plc电动机正反转 点动 急停.docx
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plc电动机正反转点动急停
摘要
从70年代初开始，不到三十年时间里，PLC生产发展成了一个巨大的产业，据不完全统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。
而如今，对旧有电机进行PLC改造已经非常普遍，针对于旧有的电机，其电气控制为继电控制，而在继电控制中，接触触点多，所以故障也多，操作人员维修任务较大，机械使用率较低。
本课题来源于生产实际的需要，对于电动机用PLC改造其继电器控制电路，克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用率。
为提高电动机控制电路的稳定性和自动化程度，延长电机的使用寿命，降低电机的故障。
分析了电动机正反转、电气控制原理，保留电机主电路由PLC取代复杂的电气连线控制，设计出由PLC为镗床的控制电路。
该系统开发周期仅为三天，期间完成了将电机的控制电路用PLC梯形图实现，大大的简化了电路，从而降低电机的故障、更加便于控制、也降低了维修的难度。
目录
引言………………………………………………………………………3
第一章电动机正反转控制系统的PLC设计……………………………5
1.1设计要求…………………………………………………………5
1.2设计思路…………………………………………………………5
1.3设计目的…………………………………………………………6
第二章电机正反转控制系统PLC设计…………………………………7
2.1梯形图程序的设计方案…………………………………………7
2.3设计流程图说明…………………………………………………7
2.4电动机控制系统的电气元件表…………………………………8
2.5输入输出分配……………………………………………………9
第三章调试说明…………………………………………………………11
3.1主轴正转低速……………………………………………………11
3.2主轴正转高速……………………………………………………11
3.3主轴正转点动……………………………………………………11
3.4主轴反转低速……………………………………………………11
3.5主轴反转高速……………………………………………………11
3.6主轴反转点动……………………………………………………12
3.7正向反接制动……………………………………………………12
3.8反向反接制动……………………………………………………13
第四章注意事项…………………………………………………………14
4.1安装环境………………………………………………………14
4.2电源接线………………………………………………………15
4.3接地………………………………………………………………15
4.4直流24V接线端…………………………………………………15
4.6输入接线注意点…………………………………………………16
结束语……………………………………………………………………17
参考文献…………………………………………………………………18
附件………………………………………………………………………18
引言
本课题设计：
电动机有两种转速，低速是Y接法，高速是△接法，停车时采用了反接制动，变速采用了断续时自动低速冲动。
研究这一课题的目的和意义有以下几点：
1）、用PLC控制技术对电动机的控制电路实施改造，则具有普遍的技术及经济意义；2）、提高电动机控制电路的稳定性和自动化程度；3）、通过PLC改造后，可以延长电动机的使用寿命，还可以降低机床的故障、更加便于控制、方便维修等各种好处。
采用PLC实现电动机电气控制时，继电一接触器系统中按钮、速度继电器为PLC的输入设备，接触器线圈及指示灯为PLC的输出设备。
经过这样处理后，仅需要8个输入点，6个输出点，又基于三菱的PLC在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX1N-14MT的PLC。
FX1N-14MTPLC的参数表为：
模型
I/O总数
输入
输出
尺寸
mm（英寸）
（宽）*（厚）*（高）
数目
类型
数目
类型
FX1N-14MT
14
8
DC输入
6
晶体管输出
90*75*90
（3.6*3.0*3.5）
FX1N系列是功能很强大的微PLC，可扩展到多达128I/O点，并且能增加特殊功能模块或扩展板。
通信和数据链接功能选项使得FX1N在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。
定位和脉冲输出功能一个PLC单元能同时输出2点100KHz脉冲，PLC配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对驱动以及特殊脉冲输出控制。
其它功能:
1.内置式24V直流电源:
24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。
2.时钟功能和小时表功能:
在所有的FX1NPLC中都有实时时钟标准。
时间设置和比较指令易于操作。
小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。
3.持续扫描功能:
为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。
4.输入滤波器调节功能:
可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。
5.元件注解记录功能:
元件注解可以记录在程序寄存器中。
6.在线程序编辑:
在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。
7.RUN/STOP开关:
面板上运行/停止开关易于操作。
8.远程维护:
远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据
9.密码保护:
使用一个八位数字密码保护您的程序
第一章电机正反转控制系统的PLC设计
1.1设计要求
（1）对电机控制的实物了解，熟悉其工作原理。
（2）通过实物连线画其相应的电气接线图。
（3）通过原理图对电机电气部分进行PLC的设计改造。
（4）对改造后进行调试、改进并画出改造后的PLC接线图。
（5）编写说明书设计小结。
1.2设计思路
通过对电机所有硬件部分接线方式的了解与认识，从实际连线出发掌握电动机控制系统的工作原理以及各机械部件的动作方式。
然后按照其接线画出相应原理图，并对其进行注释。
对原理图作进一步的分析，将所有的机械动作原件（接触器、继电器、按钮等）转换成以PLC的软件控制（即软触点换成硬触点）。
设计PLC的梯形图，要求与原有电气部分控制的工作原理相同。
安全设置：
接触器互锁：
就是在正转的接触器上的常闭辅助触点上接入反转控制电路，当正转接触器动作时带动反转电路断开（反之则反），达到安全转换的目的。
1.3设计目的
在工业控制领域，为了实现弱电对强电的控制，使机械设备实现预期的要求，继电器系统曾被广泛使用并占主导地位。
虽然它具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点，但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。
如果某一个继电器损坏，甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统的瘫痪，而故障的查找和排除又往往是困难的，需要花费很长时间。
如果产品更新换代，则需要改变整个系统的控制周期。
可见，继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点，给人们在使用上带来很大的不便和遗憾。
而电动机作为工作母机，对电气的控制也有了很高的要求必须有很强的抗干忧能力，运行可靠，并且简化电气控制方式，提高机床电气的使用寿命。
因此根据实际生产需要对电动机的控制电路进行PLC改造。
第二章电机正反转控制系统PLC设计
2.1梯形图程序的设计方案
电动机控制系统采用继电一接触器控制移植法设计梯形图程序。
（1）设置中间单元在梯形图中，为简化电路，多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，在梯形图中设置用该电路控制的中间继电器。
（2）设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到哪些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图电路。
（3）外部联锁电路的设计在梯形图中设置对应的输出继电器的线圈串联的常闭触点组成的软件互锁外，还应在PLC外部设置硬件互锁电路。
2.2设计流程图说明
2.3电动机控制的电气元件表
电动机控制元器件选择表
序号
名称
型号与规格
数量/只
1
断路器
C65N/3PD型32A
1
2
交流接触器
CJ20—16380V
5
3
直流接触器
BCZ5-100/10
5
4
热继电器
JR16—20/3整定电流10—16A
1
5
按钮
LA18—22红
1
6
按钮
LA18—22绿
4
7
可编程控制器
三菱FX1N-14MT
1
8
信号灯
AD11—25/20220V红
1
9
主轴电动机
M1
1
2.4输入输出分配表
输入/输出点分配表
输入
输出
元件名称、代号
输入点
元件名称、代号
输出点
停、制动
SB1
X00
主轴正转
KM1
Y00
正转
SB2
X01
主轴反转
KM2
Y01
反转
SB3
X02
主轴制动
KM3
Y02
正转点动
SB4
X03
主轴低速
KM4
Y03
反转点动
SB5
X04
主轴高速
KM5
Y04
转速切换
KS1
X05
速度继电器（正转）
SRZ
X06
速度继电器（反转）
SRF
X07
第三章调试说明
3.1主轴正转低速
按下SB2（X001）→中间继电器K1（M1）得电且自锁→接触器KM3（Y02）得电→K1和KM3的常开触点都吸合→KM1（Y00）得电→其常开触点吸合→KM4（Y03）得电→电机绕组接成Y形低速正向运行。
3.2主轴正转高速
将变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关KS1（X05）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y02）的工作做准备；当按下SB2（X001）时→K1（M1）得电且自锁→KM3和KT都得电→KM1得电，电动机先低速（Y形）正向起动；当KT延时3s后→KT的常闭触点（T0）断开→KM4（Y03）失电，同时KT的常开触点（T0）闭合→KM5（Y04）得电→电动机绕组接成三角形（△形）切换为高速运转。
3.3主轴正转点动
按下SB4（X03）→KM1（Y00）得电→KM4（Y03）得电。
由于此时KA1（M1）、KM3（Y02）、KT（T0）都没有通电，所以M电动机只能接成Y形进行低速转动；松开按钮SB4后，因电路没有自锁作用，则KM1和KM4都失电，使电动机停转。
3.4主轴反转低速
按下SB3（X02），继电器和接触器的通电顺序K2（M2）→KM3（Y02）→KM2（Y01）→KM4（Y03），使M电动机接成Y角形形低速反向运行。
3.5主轴反转高速
将KS变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关KS1（X05）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y02）的工作做准备；当按下SB3（X02）时→K2（M2）得电且自锁→KM3和KT都得电→KM2（Y01）得电，M1双速电动机先低速反向起动；当KT延时（3s）后→KT的常闭触点（T0）断开→KM4（Y03）失电M电动机停转，同时KT的常开触点（T0）闭合→KM5（Y04）得电→M电动机接成三角（△形）形切换为高速运转。
3.6主轴反转点动
按下SB5（X04）→KM2（Y01）得电→KM4（Y03）得电。
由于此时K2（M2）、KM3（Y02）、KT（T0）都没有通电，所以M电动机只能接成Y角形进行低速转动；松开按钮SB5后，因电路没有自锁作用，则KM2和KM4都失电，使M电动机停转。
3.7正向反接制动
采用速度继电器来实现反接制动，当电动机按正常速度正向运转时，速度继电器SRZ的常开触点（X06）闭合，为反接制动做准备。
若按下停止按钮SB1（X000），其常闭触点先断开，K1（M1）、KT（T0）、KM1（Y1）、KM3（Y3）和KM4（Y4）或者KM5（Y5）都断电，使控制线路按以下动作进行反接制动。
具体过程：
1）KT断电：
KT的常开触点（T0）断开→KM5断电→M电动机只能Y形低速运行；KT的常闭触点闭合→KM4（Y03）通电，为M电动机反接制动做准备
2）KM3断电→KM3主触点断开→M电动机定子绕组接入电阻R；KM1常闭触点闭合→为KM2工作做准备
3）KM1断电：
KM1主触点断开→M1断电，靠惯性运转
4）M电动机惯性运转的初速很高，使SRZ常开触点（X06）还闭合→KM2得电，开始反接制动
5）KM2得电:
KM2常闭触点断开→它与KM1联锁，使KM1不能得电;KM2常开触点闭合自锁→SB1松开后使KM2还通电，M电动机继续制动
6）当M电动机速度≤120r/min时→SRZ常开触点（X15）断开→KM2、KM4断电→M1停转，制动结束。
3.8反向反接制动
M电动机反转时使SRF的常开触点（X07）闭合，同样为反接制动做准备。
在按下停止按钮SB1（X00）时，制动过程与正向反接制动相同。
第四章PLC安装说明
4.1安装环境
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。
控制PLC的工作环境，可以有效的提高它的工作效率和寿命。
在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度超过0℃～50℃的范围；
（2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等；
（5）有大量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10～55Hz、幅度为0.5mm（峰－峰）；
（7）超过10g（重力加速度）的冲击。
4.2电源接线
PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。
FS1N系列可编程控制器有直流24V输出接线端。
该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。
如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。
若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。
当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。
对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。
如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:
1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
4.3接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。
接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。
如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。
为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。
若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。
接地点应尽可能靠近PLC。
4.4直流24V接线端
使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。
PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。
24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。
如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。
另外，任何外部电源不能接到这个端子。
如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。
每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。
对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。
FX1N系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。
4.5
1）输入接线一般不要超过30m。
但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。
结语
通过这一两天的课程设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。
回顾此次课程设计，是大学三年所学PLC知识很好的总结。
此次设计电动机正反转系统课题不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。
相信这次课设对我以后的工作会有一定的帮助。
本课题能够成功的完成，要特别感谢我的指导老师：
李海滨老师、刘爽老师的关怀和教导！
参考文献：
三菱控制FX2NPLC系统应用案例精解陈洁编著
附件1
电动机主电路和电气控制图
附件2
PLC硬件接线图
附件3
PLC程序梯形图
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