异步电动机正反转控制电路设计.docx

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异步电动机正反转控制电路设计

课程设计报告书

题目：

异步电动机正反转控制电路设计

学院：

信息与通信工程学院

专业：

自动化

班级：

xxx

姓名：

xxx

学号：

xxx

2013年06月28日

摘要

本次课程设计旨在对电动机的正、反转控制线路进行设计。

生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向运动，如机床工作台的前进与后退、起重机的上升与下降等，这些生产机械要求电动机能实现正反转控制。

改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，及把接入电动机的三相电源进线中的任意两根对调，电动机即可反转。

关键词：

正反转控制；改变三相电源相序

abstract

Thiscourseisdesignedtoforwardandinversionofcontrolcircuitofmotordesign.Productioninmanymechanicaldevicesoftenrequiremovingpartstopositiveandnegativetwodirection,suchasmachinetableofforwardandbackward,cranesriseandfall,theseproductionmachineryelectricfunctionrealizationandreversingcontrol.Accesstochangemotorstatorwindingsofthreephasepowerphasesequence,andconnectedtothemotor'sthree-phasepowersupplyintolineinanyofthetwoswitch,themotorcanbereversed.

Keywords:

positiveandnegativeturncontrol;Changethethree-phasepowerphasesequence

目录

第1章绪论4

1.1设计目的4

1.2设计要求4

1.3PLC电动机正反转控制中的应用概况4

1.4设计意义…………………………………………………………………………………4

第2章设计原理4

2.1设计理论依据5

2.1.1PLC控制三相异步电动机结构原理框图5

2.1.2电动机可逆运行的手动控制线路设计5

2.1.3电动机可逆运行的自动控制线路设计6

第3章设计方案8

3.1硬件设计8

3.1.1电动机8

3.1.2PLC选型与地址分配8

3.1.3主电路9

3.2程序设计10

第4章系统调试13

第5章实验心得与总结14

参考文献14

第1章绪论

1.1设计目的

在实际生产中，往往要求控制线路能对电动机进行正、反转控制。

例如：

常通过电动机的正反转，或工作台的前进与后退，或起重机起吊重物的上升与下放，以及电梯的升降等，由此满足生产加工的要求。

1.2设计要求

本设计研究的主要内容是三相异步电动机的正反转控制线路的设计，由三相异步电动机转动原理，对主电路和控制电路进行设计，以达到设计目的。

电气控制系统的实现，主要有继电-接触器控制和PLC控制等方法。

PLC控制具有结构简单、价格便宜、抗干扰能力强等优点，广泛应用于各类生产设备的控制和生产过程的自动化控制

1.3PLC在电动机正反转控制中的应用概况

本系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形语言，长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。

远程通信功能的实现更使PLC如虎添翼。

目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业。

PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。

由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。

它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。

特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。

1.4设计意义

通过本课程设计加深对异步电动机的正反转控制线路设计的原理理解，加强对电路的分析与设计，提高解决实际问题的能力和应用水平。

第2章设计原理

由三相异步电动机转动的原理可知，若要电动机可逆运行，只要将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调即可。

因为此时定子绕组的相序改变了，旋转磁场的方向就相应的发生变化，因而转子中感应电势、电流以及产生的电磁转矩都要改变方向，因而电动机的转子就逆转了。

2.1设计理论依据

2.1.1PLC控制三相异步电动机结构原理框图

电动机是电力拖动控制系统的主要控制对象，电动机的控制主要是实现电动机的起动、停止、正反转、调速和制动等运行方式的控制，并以此来实现生产过程自动化，满足生产工艺要求。

电气控制系统的实现，主要有继电-接触器控制和PLC控制等方法。

PLC控制具有结构简单、价格便宜、抗干扰能力强等优点，广泛应用于各类生产设备的控制和生产过程的自动化控制。

此次将利用PLC对三相异步电动机实现其正反转控制，要求利用双重联锁能够顺利的进行电机的正反转变化。

2.1.2电动机可逆运行的手动控制线路设计

（1）线路设计思想

电动机可逆运行控制线路，实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。

为此，采用两个接触器分别给电动机定子送入A、B、C相序和C、B、A相序的电源，电动机就能实现可逆运行。

为了避免误操作而引起的电源短路，需在这两个方向相反的单向运行电路中加设必要的连锁。

（2）典型线路

电动机可逆运行控制线路

（3）工作原理

在该控制线路中，KM1为正转交流接触器，KM2为反转交流接触器，S3为停止按钮、SB1为正转控制按钮，SB2为反转控制按钮。

KM1、KM2常闭触点相互闭锁，当按下SB1正转按钮时，KM1得电，电机正转；KM1的常闭触点断开反转控制回路，此时当按下反转按钮，电机运行方式不变；若要电机反转，必须按下SB3停止按钮，正转交流接触器失电，电机停止，然后再按下反转按钮，电机反转。

若要电机正转，也必须先停下来，再来改变运行方式。

这样的控制线路的好处在于避免误操作等引起的电源短路故障。

2.1.3电动机可逆运行的自动控制线路设计

（1）线路设计思想

自动控制的电动机可逆运行电路，可按行程控制原则来设计。

实质上是利用行程开关来检测机件往返运动位置，自动发出控制信号进而控制电动机的正反转，使机件往复运动。

（2）典型线路

自动循环控制线路

自动往复循环控制线路

（3）工作原理

按下起动按钮SB1，KM1得电，电动机正向起动运行，带刀架向前运动，当刀架运行至SQ2，撞块压下SQ2，KM1断电释放，接触器KM2线圈得电吸合，电动机反向起动运行，使刀架自动返回。

当刀架返回到位置1撞块压下SQ1，KM2失电，刀架自动停止运动。

第3章设计方案

3.1硬件设计

3.1.1电动机

三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。

笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。

三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善。

此次选择的电动机为三相异步电动机型号YB160L-2，功率18.5KW，额定电压380V，额定电流35.5A，转速2930r/min，△接法。

3.1.2PLC选型与地址分配

PLC产品的种类繁多。

PLC的型号不同,对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同,适用的场合也各有侧重。

因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。

选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素.此次选择西门子公司的S7-200系列PLC（CPU226）。

I/O分配表

项目

名称

地址

作用

输入

SB1

I0.1

正转按钮

SB2

I0.2

反转按钮

SB3

I0.0

停止按钮

输出

KM1

Q0.0

正转接触器

KM2

Q0.1

反转接触器

图2-3PLC连接图

3.1.3主电路

根据主电路2-4连接器件

图2-4异步电动机正反转主电路

3.2程序设计

软件设计是PLC控制系统设计的核心，通过PLC的应用软件设计来实现系统的各项控制功能，要设计好PLC的应用软件，必须充分了解被控对象的生产工艺、技术特性、控制要求等。

PLC的应用软件设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求，使用相应的编程语言，编制用户控制程序和形成相应文件的过程。

主要内容包括：

确定程序结构；定义输入\输出、中间标志、定时器、计数器和数据区等参数表；编制程序。

三相异步电机的正反转控制梯型图如图4-1

图4-1

第4章系统调试

系统调试是系统在正式投入使用之前的必经步骤。

与继电-接触器控制系统不同，PLC控制系统既有硬件部分的调试，还有软件的调试。

与继电-接触器控制系统相比，PLC系统的硬件调试要相对简单，主要是PLC程序的的调试。

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。

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。

第5章实验心得与总结

通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析过程中对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了科学的分析和运用能力，但对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习和提高。

文中有不足之处恳请各位老师加以指导，在此表示衷心感谢。

参考文献

【1】倪远平.现代低压电器及其控制技术.重庆：

重庆大学出版社，2003

【2】胡学林.可编程控制器教程.基础篇.北京：

电子工业出版社，2003