plc控制三台电机顺序启动.docx
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plc控制三台电机顺序启动
洛阳理工学院
课题设计
三台电动机的顺序启动
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三台电动机的顺序启动
摘要
本设计运用三台电动机的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。
它的控制形式也多种多样，本设计运用plc制，由于PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置，故本设计中采用PLC集中控制的办法，本设计中利用PLC简单可视化的程序，采用了手动的控制方式。
设计要求，按下启动按钮时，M1先启动，运行2S后M2启动，再运行3S后M3启动，按下停止按钮时M3停止，5S后M2停止，再4S后M1停止。
关键词:
PLC电动机继电保护
前言
plc可编程控制系统，相比于继电器系统，它性能可靠性高，接线很简单，系统不复杂，易于维护，性能先进，易于改造。
和单片机系统相比，它编程简单，易于掌握，连线简单。
工业控制计算机控制系统性能先进，但是价格昂贵，系统复杂，对于本系统而言实在是大材小用。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
PLC在皮带机上面的应用，使得皮带机的控制机构变得简单，运行更加可靠，同时维修起来也是十分的简单方便
综上所述，本次设计应选择PLC控制更为合理
本设计广泛应用在港口、电厂、煤矿、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。
即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。
工作过程中噪音较小，结构简单。
本设计也可与皮带配合使用构成皮带输送机，可用于水平或倾斜运输。
还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。
第一章plc概况
PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
在此松下PLC的特点与应用做出阐述。
世界上PLC产品可按地域分成三大流派：
美国、欧洲和日本。
日本的PLC技术是由美国引进的，但日本的主推定位在小型PLC上，在小型机领域中颇具盛名。
某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。
在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。
日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、东芝等，在世界小型PLC市日本产品约占有70％的份额。
松下PLC是目前国内比较常见的PLC产品之一，其功能完备，性价比高。
松下的小型PLC有：
FP-X、FP0、FP1、FPΣ、FP-e系列等；中型PLC为：
FP2、FP2SH、FP3系列PLC等。
松下PLC的基本特点：
（1）超高速处理基本指令只需0.32μs，可快速扫描。
小型PLC内，通过高速处理速度0.32μsec，也可对应要求高速扫描的用途。
（2）充裕的大容量充裕的程序容量达到32k步。
注释区域也可以充分保证。
通过超过小型PLC范畴的高程序容量32K步，可对应随着将来设备扩展而产生的范围广泛的各种应用。
（3）广泛的扩展性I/O最多300点。
可通过功能扩展插件，使扩展范围更进一步扩大。
也可控制成本。
还有，利用扩展FP0适配器，最多可连3台现有的FP0扩展单元。
（4）可靠的安全性通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序。
（5）配备USB端口3通过普通USB电缆（AB型），可与计算机现简便连接。
松下公司近几年PLC产品，具有指令系统功能强的特点；有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块，为复杂系统的开发提供了软件支持；FP系列各种PLC都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致性，这给构成多级PLC网络和开发PLC网络应用程序带来方便。
第二章设计方案
2．1PLC控制
可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自已设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和热线，通过修改程序适应工艺条件的变化。
可骗程控制（PLC）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。
随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。
现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。
由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置。
所以本次设计应选择PLC控制更为合理。
2．2控制要求
本次课题是基于PLC三台顺序启动控制程序的设计、安装与调试，根据要求我构想了下面的可行性的控制要求如下
（1）某一生产线有三台电机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，
（2）自动控制时，按下SB1按钮，M1→M2→M3的顺序启动，M1先启动，运行2S后M2启动，再运行3S后M3启动，按下SB2按钮时M3停止，5S后M2停止，再4S后M1停止。
（3）要有必要的短路、过载、连锁保护。
第三章硬件的设计
3．1PLC选型
3．1．1PLC的特点
松下PLC的基本特点：
（1）超高速处理基本指令只需0.32μs，可快速扫描。
小型PLC内，通过高速处理速度0.32μsec，也可对应要求高速扫描的用途。
（2）充裕的大容量充裕的程序容量达到32k步。
注释区域也可以充分保证。
通过超过小型PLC范畴的高程序容量32K步，可对应随着将来设备扩展而产生的范围广泛的各种应用。
（3）广泛的扩展性I/O最多300点。
可通过功能扩展插件，使扩展范围更进一步扩大。
也可控制成本。
还有，利用扩展FP0适配器，最多可连3台现有的FP0扩展单元。
（4）可靠的安全性通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序。
（5）配备USB端口3通过普通USB电缆（AB型），可与计算机现简便连接。
日本松下电工公司的FP系列PLC可以说是可编程控制器市场的后期之秀，被称为“一匹黑马”。
主要有FP1、PF-M和PF0。
PF0是超小型PLC，是最近几年开发的新产品，其产品地点可归纳为以下几点：
丰富的指令系统，快速的CPU处理速度，大程序容量，功能强大的编程工具，强大的网络通信功能。
分析要求，可以确定需要2输入点，三台电机需要3个输出点。
设计中最终选择了FP0-C10的PLC，这种PLC技术成熟，性能好，故障少，价格低廉，对于本项目又留有一定的余量，可以为以后改进留下余地。
3.1．2PLC的组成结构
PLC的一般结构如下图所示，由图可见主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。
3．2主回路
本次设计因为有三个电动机，必然需要有一些短路过载等保护，继电器、空开的选型后面后详细介绍，具体的主电路接线图如下：
3．2．1热继电器
选用JR16B-60/3D型热继电器
其中“J”表示继电器，“D”带断相保护
相关元件主要技术参数及原理如下：
（1）额定电流为20A
（2）热元件额定电流为32/4
3．2．2空气开关
市面上的空气开关多种多样，但要点都基本一样：
1、空气开关额定电压大于等于线路额定电压
2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。
3．2．3接触器
接触器（Contactor）是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。
接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。
其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：
常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。
当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：
常闭触头闭合；常开触头断开。
在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达800安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。
接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。
是自动控制系统中的重要元件之一。
3．3控制回路
3．3．1PLC控制多台电机的连线图
输出（I）启动SB1-X0
停止SB2-X1
输出（O）运行-KM1
运行-KM2
运行-KM3
第四章软件的控制设计
4．1控制要求
4．1．1设计的控制要求
（1）某一生产线有三台电机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，
（2）自动控制时，按下SB1按钮，M1→M2→M3的顺序启动，M1先启动，运行2S后M2启动，再运行3S后M3启动，若无料进入皮带，按下SB2按钮时M3停止，5S后M2停止，再4S后M1停止。
4．1．2I/O接线图
SB1KM1
SB2KM2
KM3
++
4．1．3I/O分配表
本设计的I/O外围输入电器、输入点、输出电器、输出点的绘制表
4．2软件设计
功能图表法：
按步序工作，工作中只要一部为1，其余为0。
图中含有时间继电器与中间继电器。
时间继电器感受外部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器。
即当吸引线圈通电或断电后，其触头经过一定延时后再动作，以控制电路的接通或分断。
它的编号为：
T0～T99。
中间继电器的作用：
将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。
其实质为电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（5～10A），动作灵敏。
按电压可分为两类：
一类是用于交直流电路中的JZ系列，另一类是只用于直流操作的各种继电保护线路中的DZ系列
4．2．1根据本设计的控制要求绘制电机的时序图
4．2．2逻辑表达式
根据电机的时序写出逻辑表达式，如下图
Y1=（X1+Y1）•T4
Y2=（T1+Y2）•T3
Y3=（T2+Y3）•X2•R0
R0=X2+R0
4．2．3根据逻辑表达式梯形图绘制出梯形图
（三台电机顺序启停的梯形图）
简述上图的工作过程，如下
（1）某一生产线有三台电机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，
（2）自动控制时，按下SB1按钮，M1→M2→M3的顺序启动，M1先启动，运行2S后M2启动，再运行3S后M3启动，若无料进入皮带，按下SB2按钮时M3停止，5S后M2停止，再4S后M1停止。
4．3系统调试及问题解决
（1）要查接线、核对地址。
要逐点进行，要确保正确无误。
可不带电核对，那就是查线，较麻烦。
也可带电查，加上信号后，看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。
（2）检查模拟量输入输出。
看输入输出模块是否正确，工作是否正常。
必要时，还可用标准仪器检查输入输出的精度。
（3）检查与测试指示灯。
控制面板上如有指示灯，应先对应指示灯的显示进行检查。
一方面，查看灯坏了没有，另一方面检查逻辑关系是否正确。
指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。
（4）检查手动动作及手动控制逻辑关系。
完成了以上调试，继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。
要查看各个手动控制的输出点，是否有相应的输出以及与输出对应的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。
如有问题，立即解决。
（5）半自动工作
如系统可自动工作，那先调半自动工作能否实现。
调试时可一步步推进。
直至完成整个控制周期。
哪个步骤或环节出现问题，就着手解决哪个步骤或环节的问题。
（6）自动工作
在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。
要多观察几个工作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。
（7）模拟量调试、参数确定
以上调试的都是逻辑控制的项目。
这是系统调试时，首先要调通的。
这些调试基本完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。
最主要的是选定合适控制参数。
一般讲，这个过程是比较长的。
要耐心调，参数也要作多种选择，再从中选出最优者。
有的PLC，它的PID参数可通过自整定获得。
但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完成的。
（8）异常条件检查
完成上述所有调试，整个调试基本也就完成了。
但是好再进行一些异常条件检查。
看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作，是否会停机保护或是报警提示。
（9）解决接图出现的问题
在按下SB2同时M3停止运转，这时要加一个中间继电器RO与SB2形成互锁，此时才能保证M3处在持续断电状况中。
第五章设计总结
心得体会
通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工作素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是理论上的，对一些细节不加重视，当我在把自己想出来的程序结合到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
通过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC的理解得到了加强，同时深刻的看到了实践与理论的差距。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我积极查阅相关资料，在理解的基础上运用到设计中，同时在一定的阶断我和同学共同讨论，以解决分个人不能解决的问题，在交流中大家给我提出意见，给了我很大的帮助。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际，进一步巩固电气与PLC控制的基本知识；掌握设备电气控制自动化系统的原理设计、施工设计的方法；掌握PLC程序的设计及调试方法；掌握电气线路安装与调试方法；学会查阅有关专业资料及设计手册。
在课题设计完成之际，我真诚的向我的同学、指导老师们，表示真诚的谢意，感谢你们对我的细心指导和帮助。
感谢吕光老师对我学习生活和项目设计的指导。
她工作繁忙，但在我做项目设计的每个阶段，从查阅资料到确定选题，项目的初稿确定，上机调试，如何抓图，设计格式，中期检查，后期修改等整个过程都给予了我悉心指导。
吕光老师一次次地给我们指出项目中的错误和不足。
除了敬佩吕光的专业水平外，她的治学严谨和学术研究精神也是我学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
感谢身边的同学们，他们大家在我遇到困难的时候，总是不断地鼓励我，并和我一起分析项目过程中遇到的问题。
正是因为有了大家的支持和鼓励，我的项目设计才会顺利完成。
参考文献
[1]张凤珊．电气控制及可编程序控制器．2版[M]．北京:
中国轻工业出版社，2003．
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中国电力出版社，1998．
[3]马志溪．电气工程设计[M]．北京:
机械工业出版社，2002．
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廖
[5]常初周林、PLC的功能指令、电工技术、1999-2000
[6]张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：
人民邮电出版社、2005.1
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