电机正反转控制.docx
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电机正反转控制
河南机电高等专科学校电气工程系
微控制器技术课程
设计报告
设计题目：
电机正反转控制
专业：
电力系统自动化
班级：
电力
学号：
姓名：
指导教师：
设计时间：
2013.10.21---2013.10.27
微控制器技术课程设计任务书
设计题目：
电机正反转控制
设计时间：
2013.10.21---2013.10.27
设计任务：
在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：
1、理解电机正反转驱动电路工作原理。
2、编制驱动程序，使用LED数码管显示电机状态：
1：
正转；2：
反转。
3、有按键，可改变电机转动方向。
显示全0。
背景资料：
1、单片机原理与应用
2、检测技术
3、计算机原理与接口技术进度安排：
1、第一天，领取题目，熟悉设计内容，分解设计步骤和任务；
2、第2天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。
3、第3天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。
4、第4天，中期检查，书写设计报告。
5、第5天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。
6、第6天，设计答辩。
题目：
电机正反转控制
一、设计目的
通过电机正反转控制的电路设计，使学生掌握三极管用作开关管时的工作原理，直流电机的驱动方法、H桥电路的构成和特点，训练学生的动手能力，培养独立解决问题的能力，为今后电路设计和电类后续课程的学习奠定基础。
二、设计要求
对于较大容量的交流电动机，启动是可采用Y-△降压启动。
电动机开始启动是△形连接，延时一定时间后，自动切换到Y形连接运行。
Y-△转换用两个接触器切换完成，由PLC输出点控制。
正转时按下反转开关无反应，按下停止按钮，电动机停止转动，按下反转按钮，启动Y形连接。
此时按下正转按钮系统无反应。
三、方案设计与论证
方案设计：
使用三段拨码开关控制H桥控制电路的上电。
如果电源接在2端，则电流流通的路径是Vcc→Q2→电机→Q4，电机正转。
如果电源接在3端，则则电流流通的路径是Vcc→Q2→电机→Q4，则电机反转。
二极管D1-D4此处用作续流二级管。
单相电机的启动绕组串接有一个合适的电容，借助于移相电容使其定子的两绕组获得相差90度的两个旋转磁场而能自动旋转起来。
要改变电机的转向，需要在电机绕组引出线的接点上、找出启动绕组，将原来串接电容的一端、与原来接公用点的另一端线对调、连接，就能达到改变转向的目的。
如果该电机主、副绕组一样，需要随意控制转向的；只需将原来接电容器的电源线通过一个双控开关，与电机电容的两端线连接，操作开关改变电源接入电容的方向、就能控制电机的转向了。
方案论证：
设计一电动机正反转控制电路，当按下正转按钮时，小型直流电动机正转，正转指示灯亮；当按下反转按钮时，小型直流电动机反转，反转指示灯亮；
无按键时，电动机不转。
电动机可逆运行控制电路
电动机可逆运行控制电路
线路分析如下：
（1）正向启动：
1、合上空气开关QF接通三相电源
2、按下正向启动按钮SB3，KM1通电吸合并自锁，主触头闭合接通电动机，电动机这时的相序是L1、L2、L3，即正向运行。
（2）反向启动：
1、合上空气开关QF接通三相电源
2、按下反向启动按钮SB2，KM2通电吸合并通过辅助触点自锁，常开主触头闭合换接了电动机三相的电源相序，这时电动机的相序是L3、L2、L1，即反向运行。
（3）互锁环节：
具有禁止功能在线路中起安全保护作用。
1、接触器互锁：
KM1线圈回路串入KM2的常闭辅助触点，KM2线圈回路串入KM1的常闭触点。
当正转接触器KM1线圈通电动作后，KM1的辅助常闭触点断开了KM2线圈回路，若使KM1得电吸合，必须先使KM2断电释放，其辅助常闭触头复位，这就防止了KM1、KM2同时吸合造成相间短路，这一线路环节称为互锁环节。
2、按钮互锁：
在电路中采用了控制按钮操作的正反传控制电路，按钮SB2、SB3都具有一对常开触点，一对常闭触点，这两个触点分别与KM1、KM2线圈回路连接。
例如按钮SB2的常开触点与接触器KM2线圈串联，而常闭触点与接触器KM1线圈回路串联。
按钮SB3的常开触点与接触器KM1线圈串联，而常闭触点压KM2线圈回路串联。
这样当按下SB2时只能有接触器KM2的线圈可以通电而KM1断电，按下SB3时只能有接触器KM1的线圈可以通电而KM2断电，如果同时按下SB2和SB3则两只接触器线圈都不能通电。
这样就起到了互锁的作用。
（4）电动机的过载保护由热继电器FR完成。
四、设计原理和电路图如下
输入设备
PLC
输入继电器
输出设备
PLC
输出继电器
代号
功能
代号
功能
SB1
正传按钮
I0.0
KM1
主接触器
Q0.0
SB2
停止按钮
I0.1
KM2
Y接触器
Q0.2
SB3
反转按钮
I0.3
FR
过载保护
I0.2
KM3
△接触器
Q0.1
I/O接线图
时序图/顺序功能图/电气原理图
用PLC实现电动机反接制动控制电路。
如图六所示，其工作原理如下：
（1）按下正向起动按钮SB2，运行过程如下：
中间继电器KA1线圈得电，KA1常开触点闭合并自锁，同时正向接触器KM1得电，主触点闭合，电动机正向起动；在刚起动时未达到速度继电器KV的动作转速，常开触点KS-Z未闭合，中间继电器KA3断电，KM3也处于断电状态，因而电阻R串在电路中限制起动电流；当转速升高后，速度继电器动作，常开触点KS-Z未闭合，KM3线圈得电，其主触点短接电阻R，电动机起动结束。
（2）按下停止按钮SB1，运行过程如下：
中间继电器KA1线圈失电，KA1常开触点断开接触器KM3线圈电路，电阻R再次串在电动机定子电路限制电流；同时，KM1线圈失电，切断电动机三相电源；此时电动机转速仍然较高，常开触点KS-Z仍闭合，中间继电器KA3线圈也还处于得电状态，在KM1线圈失电的同时又使得KM2线圈得电，主触点将电动机电源反接，电动机反接制动，定子电路一直串联有电阻R以限制制动电流；当转速接近零时，速度继电器常开触点KS-Z断开，KA3和KM2线圈失电，制动过程结束，电动机停转。
（3）按下反向起动按钮SB3，运行过程如下：
如果正处于正向运行状态，反向按钮SB3同时切断KA1和KM1线圈；然后中间继电器KA2线圈得电，KA2常开触点闭合并实现自锁，同时正向接触器KM2得电，主触点闭合，电动机反向起动；由于原来电动机处于正向运行，所以首先制动。
制动结束后，反向速度在未达到速度继电器KV的动作转速时，常开触点KS-F未闭合，中间继电器KA4断电，KM3也处于断电状态，因而电阻R仍串在电路中限制起动电流；当反向转速升高后，速度继电器动作，常开触点KS-F闭合，KM3线圈得电，其主触点短接电阻R，电动机反向起动结束。
反向制动过程与正向制动过程类似。
图六反接制动控制电路
（4）．用PLC实现图七所示的三相绕线感应电动机串电阻继电器接触器控制电路。
试列出I/O分配表、编写梯形图并上机运行调试。
图七三相绕线感应电动机串电阻起动电路
（a）主电路（b）控制电路
五、软件设计
梯形图
六、调试
首先进行编写程序，下载，然后再接线，然后在打开开关，进行调试，看是否能达到要求，如果出现问题，在检查接线问题，如果没有问题在看程序，是否正确，如果没有达到要求在进行调试，当按下按钮SB1，△形接通，5S后△接通，Y形断开，再按下SB1无反应。
按下按钮SB3，Y形△形断开。
按下SB2，Y型接通；再按下SB1无反应。
系统调试分几种情况：
硬件调试：
接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。
软件调试：
按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。
运行调试：
在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转、快速、中速、慢速、单步、定步控制。
根据以上调试情况，此电机控制系统设计符合控制要求。
通过调试找出问题的所在，相应的修改程序。
在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再修改程序可以更好实现相应的功能。
例如原来我用PO1、PO2、PO3来控制电机运行的快速、中速、慢速，发现按钮不能自锁，后来通过20.00、20.01、20.02三个中间继电器，并补充了一些程序实现了自锁功能。
电动机可逆运行控制电路的调试
1、检查主回路路的接线是否正确，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。
2、检查接线无误后，通电试验，通电试验时为防止意外，应先将电动机的接线断开。
（5）故障现象预处理；
1、不启动；原因之一，检查控制保险FU是否断路，热继电器FR接点是否用错或接触不良，SB1按钮的常闭接点是否不良。
原因之二按纽互锁的接线有误。
2、起动时接触器“叭哒”就不吸了；这是因为接触器的常闭接点互锁接线有错，将互锁接点接成了自己锁自己了，起动时常闭接点是通的接触器线圈的电吸合，接触器吸合后常闭接点又断开，接触器线圈又断电释放，释放常闭接点又接通接触器又吸合，接点又断开，所以会出现
“叭哒”接触器不吸合的现象。
3、不能够自锁一抬手接触器就断开，这是因为自锁接点接线有误。
七、设计总结
图中，SB为停机按钮，SB1为正转启动按钮，SB2为反转启动按钮，KM1为正转控制接触器，KM2为反转控制接触器。
继电控制电路的工作分析不再赘述，PLC控制的工作过程，参照其I/O接线图和梯形图，分析如下：
（1）正转启动过程
点动SB1→X2吸合→A区X2闭合→Y1吸合－→Y1输出触点闭合→KM1吸合→电动机正转→B区Y1闭合→自锁Y1→C区Y1分断→互锁Y2
（2）停机过程
点动SB→X1吸合→A区X1分断→Y1释放→各器件复位→电动机停止
反转启动与停机过程，请读者自行分析。
图中的指令语句表，是用英文助记符描述梯形图中各部件的连接关系和编程指令。
常用助记符指令见表
分类
助记符
英文
指令用途
梯形图
常开触点连接指令
LD
Load
在左母线或副母线上加载常开触点
AND
And
在电路右方串联常开触点
OR
Or
向上方电路并联常开触点
派生
连接指令
xxI
Inverse
连接常闭触点
xxxP
Pulse
连接上升沿瞬间通断的边沿触点
xxxF
Fall
连接下降沿瞬间通断的边沿触点
触点块
连接
指令
ANB
Andblock
在电路右方串联触点块
ORB
Orblock
向上方电路并联触点块
驱动指令
OUT
Output
由触点的逻辑运算结果驱动线圈
交替驱动
ALT
ALTeration
边沿触点控制该指令使继电器交替吸放
置位与
复位指令
SET
Setup
使继电器置位吸合并保持
RST
Reset
使置位吸合的继电器释放复位
区间复位
ZRST
使指定区间内的多个继电释放复位
步进控制指令
STL
Setupline
加载置位的步进接点，形成副母线
RET
Reset
撤销副母线，恢复到左母线
传送和
转换指令
MOV
Movability
将元件中的BIN码（二进制数据）传送到若干组其他元件（每组4个）
BCD
BinaryCodeDecimal
将元件中的BIN码转换成BCD码传送到若干组其他元件（每组4个）
参考文献
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（注：
可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!
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