。7. 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。8. 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。9. 熱繼電器動作時，電動機停止運轉，Bz響。10. 熱繼電器復位后，BZ停響，恢復正常操作狀態。2/16繞線轉子電動機正逆轉控制plc設計第2章控制系統總體方案設計2.1 系統硬件組成根據控制流程選擇傳感器

7、為：開關傳感器、磁敏傳感器和熱繼電器；輸入輸出器件為：電阻和電動機（輸入）、指示燈（輸出）；控制器件為：PLC控制器。開關傳感器：接近開關：接近開關有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍色接電源的負極、黑色為輸出信號，當與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。與PLC之間的接線圖如下，當傳感器動作時，輸出端對地接通。PLC內部光耦與傳感器電源構成回路，PLC信號輸入有效。磁敏傳感器：磁阻傳感器，磁敏二極管等是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導體材料于霍爾大體相同。但這種傳感器對磁場的作用機理不同，傳感器內載流子運動方向與被檢磁場在一平面內。在磁阻器件應用中，溫度漂移

8、的控制也是主要矛盾，在器件制備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯）主要是為補償溫度漂移。目前也有全橋產品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據報導磁阻器件的響應速度同霍爾1uS量級。磁阻傳感器由于工作機理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當后續電路不同對供電電源的穩定性及內部噪聲要求高低有所不同。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，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

9、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。PLC的選擇：根據控制要求選擇西門子S7-300。S7-300是模塊化小型

10、PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。與S7-200PLC比較，S7-300PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6至0.1卩s）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。繞線轉子電動機正逆轉控制plc設計SIMATIC人機界面（HMD從S7-300中取得數據，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送；CPU勺智能化的診斷系統連續監控系統的

11、功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300PLC可通過編程軟件Step7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統；多點接口（MPI）集成在CPU中,用于同時連接編

12、程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATICS7/M7/C7等自動化控制系統。2.2 I/O分配輸入：PB0.03輸出：PL1.00PB20.02PL21.07PB30.01MC11.02NFB0.00MC21.03MC31.01MC41.05MC51.06MC61.044/16繞線轉子電動機正逆轉控制pic設計2.3 系統結線圖設計8/16FX2N2IR圖2-1控制系統結線圖XIX4X5Xfcomlc-om4第3章控制系統梯形圖程序設計3.1控制程序流程圖設計圖3-1控制系統流程圖繞線轉子電動機正逆轉控制plc設計3.2 控制程序時序圖設計10/16圖3-2控制系統時序圖繞線轉子電動機正逆

13、轉控制pic設計第4章系統調試及結果分析4.1 系統調試及解決的問題調試范圍：硬件檢查及設備檢查，對PLC系統所需的測量信號必須保證正確無誤，對每一步序所涉及的系統和信號進行檢查無誤后，進行系統的步序試驗。靜態試驗：用信號發生器或短接就地開關等方法模擬一次測量參數的變化進行程控系統的靜態模擬試驗。對順控系統進行分項試驗和整體聯動試驗。動態試驗：隨著各個輔機程控系統的投入逐步投入程控系統，在投入過程中，根據試運中出現的問題，合理地修改控制邏輯、延遲時間、步序和保護定值等動態參數。調試順序：1. 各個模塊送電依次插入各個模塊，觀察其狀態指示是否正確，或者用工作站對控制主機模塊的基本功能或性能進行測

14、試。2. 程控系統I/O通道完好性檢查在斷開外部信號電纜的前提下，用高精度信號發生器及高精度萬用表對順控系統的輸入和輸出通道進行完好性檢查。3. 電壓電流型模擬量輸入通道檢查用模擬量信號發生器發出所需要的模擬量信號（如4-20mA1-5V），在工作站或其它編程器上檢查顯示值（一般為工程單位值），紀錄下每一個通道的輸入信號值和輸出顯示值。每一個通道檢查3點：0%50%100%4. 開關量輸入輸出通道檢查用短接線短接開關量輸入信號，在工作站或其它編程器上檢查顯示狀態（可能的工程顯示單位為：開門/關門，啟動/停止等）。對于有源開關量輸出，在工作站上或其它編程器上發出不同的指令信號（可能的工程單位信號

15、為：開門/關門，啟動/停止等），在輸出通道的接線端子上，用電壓表測試其輸出狀態的變化（有電壓/沒有電壓）。對于無源開關量輸出，在工作站上或其它編程器上發出不同的指令信號（可能的工程單位信號為：開門/關門，啟動/停止等），在輸出通道的接線端子上，用通燈或萬用表測試其狀態的變化。對于干接點輸出，用通燈即可；對于固態繼電器輸出，則用萬用表的歐姆檔（放在10M檔以上比較明顯）進行測試。4.2 結果分析經過系統仿真得以下結果:按下SFB,X1來信號，丫5信號輸出,PL1燈亮,按下PB2,即給X2來一個脈沖信繞線轉子電動機正逆轉控制pic設計號,PL2燈閃亮，說明MC3動作，正轉全電阻啟動然后定時十秒后，

16、丫3/Y1都有輸出，說明MC3/MC動作，半電阻啟動PL2繼續閃亮，再過十秒，丫3/Y2有輸出，說明MC3/MC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，丫3/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，丫4/Y1都有輸出，說明MC4/MC動作，半電阻啟動PL2繼續閃亮，再過十秒，Y4/Y2有輸出，說明MC3/MC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，TO被復位,

17、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，丫11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。11/16繞線轉子電動機正逆轉控制plc設計第5章設計心得通過這次PLC課程設計，讓我更加深刻理解了課本的知識，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序調試等。可是在本次繞線轉子電動機正逆轉控制程序設計的過程中，我發現很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手，看似很簡單的電路，要動手把它給設計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經常動手設計過電路。另外

18、PLC控制系統的知識還不能熟練應用，而且很多知識當時弄明白了，現在要用的時候又不記得，造成我用了大量的時間去查閱各種資料和程序命令，因此整個過程時間安排不合理，有以下幾點經驗：1 、編寫程序首先必須把I/O分配表寫好。弄清楚哪些信號作為輸入，哪些信號作為輸出，該用什么繼電器，還有什么情況下要用定時器/計數器。2 、在設計步進電機控制中通過SFT移位六個脈沖頻率，電機正轉順序AAB-BBC-C-CAA,反轉是ACACBCBAB-A,通過1秒來控制電機脈沖的頻率，從而實現控制電機的正逆轉運行，用定時器來實現計時控制，用計數器來實現定步控制。3 、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。這次設計，提高了我的動手和動腦能力，更讓我們體會到了理論與實踐相結合的重要性，使我得到了一次用專業知識、專業技能分析和解決問題全面系統的鍛煉。使我在PLC的基本原理以及編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。（老師我打印頁碼錯了，忘了改了，不好意思啊！）16/16參考文獻1 廖常初S7-300/400PLC應用技術M北京：機械工業出版社，20082 史國生電氣