PLC可编程控制器综合实验设计说明书.doc

东北林业大学毕业论文

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可编程控制器综合实验

设 计 说 明 书

学 院： 机电工程学院
专业班级： 自动化 2013级-1班
姓名学号： 高奇 20132537
指导教师： 薛巨峰副教授 张勇讲师

2016年1月
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目 录
1 PLC系统工作原理分析 1
1.1 系统工作原理分析 1
1.2 元件清单 2
2 常用元器件的识别与使用方法 3
2.1 空气开关的选型使用及接线方法 3
2.2 继电器的选型使用及接线方法 3
2.3 按钮选型、使用及接线方法 3
2.4 PLC的使用及其I/O信号接线方法 4
3 元器件安装及接线经验总结 5
3.1 接线注意事项 5
3.2 接线检查 5
3.3 经验与收获 5
4 编程调试 6
4.1 PLC程序设计 7
5 总结 8
参考文献

1 PLC系统工作原理分析

本次PLC系统设计与综合实验的任务用PLC控制三相异步电动机实现正反转，并在此基础上进行编程设计。原理图如图1—1所示。

1.1 系统工作原理分析

本系统由S7200SMART系列PLC，通过PLC对三相异步电机正反转实现控制。本次设计的控制电动机正反转部分在PLC变频控制柜中来实现。PLC综合控制柜具有过载、短路、缺相保护等保护功能。
PLC系统中L1引脚接220VAC电源，为其提供工作电压；N引脚接三相电源0线为220VAC电源供地，1M引脚接直流稳压电源V-，为输入引脚提供共地；I0.0接正转按钮，为CPU提供正转信号；I0.1接反转按钮，为CPU提供反转控制信号；I0.3接停止按钮为CPU提供停止信号。1L经过热继电器接220VAC电源为输出引脚供电；Q0.0接KM2常闭触头，常闭触头再连接KM1接触器线圈实现硬件互锁；Q0.1接KM1常闭触头，常闭触头再接连接KM2接触器线圈也是实现硬件互锁。2L接220VAC电源为输出引脚供电；正转指示灯接KM1辅助常开触头，指示电机正转；反转指示灯接KM2辅助常闭触头，指示电机反转。

图1-1 PLC端子接线原理图

1.2 元件清单
本系统用到的元件清单如表1-1所示。
表1-1 元件清单列表
元件
个数
空气开关
1
熔断器
4
接触器
2
线圈
2
S7200SMART系列PLC
1
热继电器
2

2 常用元器件的识别与使用方法

2.1 空气开关的选型使用及接线方法

空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。
本次所用3P空开为施耐德C65N型号，如图所示，额定电流5A,上端进线端子号为1,3,5下端出线端子号为2,4,6。
2.2 继电器的选型使用及接线方法
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
本次所用继电器是热继电器，如图所示。

热继电器
2.3 按钮选型、使用及接线方法
按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。接线时，要先用万用表测一下哪两端是常开，哪两端是常闭。
2.4 PLC的使用及其I/O信号接线方法

I/O分配表
输入
输出
输入继电器
输入元件
作用
输出继电器
输出元件
作用
X0
SB3
停止按钮
Y0
KM1
正向运行交流接触器
X1
SB1
正转按钮
Y1
KM2
反向运行交流接触器
X2
SB2
反转按钮

X3
KH
过载保护

3 元器件安装及接线经验总结

3.1 接线注意事项
线槽要布局合理、美观,布放按“目”字排列，布放过线槽时保证线槽间接缝要对齐，尽量避免布放斜向线槽，保证主干线槽横平竖直。
接线经验：首先接线的时候应该先接主电路，然后再连接PLC控制电路，这样方便查找原因而且思路清晰；其次线的长度在剪的时候应该与实际线路比较，不要盲目剪线导致有的线在用的时候过长或者过短使得接线杂乱无章不美观也不方便检查，接线的过程中一定要把线头拧紧

3.2 接线检查
这次的实验中我们使用万能电表对电路的一部分进行检测。先是用万用表检查A、B、C三相与N相是否为220V,然后将万用表调到测电阻的挡位，分别使用两支电笔对控制电路的电阻进行检测。
首先，检查主电路部分：对照原理图，检查接线是否正确，是否有接错线。轻拉导线，检查是否有导线虚接；其次，检查控制电路部分：对照原理图，检查接线是否正确，是否有接错线。轻拉导线，检查是否有导线虚接。

3.3 经验与收获
通过本次的硬件连接，使我对实验的硬件器件型号和硬件控制原理更加熟悉，在接线之前，首先要对原理图进行分析了解，这样在接线的过程中思路就会清晰，也能快速根据原理图检查接线是否正确。接线时我是按照先接主电路，再接PLC控制电路的思路接线的。接线过程中要多与小组成员交流，以便得到最优的接线方案，并且多人合作，有助于及时发现错误，提高接线的快速性，准确性。
接线时，不要带电接线，接线完成后，应先检查接线是否正确，再通电进行调试。接线的过程就是对控制原理认识的过程，通过此过程有助于我们对原理有深刻理解，同时增加了原理应用于实践的经验。
编程调试
4.1 PLC程序设计

程序设计任务为：对PLC编程，实现电动机正反转。
程序流程图如图4-1所示.
正转流程图：
正转
反转
停止
开始
结束

反转流程图：
反转
正转
停止
开始
结束

图4-1 程序流程图

程序如下：

调试结果：1）按下正转按钮，正转指示灯亮，电动机正转。松开开关，正转指示灯亮，电动机仍然正转。同时按下反转开关时，电机和指示灯状态不改变。按下停止按钮后，电动机停止。
（2）按下反转按钮，反转指示灯亮，电动机反转。松开开关，反转指示灯亮，电动机仍然反转。同时按下正转开关时，电机和指示灯状态也不改变。按下停止按钮，停止指示灯亮，电动机停止。

原因：在软件中设计了自锁，所以在开关松开开后，电动机任然转动。在硬件和软件设计中KM1线圈和KM2线圈都设置了互锁，所以KM1或KM2线圈不能同时通电。

5 总结

PLC是一门技术课程，学习其理论的同时，也要注重将理论应用于实践中去。此次课程设计提供给了我们一次难得的机会。通过此次课程设计，我熟悉了电气部件的选型及其接线方法，锻炼了我们的看图接线能力，使我们对原理图有了更加深刻的理解，在接线过程中我们首先接主电路部分，即电动机三相输出部分，再接PLC控制电路部分。在接接触器的接线过程中要注意分清哪些是常开触头，和哪些是常闭触头，这样分清了之后便于设置KM1和KM2线圈的互锁功能。
课程设计的过程也是团队合作的过程。接线过程中要多和别人合作，充分认识到团队的作用。这样在接线过程中可以避免许多错误，提高接线效率，少走许多弯路。同时，大家一起讨论可以收或更多地知识，和对课程设计有更加深刻的理解。在以后的工作或学习中我们也应多和别合作，不懂就问，多讨论问题，提高自己的合作意识。
接线完成后首先要检查确保连线无误之后才能通电进行调试，否则接线错误通电容易出现事故。编程的过程中要注意对正转和反转按钮进行软件自锁，否则按钮按下松开后，接触器线圈就会断电，开关不会吸合，电机就会停止转动。本次实验的难点是硬件接线，软件编程部分比较容易，虽然接触器已经实现了硬件互锁，但软件程序设计部分也可以进行软件互锁，从而形成双重保险，使整个电机控制系统更加稳定，抗干扰能力更加强大。
通过本次课程设计使我得到了很好的锻炼，同时也让我认识到了PLC控制功能的强大，和广泛的实用性。我们的课程设计只是PLC简单应用的一部分。学习好PLC的应用对于我们自动化的学生非常重要。我们应该认识到自己的不足，多和别人交流培养自己团队合作意识。

参考文献

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