四臺(tái)三相異步電機(jī)啟動(dòng)

1、內(nèi)容摘要本論文內(nèi)容為四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)按照課題要求的順序依次啟動(dòng)的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)程的序編寫過程。包含四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的繼電器-接觸器控制設(shè)計(jì)及四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)。本文主要包含三章，第一章為總體的設(shè)計(jì)思路及主要設(shè)計(jì)要求；第二章是四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的繼電器-接觸器控制的主電路、控制電路的設(shè)計(jì)，主要采用中間繼電器和時(shí)間繼電器不同組合實(shí)現(xiàn)互相控制，從而實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的循環(huán)和單獨(dú)啟動(dòng)；第三章是四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制的主電路、外部I/O電路、電氣安裝接線以及梯形圖的設(shè)計(jì)，主要使用計(jì)時(shí)指令實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)主電路接觸器的循環(huán)、延時(shí)控制。本論文繼電器接觸器部分的電氣符號(hào)

2、的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是新國標(biāo)GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西門子S7-200系列CPU為設(shè)計(jì)依據(jù)，梯形圖設(shè)計(jì)軟件為西門子S7-200編程模擬軟件WinSPS-S5。關(guān)鍵詞：繼電器-接觸器控制；PLC控制；控制線路；控制思路目 錄第1章 前 言11.1設(shè)計(jì)內(nèi)容11.2總體設(shè)計(jì)思路1第2章 繼電器接觸器控制設(shè)計(jì)22.1總體方案說明22.2設(shè)計(jì)步驟22.2.1主電路設(shè)計(jì)42.2.2控制電路設(shè)計(jì)5第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1總體方案說明63.2設(shè)計(jì)步驟63.2.1主電路設(shè)計(jì)63.2.2控制電路設(shè)計(jì)63.3 I/O點(diǎn)的分配與編號(hào)63.4 I/O接線圖73.5控制程

3、序梯形圖83.6 控制程序語句表103.7程序調(diào)試12結(jié) 論16設(shè)計(jì)總結(jié)17謝 辭18參考文獻(xiàn)191第1章 前言1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)為四臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)按照課題要求的順序依次啟動(dòng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容為：1. 有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)作順序循環(huán)控制，控制時(shí)序如下：一號(hào)電機(jī)ONONONON二號(hào)電機(jī)ONONONON三號(hào)電機(jī)ONONONONONON四號(hào)電機(jī)ONONONON 秒 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系統(tǒng)可以自動(dòng)循環(huán)控制3.每臺(tái)電動(dòng)機(jī)可單獨(dú)啟?？刂圃O(shè)計(jì)要求為：1. 采用繼電器接觸器控制，完成控制線路的設(shè)計(jì)。2. 采用PLC控制。（1） 列出輸入輸出點(diǎn)分配表；（2） 畫出PLC的輸入

4、輸出設(shè)備的接線圖；（3） 利用Step7-Micro/Win32軟件完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第2章 繼電器接觸器控制設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)控制利用了延時(shí)繼電器的延時(shí)特性，采用延時(shí)繼電器的延時(shí)開關(guān)控制四臺(tái)電動(dòng)機(jī)按照要求順序啟動(dòng)。其中整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)為一個(gè)啟動(dòng)按鈕控制，隨后電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的延時(shí)繼電器計(jì)時(shí)，并控制下一步需要啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的接觸器得電以及控制需要停止運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的接觸器失電。本方案用到了中間繼電器的常開和常閉開關(guān)，以及延時(shí)繼電器的常開和常閉開關(guān)，在系統(tǒng)運(yùn)行中起到實(shí)現(xiàn)繼電器的自鎖運(yùn)行和控制系統(tǒng)順序循環(huán)工作的作用。四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟停采用的每?jī)蓚€(gè)按鈕直接控

5、制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的接觸器得電和失電，目的防止電動(dòng)機(jī)單獨(dú)啟停和系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行產(chǎn)生交叉和干擾，其工作流程圖如圖2-2。2.2 設(shè)計(jì)步驟2.2.1 主電路的設(shè)計(jì)主電路采用四臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的方式，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)均配置一個(gè)熱繼電器和3個(gè)熔斷器，電動(dòng)機(jī)的電路接通由接觸器的主動(dòng)合觸點(diǎn)控制，主電路設(shè)計(jì)如圖2-1；2.2.2 控制電路的設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序控制，選擇4個(gè)中間繼電器、5個(gè)時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)時(shí)序運(yùn)動(dòng)，其中延時(shí)繼電器計(jì)時(shí)時(shí)間均為20秒，中間繼電器常開開關(guān)連接主電路中接觸器的主動(dòng)合觸點(diǎn)，控制接觸器的得電與失電。1.控制過程為：按鈕SB5控制電動(dòng)機(jī)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，KM1、KM3控制中間繼電器KA1、KA3

6、得電自鎖，同時(shí)通電延時(shí)繼電器KT1得電計(jì)時(shí)，20秒后控制中間繼電器KA2、KA3、KA4啟動(dòng)，同時(shí)通電延時(shí)繼電器KT2得電計(jì)時(shí)，斷電延時(shí)繼電器得電，斷電延時(shí)閉合開關(guān)閉合，20秒后KA2、KA3斷電，同時(shí)KA1、KA4得電自鎖，KT3再次開始計(jì)時(shí)，20秒后中間繼電器KM2控制KA2得電自鎖，KF7控制中間繼電器KF4斷電，同時(shí)中間繼電器KF3的自鎖，20秒后KA3斷電，同時(shí)KA1得電自鎖，開始第二次運(yùn)行，按鈕SB5為總停按鈕；2.電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟動(dòng)均采用兩個(gè)按鈕控制，其中SB1、SB2、SB3、SB4為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟動(dòng)按鈕，SB11、SB12、SB13、SB14為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)停止按鈕，控制

7、電路設(shè)計(jì)見圖2-2；3.單獨(dú)啟?？刂齐娐分?，中間繼電器常開開關(guān)KA1、KA2、KA3、KA4分別控制接觸器KM1、KM2、KM3、KM4得電自鎖。4.電器元件明細(xì)表如表2-1表2-1序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量備注1KM1-KM4接觸器42KA1-KA4中間繼電器43KT1-KT4通電延時(shí)繼電器44FR1-FR4熱繼電器45SB1-SB5常開按鈕56SB11-SB15常閉按鈕57熔斷器FU熔斷器1圖2-1主電路設(shè)計(jì)圖電動(dòng)機(jī)一、四停止運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)二、三運(yùn)轉(zhuǎn)20s電動(dòng)機(jī)二、三停止運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)一、四運(yùn)轉(zhuǎn)20s一號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)一停止電動(dòng)機(jī)二、三、四號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)20s一號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)

8、轉(zhuǎn)二號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)三號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)四號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)一、三運(yùn)轉(zhuǎn)20s開始是否自動(dòng)循環(huán)結(jié)束圖2-2四臺(tái)電動(dòng)機(jī)循環(huán)啟動(dòng)工作流程圖 圖2-2控制電路圖第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1總體方案說明本設(shè)計(jì)采用的是西門子S7-200系列CPU，根據(jù)課題的要求，本次設(shè)計(jì)以20秒為計(jì)時(shí)時(shí)間，利用PLC的輸入輸出接口以及其內(nèi)部的中間繼電器，配合不同的控制指令實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序控制，其中系統(tǒng)的自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行信號(hào)和電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟停信號(hào)均采用按鈕觸發(fā)，通過中間繼電器以及相關(guān)指令控制輸出接口得電和失電，輸出接口連接的是接觸器，用來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在這里系統(tǒng)的自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行和電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)啟停為獨(dú)立設(shè)計(jì)，兩者互不干擾。本設(shè)計(jì)

9、控制操作簡(jiǎn)單，可靠性高，程序便于修改。3.2設(shè)計(jì)步驟3.2.1主電路的設(shè)計(jì)與繼電器接觸器控制主電路相同，見圖2-1；3.2.2控制電路設(shè)計(jì)根據(jù)課題的控制要求，首先要確定輸入信號(hào)，主要有1號(hào)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，2號(hào)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，3號(hào)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，4號(hào)電機(jī)的啟動(dòng)與停止以及總啟動(dòng)和總停止。而對(duì)于控制其按鈕與繼電器控制電路比較，每個(gè)電機(jī)的常開按鈕和每個(gè)電機(jī)的常閉按鈕。同時(shí)對(duì)于輸出信號(hào)，則要求1號(hào)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，2號(hào)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，3號(hào)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，4號(hào)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。有此可以判斷出有10個(gè)輸入信號(hào)和4個(gè)輸出信號(hào)。因此選擇CPU224類型。然后對(duì)于端口進(jìn)行分配。.3.3 I/O點(diǎn)地址的分配I/O信號(hào)在PLC接線

10、端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有分配I/O點(diǎn)地址以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍來說，只有I/O點(diǎn)地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖，所以只有準(zhǔn)確、合理的進(jìn)行I/O地址的分配與編號(hào)，才方便進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)圖，3-1所示為該控制系統(tǒng)的I/O分配表。表3-1 I/O分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱原件名稱原件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)1號(hào)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB1I0.02號(hào)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB2I0.13號(hào)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB3I0.24號(hào)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB4I0.3同時(shí)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB5I0.41號(hào)電機(jī)停止信號(hào)常閉按鈕SB11I0.52號(hào)電機(jī)停止信號(hào)常閉按鈕SB1

11、2I0.63號(hào)電機(jī)停止信號(hào)常閉按鈕SB13I0.74號(hào)電機(jī)停止信號(hào)常閉按鈕SB14I1.0總停止信號(hào)常閉按鈕SB15I1.1輸出信號(hào)1號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM1Q0.02號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM2Q0.13號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM3Q0.24號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM4Q0.33.4 I/O接線圖I/O接線圖是進(jìn)行施工接線的主要技術(shù)文件，圖3-3所示為該四臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序循環(huán)控制系統(tǒng)的I/O接線圖。v圖3-3 I/O接線圖3.5 控制程序設(shè)計(jì)梯形圖是用的最多的圖形編程語言，梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和應(yīng)用指令等組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，便轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)位指定的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對(duì)

12、存儲(chǔ)器的讀操作）。在用戶程序中常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以使用無數(shù)多次。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果和輸出標(biāo)志位，當(dāng)線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1”時(shí)，“能流”可以到達(dá)線圈，使得線圈得電動(dòng)作，則CPU將線圈的位地址指定的存儲(chǔ)器的位置為“1”，邏輯運(yùn)算結(jié)果為“0”時(shí)，線圈斷電，存儲(chǔ)器的位置為“0”。STEP7-Micro/WIN32軟件是西門子S7-200PLC的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。以下為用STEP7-Micro/WIN32軟件編制的該控制系統(tǒng)的程序梯形圖。設(shè)計(jì)圖如下3-4所示。圖3-4梯形圖梯形圖分析：1.按下總開關(guān)I0.4,電動(dòng)機(jī)循環(huán)啟動(dòng)開始，一號(hào)和三

13、號(hào)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)20s，計(jì)時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)。 2.然后一號(hào)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，二、三、四號(hào)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)20s，計(jì)時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)。3然后二號(hào)和三號(hào)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，一號(hào)和四號(hào)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)20s，計(jì)時(shí)器T39開始計(jì)時(shí)。4.然后一號(hào)和四號(hào)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，二號(hào)和三號(hào)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)20s，計(jì)時(shí)器T40開始計(jì)時(shí)。5.進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。3.6 控制程序語句表語句表是用一個(gè)或幾個(gè)字符來表示某種操作功能的編程語言，類似于計(jì)算機(jī)中的指令助記符編程語言。語句表通常和梯形圖配合使用，互為補(bǔ)充。將該控制系統(tǒng)的梯形圖轉(zhuǎn)化為語句表如下所示：Network 1 / Network Title/ I0.4電動(dòng)機(jī)循環(huán)啟動(dòng)按鈕，

14、線圈M0.0自鎖LD I0.4O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 / T37計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)0-20S第一個(gè)過程LD M0.0AN T40TON T37, 200Network 3 / 一號(hào)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)在20-40S和60-80S電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)LD M0.0O I0.0O Q0.0AN I0.5LDN T37O T38ALDAN T39AN T40= Q0.0Network 4 / 三號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在20-80s運(yùn)轉(zhuǎn)LD M0.0O I0.2O Q0.2AN I0.7LD T39ON T38ALDAN T40= Q0.2Network 5 / 20-60s計(jì)時(shí)器開

15、始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)200msLD T37TON T38, 200Network 6 / 二號(hào)電動(dòng)機(jī)在20-40s和60-80s運(yùn)轉(zhuǎn)LD T37O I0.1O Q0.1AN I0.6LDN T38O T39ALD= Q0.1Network 7 / 三號(hào)電動(dòng)機(jī)在0-40s和60-80s運(yùn)轉(zhuǎn)LD T37O I0.3O Q0.3AN I1.0AN T39= Q0.3Network 8 / 40-60s開始計(jì)時(shí)LD T38AN T40TON T39, 200Network 9 / 60-80s開始計(jì)時(shí)LD T39AN T40TON T40, 2003.7 程序調(diào)試程序調(diào)試有模擬器調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等方法，根據(jù)課程

16、設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際情況使用了STEP 7-Micro/WIN模擬器進(jìn)行了本程序的調(diào)試。西門子S7200的仿真軟件Simulation1.2版是從西班牙原版1.2直接漢化過來的，支持TD200仿真界面和增減計(jì)數(shù)器等多種指令。調(diào)試方法如下 ：1.將在Step 7 MicroWin中編譯正確的程序在文件菜單中導(dǎo)出為AWL文件；2.打開仿真軟件，點(diǎn)“配置”-“CPU 型號(hào)”，然后選擇CPU 222；3.點(diǎn)“程序”-“載入程序”； 4.選擇Step 7 MicroWin的版本； 5.將先前導(dǎo)出的AWL文件打開；6.點(diǎn)“PLC”-“運(yùn)行”，開始調(diào)試程序；調(diào)試的結(jié)果如下：1、按下啟動(dòng)按鈕SB5，如圖3-5程

17、序調(diào)試圖a所示，Q0.0和Q0.2為1，輸出Q0.0和Q0.2線圈得電，一、三號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20s。2、20-40s時(shí)一號(hào)電動(dòng)機(jī)停止，二、三、四號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20s，如圖3-6程序調(diào)試圖b所示。3、40-60s時(shí)三、四號(hào)電動(dòng)機(jī)停止，一、四號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20s，如圖3-7程序調(diào)試圖c所示。4、60-80s時(shí)，一、三號(hào)電動(dòng)機(jī)停止，二、四號(hào)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20s如圖3-8程序調(diào)試圖d所示。5、程序進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)如圖3-8程序調(diào)試所示。圖3-5程序調(diào)試圖a圖3-6程序調(diào)試圖b圖3-7程序調(diào)試圖c圖3-8程序調(diào)試圖d圖3-9程序調(diào)試圖e結(jié) 論兩種方案的比較: 1.控制中采用的邏輯部件不同繼電器-接觸器控制全部用硬觸點(diǎn)

18、和“硬”線連接；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”觸點(diǎn)和“軟”線連接。2.plc控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和體積不同繼電器-接觸器控制系統(tǒng)使用的電氣元件多，體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用的電氣元件少，體積小。3.控制中電器的觸點(diǎn)不同繼電器-接觸器控制中全部為機(jī)械式的硬觸點(diǎn)，動(dòng)作慢，弧光放電嚴(yán)重，壽命短，而且使用次數(shù)有限；PLC內(nèi)部全部為“軟”觸點(diǎn)，動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)，而且使用次數(shù)無限。 4.靈活性不同繼電器-接觸器控制方案的改變，需拆線，重新再接線，乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制方案的改變，一般不需要修改硬件，只需修改程序即可，及其方便。設(shè)計(jì)總結(jié)歷時(shí)兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)終于在今天完成了。這次課程設(shè)

19、計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，在開始做的階段，首先運(yùn)用所學(xué)的東西，結(jié)合老師講的再加上在網(wǎng)上找的資料，認(rèn)真分析和學(xué)習(xí)，這為我后來的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。在做梯形圖的時(shí)候我遇到了很多問題，經(jīng)過老師的指點(diǎn)，兩周時(shí)間之后，終于做出了這個(gè)設(shè)計(jì)。在主體框架完成的情況下，依據(jù)老師的要求，將上述所做東西以報(bào)告的形式做成文檔。這次課程設(shè)計(jì)，通過對(duì)PLC的學(xué)習(xí)，西門子S7-200軟件的摸索、認(rèn)識(shí)，編寫的程序過程，以及制圖軟件的使用學(xué)到了許多的知識(shí)，也更加熟練了機(jī)械制圖軟件的使用，學(xué)到很多獨(dú)立解決問題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。機(jī)電傳動(dòng)控制是一門極其重要的課程，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)。在當(dāng)今由機(jī)械化向自動(dòng)化，信息化飛速發(fā)展的社會(huì)，尤其是PLC技術(shù)越來越受人們廣泛應(yīng)用。因此學(xué)會(huì)和運(yùn)用PLC，將對(duì)我們以后踏上工作崗位有極其重要的幫助，在此次設(shè)計(jì)中，我們遇到了許多困難，通過對(duì)自身的查找，我找出幾點(diǎn)不足之處：1.不會(huì)利用查翻資料。在理論課學(xué)習(xí)過程中，老師曾經(jīng)給過我們很多關(guān)于PLC的參考資料，而我沒有去充分利用。