四台电动机顺序循环控制.doc
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内容摘要
本论文内容为四台三相笼型异步电动机按照课题要求的顺序依次启动的设计过程及相关程的序编写过程。
包含四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制设计及四台三相笼型异步电动机的PLC控制设计。
本文主要包含三章，第一章为总体的设计思路及主要设计要求；第二章是四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制的主电路、控制电路的设计，主要采用中间继电器和时间继电器不同组合实现互相控制，从而实现四台电动机的循环和单独启动；第三章是四台三相笼型异步电动机的PLC控制的主电路、外部I/O电路、电气安装接线以及梯形图的设计，主要使用计时指令实现PLC对主电路接触器的循环、延时控制。
本论文继电器接触器部分的电气符号的标准依据是新国标GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西门子S7-200系列CPU为设计依据，梯形图设计软件为西门子S7-200编程模拟软件WinSPS-S5。
关键词：
继电器-接触器控制；PLC控制；控制线路；控制思路
1
目录
第1章引言 1
第2章系统的控制要求 2
2.1系统的控制要求 2
第3章主电路与控制电路设计 3
3.1主电路设计 3
3.2控制电路设计 5
第4章PLC选择及I/O连接图 7
4.1PLC和选择 7
4.2系统资源分配 7
4.3I/0连接图 9
第5章梯形图与语句表 10
5.1梯形图 10
5.2语句表 13
课程设计总结 16
致谢 17
参考文献 18
第1章引言
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。
因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
1.最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。
例如：
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3.在满足控制要求的前提下，力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4．考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
5．软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
第2章系统的控制要求
2.1系统的控制要求
1.有四台电动机作顺序循环控制，控制时序如下图所示：
表2-1控制时序
一号电机
ON
ON
ON
ON
二号电机
ON
ON
ON
ON
三号电机
ON
ON
ON
ON
四号电机
ON
ON
ON
ON
秒01020304050607080
2.系统可以自动循环控制
3.每台电动机可单独启停控制
第3章主电路与控制线路的设计
3.1主电路设计：
主电路采用四台电动机并联的方式，每台电动机均配置一个热继电器和，电动机的电路接通由接触器的主动合触点控制，主电路设计如图3-1；
图3-1主电路图
电动机一、四停止运转
电动机二、三运转20s
电动机二、三停止运转
电动机一、四运转20s
一号停止
二号停止
四号停止
三号停止
电动机一停止
电动机二、三、四号运转20s
一运转
二运转
三运转
四运转
电动机一、三运转20s
开始
是否循环
停止
图3-2控制流程图
否
是
3.2控制电路设计：
为了实现四台电动机的顺序控制，选择4个中间继电器、5个时间继电器控制电动机时序运动，其中延时继电器计时时间均为20秒，中间继电器常开开关连接主电路中接触器的主动合触点，控制接触器的得电与失电。
1. 控制过程为：
按钮SB5控制电动机自动循环运行，KM1、KM3控制中间继电器KA1、KA3得电自锁，同时通电延时继电器KT1得电计时，20秒后控制中间继电器KA2、KA3、KA4启动，同时通电延时继电器KT2得电计时，断电延时继电器得电，断电延时闭合开关闭合，20秒后KA2、KA3断电，同时KA1、KA4得电自锁，KT3再次开始计时，20秒后中间继电器KM2控制KA2得电自锁，KF7控制中间继电器KF4断电，同时中间继电器KF3的自锁，20秒后KA3断电，同时KA1得电自锁，开始第二次运行，按钮SB5为总停按钮；
2. 电动机的单独启动均采用两个按钮控制，其中SB1、SB2、SB3、SB4为四台电动机的单独启动按钮，SB11、SB12、SB13、SB14为四台电动机的单独停止按钮，控制电路设计见图2-2；
3. 单独启停控制电路中，中间继电器常开开关KA1、KA2、KA3、KA4分别控制接触器KM1、KM2、KM3、KM4得电自锁。
表3-1元器件明细表
序号
代号
名称
数量
备注
1
KM1-KM4
接触器
4
2
KA1-KA4
中间继电器
4
3
KT1-KT4
通电延时继电器
4
4
FR1-FR4
热继电器
4
5
SB1-SB5
常开按钮
5
6
SB11-SB15
常闭按钮
5
7
FU
熔断器
5
图3-3控制电路
第4章PLC选择及I/O连接图
4.1PLC选择
本系统涉及器件较多，需用到输入口10个，输出口4个，故选择S7-200系列CPU224型PLC。
4.2系统资源分配
1.输入地址与输出地址分配：
表4-1I/O分配表
控制信号
信号名称
原件名称
原件符号
地址编码
输入信号
1号电动机启动信号
常开按钮
SB1
I0.0
2号电动机启动信号
常开按钮
SB2
I0.1
3号电动机启动信号
常开按钮
SB3
I0.2
4号电动机启动信号
常开按钮
SB4
I0.3
同时启动信号
常开按钮
SB5
I0.4
1号电动机停止信号
常闭按钮
SB11
I0.5
2号电动机停止信号
常闭按钮
SB12
I0.6
3号电动机停止信号
常闭按钮
SB13
I0.7
4号电动机停止信号
常闭按钮
SB14
I1.0
总停信号
常闭按钮
SB15
I1.1
输出信号
1号电动机驱动信号
接触器
KM1
Q0.0
2号电动机驱动信号
接触器
KM2
Q0.1
3号电动机驱动信号
接触器
KM3
Q0.2
4号电动机驱动信号
接触器
KM4
Q0.3
4.3I/O接线图
接线图是进行施工接线的主要技术文件，根据I/O表及PLC的工作流程图，查阅实习指导书关于cpu224的I/O接线分配就可以得到PLC端子接线图如图4-1所示:
图4-1I/O接线图
第5章梯形图与语句表
5.1梯形图设计
..
.
.
图5-1梯形图
。
梯形图分析：
1.按下总开关I0.4,电动机循环启动开始，一号和三号电动机开始运转20s，计时器T37开始计时。
2.然后一号电动机停止运转，二、三、四号电动机开始运转20s，计时器T38开始计时。
3．然后二号和三号电动机停止运转，一号和四号电动机开始运转20s，计时器T39开始计时。
4.然后一号和四号电动机停止运转，二号和三号电动机开始运转20s，计时器T40开始计时。
5.进入下一个循环。
5.2语句表
语句表是用一个或几个字符来表示某种操作功能的编程语言，类似于计算机中的指令助记符编程语言。
语句表通常和梯形图配合使用，互为补充。
将该控制系统的梯形图转化为语句表如下所示：
Network1
LDI0.4
OM0.0
ANI1.1
=M0.0
Network2
LDM0.0
ANT40
TONT37,200
Network3
LDM0.0
OI0.1
OQ0.0
ANI0.5
LDNT37
OT38
ALD
ANT39
ANT40
=Q0.0
Network4
LDM0.0
OI0.1
OQ0.2
ANI0.6
LDT39
ONT38
ALD
ANT40
=Q0.2
Network5
LDT37
TONT38,200
Network6
LDT37
TONT38,200
Network7
LDT37
OI0.3
OQ0.3
ANI1.0
ANT39
=Q0.3
Network8
LDT38
ANT40
TONT39,200
Network9
LDT39
ANT40
TONT40,200
结论
两种方案的比较:
1.控制中采用的逻辑部件不同
继电器-接触器控制全部用硬触点和“硬”线连接；PLC内部大部分采用“软”触点和“软”线连接。
2.plc控制系统的结构和体积不同
继电器-接触器控制系统使用的电气元件多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用的电气元件少，体积小。
3.控制中电器的触点不同
继电器-接触器控制中全部为机械式的硬触点，动作慢，弧光放电严重，寿命短，而且使用次数有限；PLC内部全部为“软”触点，动作快、寿命长，而且使用次数无
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