绕线转子电动机正逆转控制课程设计哦.docx

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绕线转子电动机正逆转控制课程设计哦

1PLC的介绍 

1.1PLC概况

可编程控制器（ProgrammableController）简称PC。

个人计算机（PersonalComputer）也简称PC。

为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC（ProgrammablelogicController）。

国际电工委员会在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

（1）可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。

事实上可编程控制无论从内部构造、功能及功能原理上看都不折不扣的是计算机。

（2）可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。

工业环境和一般办公环境有很大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。

为了能控制“机械或生产程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不可能做到的。

因此可编程控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。

（3）可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。

它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。

也就是说可编程控制器较其以前的工业控制计算机，具有更大的灵活性，它可以方便的应用在各种场合，是一种通用的工业控制计算机。

PLC的特点：

1、可靠性高，抗干扰能力强

2、配套齐全，功能完善，适用性强

3、易学易用，深受工程技术人员欢迎

4、系统设计周期短，维护方便，改造容易

5、体积小，重量轻，能耗低。

PLC的应用领域：

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、汽纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为：

开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。

1.2PLC的基本结构

1、中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制核心。

它按照PLC系统程序赋予的功能：

a.接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

2、存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。

存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。

3．输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。

4．输出接口电路：

可编程序控制器的输出有：

继电器输出（M）、晶体管输出（T）、晶闸管输出（SSR）三种输出形式。

5．电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。

如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—264V之间。

允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。

一般小型PLC的电源输出分为两部分：

一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。

1.3PLC的工作原理

PLC则是采用循环扫描的工作方式。

一个扫描周期主要可分为两个模式,分别是RNU模式和STOP模式,共五个工作阶段,如图1-2。

1.3.1内部处理阶段

内部处理阶段，复位WDT（监控定时器），检查硬件、程序存储器，正常则顺序执行用户程序，不正常则转到错误处理程序。

1.3.2通信处理阶段

通信处理阶段，PLC与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。

1.3.3输入刷新阶段

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。

完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。

在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。

1.3.4程序执行阶段

在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。

当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

1.3.5输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。

显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。

扫描周期越长，响应速度越慢。

由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。

但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。

这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。

但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。

总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。

2控制电动机运行的常用低压电器介绍

2.1手动电器

2.1.1刀开关

刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。

刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。

刀开关的种类很多。

按极数（刀片数）分为单极、双极和三极；按结构分为平板式和条架式；按操作方式分为图3-1刀开关的符号直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。

刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。

刀开关的额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A以下。

考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：

3~5倍异步电机额定电流

2.1.2按钮

按钮常用于接通、断开控制电路，它的结构和电路符号见图3-2。

按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按钮的结构特点，按钮只起发出“接通”和“断开”信号的作用。

图3-2钮的结构和符号

2.2自动电器

2.2.1熔断器

熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。

线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。

熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。

其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小的导体制成。

熔体额定电流

的选择：

1．无冲击电流的场合（如电灯、电炉）

；图3-3熔断器的电路符号

2．一台电动机的熔体：

熔体额定电流≥电动机的起动电流÷2.5；

如果电动机起动频繁，则为：

熔体额定电流≥电动机的起动电流÷（1.6~2）；

3．几台电动机合用的总熔体：

熔体额定电流=（1.5~2.5）×容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和。

图3-7行程开关结构示意图和电路符号

3系统的硬件设计

3.1主电路图

图3-1主电路图

3.2绕线转子异步电动机正反转的外部接线图

接线图如图所示,NFBON时，指示灯PLl亮。

按PB2，电动机正转全电阻启动[MC3动作，PLl熄灭，PL2闪亮（0．5s／ON，0．5s／OFF）]，10s后换成部分电阻启动[MC3、MCl动作，PL2闪亮]，再经10秒后正向运转[MC3、MC2、PL3动作]，PL2熄灭，此时按PB3无作用。

正转在启动中或运转中，按PBl时电动机立即停止运转，PLl指示灯亮。

按PB3时，电动机逆转全电阻启动[MC4动作，PLl熄灭，PL2闪亮（0．5s／ON，0．5s／OFF）]，10s后换成部分电阻启动[MC4、MCl动作，PL2闪亮]，再经10s后逆向运转[MC4、MC2、PL4动作]，PL2~0,灭，此时按PB2无作用。

逆转启动中或运转中，按PBl时电动机立即停止运转，PLl指示灯亮。

运转时断电，如果在5s内恢复供电，电动机维持断电前的运转方向，继续运转：

运转时断电，如果在5s后恢复供电，须按PB2或PB3重新启动电机。

热继电器动作时，电动机停止运转，Bz响。

热继电器复位后，BZ停响，恢复正常操作状态。

图3-2绕线转子异步电动机正反转的外部接线图

4系统的软件设计

4.1顺序功能图的绘制

顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。

顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作构成。

图4-1状态表

序号

步名

编程元件

进入该步的信号

动作

1

初始步

M1

M8002=1,X0=1

Y5=1

2

正转全电阻启动步

M2

X2=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y3=1,Y6=1,T1通

3

正转部分电阻启动步

M3

T1=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y3=1,Y1=1,Y6=1

T2接通

4

正转步

M4

T2=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y3=1,Y2=1,Y7=1

5

逆转全电阻启动步

M5

X3=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y4=1,Y6=1,T3通

6

逆转部分电阻启动步

M6

T3=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y4=1,Y1=1,Y6=1

T4接通

7

逆转步

M7

T4=1,X6=0,X1=0,T0=0

Y4=1,Y2=1,Y10=1

8

报警步

M8

X6=1

Y11=1

9

停止步

M9

X1=1

Y5=1

10

断电保持步

T0

X0=0

T0定时5秒

依据设计要求，把整个过程分为十步。

M1起始步，M2、M3、M4分别为正转的全电阻启动、部分电阻启动、正转运行；M5、M6、M7分别为逆转的全电阻启动，部分电阻启动、逆运行；M8为热继电器动作时，电动机停止运转，Bz响。

由Y5表示L1灯,Y6表示PL2灯,Y7表示PL3动作,Y10表示PL4动作，Y11表示喇叭BZ.T1、T2、T3、T4均表示计时10秒。

T100、T101表示闪烁灯Y6计时继电器。

用X0表示NFB，Y1、Y2、Y3、Y4分别表示MC1、MC2、MC3、MC4，X6为“1”状态时，表示热继电器动作，X1为点动开关PB1,X2为点动开关PB2，X3为点动开关PB3，X0为保持开关NFB。

其顺序功能图如下图（5-2）。

4.2顺序功能图

4.3梯形图的设计

根据状态表和顺序功能图,编写梯形图

图5-3系统的梯形图

参考文献

[1]陈建明.《电气控制与PLC应用》,电子工业出版社2007

[2]邓则名.《电器与可编程控制器应用技术》,机械工业出版社

[3]郁汉琪.《电气控制与可编程序控制器》,东南大学出版社,2003.

[4]廖常初.《可编程控制器应用技术》，重庆大学出版社,2007

[5]汪晓平.《PLC可编程控制器系统开发实例导航》,人民邮电出版社,2004.

[6]三菱.《FX可编程控制器编程手册》

[7]电工手册编写组.电工手册,上海人民出版社，1979.