河南工业职业关键技术学院毕业设计方案.docx

基于PLC三相异步电动机正反转控制摘 要 本论文设计了三相异步电动机PLC控制电路，就是三相异步电动正反转控制，和传统继电器相比，含有控制速度快，可靠性高，灵活性强等优点。很实用。三相异步电动机应用广泛，含有结构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低优点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活个个领域，在这些领域中，三相异步电动机运行环境不一样，所以造成其故障发生也很频繁，所以要正确合理利用它。本文研究这个系统是采取PLC编程语言梯形图，梯形语言是在可编程控制器中应用最广语言，因为她在继电器基础上加进了很多功效，使用灵活指令，是逻辑关系清楚直观，编程轻易，可读性强，所表示功效也大大超出传统继电器控制电路，可编程控制器是一个数字运算操作电子系统，她是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采取可编程序存放器，用来在内部存放实施逻辑运算，次序控制，定时，计数和算术等操作指令，并采取数字式，模拟式输入和输出，控制多种机械或生产过程。关键词：PLC ， 三相异步电动机 ，可编程控制 ，梯形图PLC CONTROL WITH A THREE WIRE ASYNCHRONOUS MOTOR IS INVERTING DESIGN ABSTRACTThe programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core, will automatic control technology, computer technology and communication technology be in harmony is an organic whole and of the development of new industrial automatic control device. Current PLC has basically has replaced traditional relay control and are widely used in industrial control each domain, and the traditional relay control, compared with PLC control circuit has control of speed, reliability, high flexibility, etc., and very practical.Production machinery to often ask moving parts can realize both the positive and negative direction starting, this will request the drag electric function as positive and reverse rotation. By motor principle, it is known that change motor three-phase power phase sequence, can change motor steering.This paper studies the system control is the use of PLC programming language - ladder, ladder language is in the programmable controller in the most widely used language, because it is in the relay is added on the basis of the many functions, the use of flexible instruction, so that the logic relationship of a clear and intuitive, easy programming, readability is strong, the realization of the functions it considerably exceeds the traditional relay control circuit.KEY WORDS:PLC, three-phase asynchronous motor ,ladder language目 录前 言1第1章 三相异步电动机基础2 1.1 异步电动机基础结构2 1.2三相异步电动机工作原理3 1.3相异步电动机正反转工作过程4第2章 PLC基础知识5 2.1 关PLC定义5 2.2 PLC和继电器控制区分5 2.3 PLC工作原理5第3章 三相异步电动机PLC控制7 3.1 三异步电动机正反转PLC控制7 3.2 PLC定时器控制电动机正反转互锁设计9 3.3 三相异步电动机使用PLC控制优点13结 论14参考文件15致 谢16附 录17前 言三相异步电动机应用很广泛，含有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低有点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行环境不一样，所以造成其故障发生也很频繁，所以要正确合理利用它。要合理控制它。我研究这个系统控制是采取PLC编程语言-梯形图,梯形语言是在可编程控制器中应用最广语言，因为它在继电器基础上加进了很多功效，使用灵活指令，使逻辑关系清楚直观，编程轻易，可读性强，所实现功效也大大超出传统继电器控制电路，可编程控制器是一个数字运算操作电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采取可编程序存放器，用来在内部存放实施逻辑运算，次序控制，定时，计数和算术等操作指令，并采取数字式，模拟式输入和输出，控制多种机械或生产过程。长久以来，PLC一直处于工业自动化控制领域主战场，为多种多样自动化设备提供了很可靠控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善处理方案，适合于目前工业，企业对自动化需要。进入20世纪80年代，因为计算机技术和微电子技术迅猛发展，极大地推进了PLC发展，使得PLC功效日益增强，现在，在优异国家中，PLC已成为工业控制标准设备，应用面几乎覆盖了全部工业，企业。因为PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时技术水平，它不仅能够很轻易完成逻辑，次序，定时，计数，数字运算，数据处理等功效，而且能够经过输入输出接口建立和各类生产机械数字量和模拟量联络，从而实现生产过程自动化控制。尤其是超大规模集成电路快速发展和信息，网络时代到来，扩展了PLC功效，使它含有很强联网通讯能力，从而更广泛利用于众多行业。第一章 三相异步电动机基础1.1三相异步电动机基础结构三相异步电动机由定子和旋转转子两个关键部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图1-1为三相异步电动机结构示意图。图1-1为三相异步电动机结构示意图1.1.1 三相异步电动机定子定子关键由定子铁心、定子绕组、机座三部分组成。机座关键作用是用来支撑电机各部件，所以应有足够机械强度和刚度，通常见铸铁制成。为了降低涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5mm厚涂有绝缘漆硅钢片叠成，铁心内圆周上有很多均匀分布槽，槽内嵌放定子绕组，图1-2所表示。图1-2电动机定子1.1.2 三相异步电动机转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不一样，可分为绕线式和鼠笼式两种。1.2 三相异步电动机工作原理图1-2为三相异步电动机工作原理示意图。图中用一对磁极来进行分析。当向三相定子绕组中经过入对称三相交流电时，就产生了一个以同时转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转旋转磁场。因为旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势。因为转子导体两端被短路环短接，在感应电动势作用下，转子导体中将产生和感应电动势方向基础一致感生电流。转子载流导体在定子磁场中受到电磁力作用。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转图1-3 三相异步电动机工作原理1.3 三相异步电动机正反转工作过程1.3.1 三相异步电动机原理 图1-4 三相异步电动机正反转电路 在选择断路器时，我们不仅要关注断路器延迟曲线等关键指标，还应重视它很数次要功效，这些常轻易被忽略性能不仅能为一个良好设计锦上添花，而且还能帮助工程师们为其应用设计精密保护电路。辅助接点（辅助开关）：它们是和主接点电隔离接点，适适用于报警和程序开关。辅助接点可用于向操作人员或控制系统告警，发出警报，或在关键应用中接通备用电源。1.3.2三相异步电动机制动三相异步电动机脱离电源以后，因为惯性，电动机要经过一定时间后才会慢慢停下来,但有些生产机械要求能快速而正确地停车，那么就要求对电动机进行制动控制。电动机制动方法能够分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动通常利用电磁抱闸方法来实现；电气制动通常有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。第2章PLC基础知识2.1 相关PLC定义PLC汉字全称就是可编程控制器。可编程控制器（PLC）定义：专为在工业环境下应用而设计一个数字运算操作电子装置，是带有存放器，能够编制程序控制器，它能够存放和实施命令，进行逻辑运算、次序控制、定时、计数和算术等操作，并经过数字式和模拟式输入输出，控制多种类型机械或生产过程。2.2PLC和继电器控制区分2.2.1 控制方法继电器控制是采取硬件接线实现，是利用继电器机械触点串联或并联极延时继电器滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定逻辑控制。PLC采取存放逻辑，其控制逻辑是以程序方法存放在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2.2.2 控制速度继电器控制逻辑是依靠触点机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同时，无抖动。2.2.3 延时控制继电器控制系统是靠时间继电器滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。2.3PLC工作原理当PLC投入运行后，其工作过程通常分为三个阶段，即输入采样、用户程序实施和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLCCPU以一定扫描速度反复实施上述三个阶段。2.3.1输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方法依次地读入全部输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中对应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序实施和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生改变，I/O映象区中对应单元状态和数据也不会改变。所以，假如输入是脉冲信号，则该脉冲信号宽度必需大于一个扫描周期，才能确保在任何情况下，该输入均能被读入。2.3.2用户程序实施阶段在用户程序实施阶段，PLC总是按由上而下次序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边由各触点组成控制线路，并按先左后右、先上后下次序对由触点组成控制线路进行逻辑运算，然后依据逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存放区中对应位状态；或刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位状态；或确定是否要实施该梯形图所要求特殊功效指令。即，在用户程序实施过程中，只有输入点在I/O映象区内状态和数据不会发生改变，而其它输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存放区内状态和数据全部有可能发生改变，而且排在上面梯形图，其程序实施结果会对排在下面通常用到这些线圈或数据梯形图起作用；相反，排在下面梯形图，其被刷新逻辑线圈状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面程序起作用。在程序实施过程中假如使用立即I/O指令则能够直接存取I/O点。即使用I/O指令话，输入过程影像寄存器值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区分。2.3.3 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O映象区内对应状态和数据刷新全部输出锁存电路，再经输出电路驱动对应外设。这时，才是PLC真正输出。第三章 三相异步电动机PLC控制 3.1三相异步电机正反转PLC控制 在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向转动,如起重机吊钩上升和下降,机床工作台前进和后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机三相电源进线中任意两相对调，就可改变电动机转向。所以正反转控制电路实质上是两个方向相反单相运行电路，为了避免误动作引发电源相间短路，必需在这两个相反方向单向运行电路中加设必需互锁。根据电动机可逆运行操作次序不一样，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路.在正反两个接触器中互串一个对方动断触点，这对动断触点称为互锁触点或连锁触点。这么当按下正转开启按钮SB2时，正转接触器KM1线圈通电，主触点闭合，电动机正转，和此同时因为KM1动断辅助触点断开而切断了反转接触器KM2线圈电路。所以，即使按反转开启按钮SB3，也不会使反转接触器线圈通电工作。同理，在反转接触器KM2动作后，也确保了正转接触器KM1线圈电路不能再工作。（图1）图3-2 I/O三相异步电动机PLC控制接线图3-3 三相异步电动机PLC控制梯形指令程序地址指令数据0000LD00010001OR05000002AND-NOT00000003AND-NOT05010004OUT05000005LD00020006OR05010007AND-NOT00000008AND-NOT05000009OUT05010010END(01) 表31 指令程序PLC控制工作过程分析： 按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停止正转按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转为了避免短路事故发生所以我们利用接触器连锁保护接触器电路。三相异步电动机正反转控制线路作为一个基础控制步骤，在电气控制线路中应用很广泛。接触器互锁三相异步电动机正反转控制线路更是替换了传统继电器控制线路，使电动机控制有了深入提升。接触器互锁三相异步电动机正反转控制线路图3-1所表示。线路中采取了两个接触器，即正转用接触器KM1和反转用接触器KM2，它们分别由控制按钮SB2 、SB3控制。这两个接触器主触头所接通电源相序不一样，KM1按L1L2L3相序接线，KM2则对调了两相相序。控制电路有两条，一条由按钮SB2和KM1线圈等组成正转控制电路；另一条由按钮SB3和KM2线圈等组成反转控制电路。3.2 PLC定时器控制电动机正反转互锁设计3.2.1 PLC定时器控制电动机正反转电路主接线图为了在控制过程中表现科技化和智能化，同时为了在控制过程中克服接触器互锁三相异步电动机正反转电路缺点，本文也可采取定时器控制三相异步电动机正反转。利用定时器控制三相异步电动机正反转在工业控制中得到广泛利用，这种方法使得控制愈加简单、方便，而且能够依据不一样需要设定正反转时间且易于实现。用PLC定时器控制三相异步电动机正反转互锁主接线图图3-4所表示。其工作原理以下所表示。定时器控制三相异步电动机正反转原理和接触器控制三相异步电动机正反转原理基础相同，不一样是当电动机开始正转时，定时器T1开始运行且计时开始，20S后电动机停止正转，此时定时器T2开始运行而且计时，6S后电动机开始反转，同时定时器T3开始运行并计时开始，20S后电动机停止反转，定时器T4开始计时，6S后电动机又开始正转。如此循环进行，本文也可依据控制需要设定不一样正转、反转和停止时间。 图3-4 定时器控制电动机正反转互锁主接线3.2.2 PLC定时器控制三相异步电动机正反转梯形图依据互锁三相异步电动机正反转控制电路及I/O分配表整理后可得到定时器控制三相异步电动机正反转梯形图，图3-5所表示。图3-5 定时器控制三相异步电动机正反转3.2.3定时器控制电动机正反转指令表程序PLC定时器控制三相异步电动机正反转互锁指令表程序如表3-2所表示。表3-2 接触器互锁正反转电路指令表程序步编号指 令操作数说明0LDIX0.0正转开启触点IX0.01ORY02ANDNOTIX0.1反转开启触点IX0.13OUTY0LDY05ANDNOTT4.Q6ORT1正转定时器，定时20S7LDT1.Q8ORT2停止定时器，定时6S9LDT2.Q10ORT3反转定时器，定时20S11LDT3.Q12ORT4停止定时器，定时6S13LDY014ANDNOTT1.Q15OUTQX0.0正转输出线圈QX0.016LDY017ANDT2.Q18ANDNOTT3.Q19OUT%QX0.1反转输出线圈QX0.13.2.4 PLCI/O分配由图3-1能够看出，该电路输入设备有正转开启按钮SB2、反转开启按钮SB3、停止按钮SB1、热继电器辅助动断触点FR，其输出设备有两个，一个是正转接触器线圈KM1，另一个是反转接触器线圈KM2。现将PLC输入/输出继电器分配给上述输入/输出设备，即可列出其用PLC控制I/O分配表，如表3-3所表示。表3-3 PLC控制接触器互锁正反转控制电路I/O分配表输入分配输出分配 元件名称 PLC输入点元件名称 PLC输入 正转开启 I0.0正转接触器线圈 Q0.0KM1反转开启 I0.1反转接触器线圈 Q0.1KM23.2.5 实体框形图 因为设计中仪器不轻易画出其具体模型，故用方框图来表示其实体接线图，图36所表示。 图36 PLC控制线路实体框形3.3 三相异步电动机使用PLC控制优点本文设计只针对三相异步电动机正反转控制，次序起动等系统进行了设计，还有其它像制动和调速控制在这里我就没有设计，其实主电路全部是一样，只是控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处：不易老化，设备简单，结构合理，便于控制价格廉价等。PLC通用性、可靠性、检修快速性、安全性是很强大，所以用其控制是很方便，值得一提是她价格可能会高部分，不过绝对是物超所值。结 论 此次论文我研究了用PLC简单地控制三相异步电动机，我感觉这么设计使系统很稳定，在工厂或农业生产中全部有很大作用，达成了研究目标。经过概述使大家充足了解了该控制系统原理和功效。摘要部分概要介绍了其可靠性和实用性， 绪论部分介绍了电动机控制方面背景、本文设计目标、意义及关键内容等；第一章 三相异步电动机基础 介绍了三相异步电动机基础结构、工作原理、多个工作过程分析等；第二章 PLC基础PLC定义、和继电器控制区分、工作原理、应用分类等。第三章 三相异步电动机PLC控制 从系统原理角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分进行了总结。 经过此次电路设计，我对三相异步电动机PLC控制系统原理有了深入了解，在三相异步电动机PLC控制分析中对PLC产生了浓厚爱好，提升了理论结合实际能力，因为本人水平有限，时间紧促，对其中原理和实际操作方法不是很熟悉。以后还得愈加努力研究，论文中有不对或欠缺地方请老师指正。参考文件1 王兆晶.维修电工（中级）.机械工业出版社.2 翟彩萍.PLC应用技术（三菱）.中国劳动社会保障出版社.13 凌云.PS7219显示驱动器及其在PLC中应用.湖南冶金职业技术学院.4 张桂香.电气控制和PLC应用.化学工业出版社.5 王成福.PLC在多路温度采集显示系统中应用.电子技术.6 宋伯生.可编程控制器、配置、联网.中国劳动出版社.19987 台方.可编程控制器应用教程.中国水利出版社.8何伟. 电气控制实训.高等教育出版社，9任伟宁，李平，王珏. 可编程控制器应用技术.海洋出版社.199910王永华. 现代电气及可编程控制技术.北京航空航天大学出版社.11周祖得,陈幼平. 机电一体化控制技术和系统.华中科技大学出版社.12补家武，左静，袁勇等. 机电一体化技术和系统设计. 中国地质大学出版社.13李成华，杨世凤，袁洪印. 机电一体化技术. 中国农业大学出版社.14李运华. 机电控制. 北京航空航天大学出版社.15朱平，将庆斌. 电器控制实训.机械工业出版社.16 廖常初. PLC基础及应用.机械工业出版社 .17郑人杰. 计算机软件测试技术. 北京: 清华大学出版社, 1992致 谢 毕业论文是我大学学习生活最终一项学习任务，是对我大学三年学习综合考评。而也为了使我综合素质技能能够有一个很大提升，在毕业设计过程中，我不仅较为系统复习了以前学知识，而且又学习了很多新知识，使我知识结构愈加系统化，也愈加完善。同时，也提升了我独立分析问题、处理问题能力。此次毕业设计能够顺利地完成，在课题研究期间，老师提供了很多指导性意见，对存在问题给细心分析并提出很多宝贵意见，使我受益匪浅。在此谨向导师表示衷心感谢！同时我要感谢给我帮助和支持同学们，感谢机电气程系老师为我们做毕业设计提供各方面帮助！ 毕 业 设 计 题目： 基于PLC三相异步电动机正反转控制 姓 名： 王 帅 所在院系： 电气工程系 所学专业： 电气自动化 班 级： 电气1202 学 号： 指导老师： 赵 阳 指导老师评语及成绩评定论文成绩： 指导老师（签字）：年 月 日 答辩小组评语及成绩评定答辩成绩： 毕业设计成绩：答辩小组责任人(签字)： 年 月 日 答辩委员会审定意见：答辩委员会主任（签字）： 年 月 日 答 辩 小 组 成 员姓名职称工作单位备注