三部電程序機啟動與停止控制課程設計說明書

1、電氣控制技術課程設計說明書 三部電動機啟動停止控制系統(tǒng)設計學生姓名： 馮玉亮 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 1203 學 號： 1230140314 指導教師： 陸秀令 職稱 教授 完成時間： 2015.12 湖南工學院電氣控制技術課程設計課題任務書學院：電氣與信息工程學院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 指導教師陸秀令學生姓名馮玉亮課題名稱三部電動機啟動停止控制程序設計及仿真內(nèi)容及任務一、目標： 設計一個基于plc的三臺電動機啟?？刂葡到y(tǒng)。二、任務：根據(jù)控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行三部電動機啟動停止運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新

2、設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行plc控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設計；5. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)三部電動機啟動停止的控制要求。三、要求：1電源on時，按pb4、pb5無作用，控制電路如圖所示。2按pb3，m3電動機運轉(zhuǎn)mc3、pl3動作，此時按pb5無作用。3按pb4，m2運轉(zhuǎn)mc2、pl2動作。4按pb5，m1運轉(zhuǎn)mcl、pll動作。5按pbl時m1停止，5 s后pl2閃爍5次m2停止，10s后

3、pl3閃爍10次 m3停止。6按pb2時m3運轉(zhuǎn)，5s后pl3閃爍5次m2加入運轉(zhuǎn)，10s后pl2閃爍10次 m1加入運轉(zhuǎn)。7運轉(zhuǎn)中按pb6，全部電動機立即停止運轉(zhuǎn)。8電動機全部運轉(zhuǎn)，熱繼電器(thry3)動作，wm3、m2、m1全部停止。bz與pl4會交替響、亮(05son，05soff)。此時將cos切于2，則bz停響pl4亮。當熱繼電器thry3復位時，pl4熄滅，cos切回1的位置。9電動機全部運轉(zhuǎn)中，熱繼電器thry2動作，則m2、m1停止，m3繼續(xù)運轉(zhuǎn)， bz與pl4會交替響、亮(05son，05 soff)。此時將cos切于2位置，則bz停響pl4亮。此時按pb6，則m3停止。當

4、熱繼電器thry2復位時，pl4熄滅，cos切回l的位置。10電動機全部運轉(zhuǎn)中，熱繼電器thryl動作，im1停止，m3、m2繼續(xù)運轉(zhuǎn)， bz與pl4會交替響、亮(05son，05soff )。此時將cos切于2位置，pl4亮bz停響。此時按pb6，則m3、m2停止。當熱繼電器thryl復位時pl4熄滅，cos切回1的位置。主要參考資料1 可編程控制器教程m.王兆義機,械工業(yè)出版社.2 電氣控制與可編程控制器技術m.史國生.化學工業(yè)出版社.3 可編程控制器原理與應用m.趙燕,，周新建.北京大學出版社.4 gt培訓教程m.百度文庫. 5 plc編程及應用m. 廖常初.北京：機械工業(yè)出版社,200

5、5年.6 可編程控制器應用技術m.胡學林.北京：高等教育出版社,2001年.7 模擬電子技術基礎m. 沈任元.北京：機械工業(yè)出版,2000.6.8 三菱fx系列可編程序控制器編程手冊m.三菱公司編,2001年.9 三菱可編程序控制器應用101例m.三菱公司編, 1994年.10 三菱可編程序控制器使用手冊m. 三菱公司編,1999年.教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘 要 可編程控制器（plc）一種用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字式電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用可編程的存儲器作面向用戶指令的內(nèi)部寄存器，完成規(guī)定的功能，如邏輯、順序定時、計數(shù)、運算等，通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出，控制各種類型的機械或過程，可編

6、程控制器及其外圍設備的設計，使它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，并能很容易地達到人們所期望的目標。長期以來，plc始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。進入20世紀80年代，由于計算機計數(shù)和微電子技術的迅速發(fā)展，極大的推動了plc的發(fā)展，使的plc的功能日益增強。plc是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機器的運行或工藝的工序。plc通過輸入/輸出（i/o）裝置發(fā)出控制信號和接受輸入信號。由于plc綜合了計算機和自動化技術，所以它發(fā)展日新月異，

7、大大超出其出現(xiàn)時的技術水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡時代的到來，擴大了plc的功能，使其具有很強的的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業(yè)。 關鍵詞：plc；電動機；編程；設計目 錄1 引言12 控制系統(tǒng)硬件設計22.1 系統(tǒng)硬件配置及其組成原理22.2 系統(tǒng)輸入輸出點分析32.3 plc的選型32.4 系統(tǒng)硬件接線圖設計43 plc控制系統(tǒng)軟件設計53.1 控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配53.2 控制系統(tǒng)流程

8、圖設計63.3 程序設計84 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析104.1 程序仿真并調(diào)試105 設計總結(jié)15參考文獻17致謝16附錄18附錄a：梯形圖程序18附錄b：系統(tǒng)接線圖201 引言隨著科學技術的猛速發(fā)展，自動控制技術在人類活動的各個領域中的應用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學技術先進與否的一項重要標志。在機械、煉油、化工、制藥等行業(yè)中，電動機的啟動停止控制是必不可少的程序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。 所以為了更好的學習plc控制，必要的課程設計是必不可少的通過課程設計可以幫我們學習基本理論在實踐中的綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握plc設計的基本方法，設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調(diào)

9、試的能力；掌握plc匯編語言程序設計方法；培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。2 控制系統(tǒng)硬件設計2.1 系統(tǒng)硬件配置及其組成原理 根據(jù)系統(tǒng)的要求，本課程設計是采用 plc進行設計。結(jié)合設計要求本設計采用小型plc其主機的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機上有一定數(shù)量的輸入/輸出點，一個主機單元就是一個系統(tǒng)。它還可以進行靈活的擴展，如果i/o點不夠，則可增加i/o擴展模塊；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，則可以增加相應的功能模塊。本系統(tǒng)的其它各種硬件包括電動機、各種開關按鈕、cos、熔斷器、熱繼電器、電燈及電鈴等設備，它們通過plc連接在一起并通過設計的程序使整個系統(tǒng)按規(guī)定的方式運行

10、。 熱繼電器 選用jr16b-60/3d型熱繼電器，其中“j”表示繼電器，“d”帶斷相保護相關元件。 空氣開關 市面上的空氣開關多種多樣， 但要點都基本一樣：1、空氣開關額定電壓大于等于線路額定電壓。2、空氣開關額定電流和過電流脫扣器的額定電流大于等于線路計算負荷電流。 接觸器 接初期(contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是

11、聯(lián)動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。 在電工學上，因為可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達800安培)電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機做為控制對象也可用作控制工廠設備電熱器工作。 主要技術參數(shù)及原理如下：（1） 額定電流為20a（2） 熱元件額定電流為4/32母機和各樣電力機組等電力負載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件。2.2 系統(tǒng)輸入輸出點分析 根據(jù)系統(tǒng)設計要求，輸入點為：6個按鍵（pb1pb6）

12、，三個熱繼電器的常開； 輸出點為：三臺電動機（m1、m2、m3），4個指示燈（pl1、pl2、pl3），mc1、mc2、mc3 。2.3 plc的選型在plc系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是plc工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定plc的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的plc和設計相應的控制系統(tǒng)。 （1）輸入輸出（i/o）點數(shù)的估算i/o點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸

13、出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。 （2）存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。 （3）控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設計控制的需求。 通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲量的選擇對i/o響應時間的選擇輸出負載的

14、特點選型的分許。 控制系統(tǒng)選用三菱公司fx2n系列的fx2n-32mr的plc。它體積小，重量輕，使用壽命長，編程和維護方便，故障率低，通過擴展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點數(shù)。 fx2n-32mr的plc是日本三菱公司的可編程控制器,繼電器輸出,輸入16點,輸出16點.fx2n是fx系列中功能最強、速度最高的微型plc，內(nèi)置用戶存儲器8k步，可擴展到16k步，最大可擴展到256個i/o點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（pid、高速計數(shù)、a/d、d/a、等）。有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。2.4 系統(tǒng)硬件接線圖設計 (1) plci

15、/o接線圖如圖1所示圖1(2)主電路圖如圖2所示圖2 3 plc控制系統(tǒng)軟件設計3.1 控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配 輸入/輸出地址分配如表1所示表1輸入點輸出點pb1x001pl1y001pb2x002pl2y002pb3x003pl3y003pb4x004pl4y004pb5x005接觸器km1y005pb6x006接觸器km2y006熱繼電器（th-ry1）x011接觸器km3y007熱繼電器（th-ry2）x012熱繼電器（th-ry3）x0133.2 控制系統(tǒng)流程圖設計 本系統(tǒng)的流程圖如圖3、圖4所示圖3圖43.3 程序設計（1）x003閉合，則輸出y007、出m 3，m 3自鎖。（

16、現(xiàn)象：m 3電動機運轉(zhuǎn)）（2）x004閉合，則輸出y006、輸出m 2，m 2自鎖；（現(xiàn)象：m 2電動機運轉(zhuǎn)）x005閉合，則輸出y005、輸出m 1、輸出y001，m 1自鎖；（現(xiàn)象：m1電動機運轉(zhuǎn)）x001閉合，則輸出m14、t 3和t 4通電計時，輸出m13，m13自鎖；（現(xiàn)象：m 1停止，5s后m 2停止，10s后m 3停止） x002閉合，則t 2、t 1通電計時，輸出m12、m11，m11自鎖；（現(xiàn)象：m3運轉(zhuǎn)，5s后m2加入運轉(zhuǎn)，10s后m1加入運轉(zhuǎn)） 斷開x006，m0、m 1、m 2、m 3、m10、m11、m13、m14、m5、m4停止輸出；（現(xiàn)象：所有電動機停止運轉(zhuǎn)）（3

17、） x012斷開，則m2、m1停止輸出、繼續(xù)輸出m 3；（現(xiàn)象：m2、m1停止，m3繼續(xù)運轉(zhuǎn)） x011閉合，則m 1停止輸出，繼續(xù)輸出m 3、m 2；（現(xiàn)象：m1停止，m3、m2繼續(xù)運轉(zhuǎn)）4. 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 程序仿真并調(diào)試 仿真圖如圖5圖17所示：(1)按pb3圖5 按pb3，m3電動機運轉(zhuǎn)，此時按pb5無作用。（2）按pb4圖6按pb4，m2運轉(zhuǎn)。（3）按pb5圖7按pb5，m1運轉(zhuǎn)。（4）按pb1圖8按pbl時m1停止圖9 計時器開始計時圖10 5 s后m2停止，圖11 10s后pl3閃爍10次 m3停止。(5)按pb2 圖12 按pb2計時器開始計時圖13 m3運轉(zhuǎn)圖14

18、5s后m2加入運轉(zhuǎn)。圖15 10s后m1加入運轉(zhuǎn)。（6） 按pb6 圖16圖17 運轉(zhuǎn)中按pb6，全部電動機立即停止運轉(zhuǎn)。5 設計總結(jié) 通過這一周的課程設計，掌握了更多關于自動控制系統(tǒng)的知識，明白了三部電動機啟動停止控制程序設計控制系統(tǒng)的組成，三菱系列plc的功能及特點。更深入的學習了電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器這門課程，熟練掌握了plc的使用。并且由于希望更好的完成此次設計使我搜索了很多這方面的資料，對三部電動機控制系統(tǒng)的設計制作過程有了很深的認識。對一個系統(tǒng)的設計步驟有了清楚的了解，并且掌握了一個系統(tǒng)的設計過程。學會了如何發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。并在查閱資料的過程中對問題的認識和問題的解決提出了新的見解，分析問題出現(xiàn)的原因，使得對問題的理解更加深刻。同時在老師的指導的過程中向老師學習到了解決問題的新方法、新思路。 總之，經(jīng)過這段時間的課程設計，在可編程控制這方面受益匪淺。致謝 電氣控制課程設計結(jié)束了，我收獲了許多，這都要感謝老師，通過老師在課堂上深入淺出的講解讓我對電氣控制的理論知識了解了很多，更是因為老師在實驗上的嚴格要求讓我的理論通過實踐得到了升華，大大提升了我的實踐動手能力，編程能力。正是老師嚴謹?shù)膽B(tài)度讓我們時刻不敢放松，我才能真正認真