繼電器的正反轉(zhuǎn)課程設(shè)計(jì)

1、永城職業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)電一體化班級(jí)： 121學(xué)號(hào)： 2012121031學(xué)生姓名：梅開進(jìn)第一章緒論1.1 可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、儲(chǔ)存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源、交通等各個(gè)行業(yè)。計(jì)算機(jī)在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強(qiáng)了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程軟件和編程技巧，增強(qiáng)了 PLC 過程控制能力。因 此，無論是單機(jī)還是多機(jī)控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制器，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有

2、十分重要的意義?？删幊炭刂破?ProgrammableController)也可稱邏輯控制器(Programmable Logic Controller),是 一 微 處 理 器 為 核 心 的 工 業(yè) 自 動(dòng) 控 制 通 用 裝置，是計(jì)算機(jī)家族的一名成員，簡(jiǎn)稱 PC。為了與個(gè)人電腦（也簡(jiǎn)稱 PC）相混淆通常將可編程控制器稱為 PLC?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和繼電器接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路直觀、價(jià)格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于工作模式固定、要求比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合非常使用，至今仍有廣泛的用途。但是

3、當(dāng)工作模式改變時(shí)，就必須改變系統(tǒng)的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個(gè)新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日益縮短，工業(yè)生產(chǎn)從大批量、少品種，向小批量、多品種轉(zhuǎn)換，繼電器接觸器控制難以滿足市場(chǎng)要求，此問題首先被美國通用汽車公司（ GM 公司） 提了出來。 通用汽車公司為適合汽車型號(hào)的不斷翻新，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品多樣性的需求，公開對(duì)外招標(biāo)，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制。其對(duì)新裝置性能提出的要求就是著名的GM10 條，即 :1. 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；

4、2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3. 可靠性高于繼電器控制裝置；4. 體積小于繼電器控制裝置；5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6. 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7. 輸入可以是交流 115V；8. 輸出為交流 115V ， 2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9. 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10. 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K 。這十項(xiàng)指標(biāo)就是現(xiàn)代 PLC 的最基本功能，值得注意的是 PLC 并不等同于普通計(jì)算機(jī)，它與有關(guān)的外部設(shè)備，按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體”和“便于擴(kuò)充功能”的原則來設(shè)計(jì)。用可編程控制器代替了繼電器接觸器的控制，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活

5、、通用性等有點(diǎn)，用程序代替硬接線，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計(jì)，重新接線的工作，此種控制器借鑒計(jì)算機(jī)的高級(jí)語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標(biāo)志性語言是極易為 IT 電器人員掌握的梯形圖語言，使得部熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費(fèi)大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運(yùn)行。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。1969年，第一臺(tái)可編程控制器 PDP14 由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC ）制作成功，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上使

6、用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。PLC問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷進(jìn)步，PLC迅速發(fā)展。目錄56I/O71.162. 2 73. 3 84.489一繼電器傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中都使用了繼電器、接觸器等器件。 在這樣的純硬繼電器系統(tǒng)中，系統(tǒng)的接線難度會(huì)隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加。再者，繼電器系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損和電弧燒傷等缺點(diǎn)。以上原因使系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性都變得很差。當(dāng)前在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛使用的PLC 具有功能強(qiáng)、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)、 安裝維護(hù)方便等很多優(yōu)點(diǎn)， 完全可以取代傳

7、統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。如何實(shí)現(xiàn)PLC 替代傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)呢？本文就是基于這樣一個(gè)思想，用PLC 來實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制，以此為例來說明這個(gè)“替代”的過程。這里我們使用西子S7-200PLC 系統(tǒng)。二繼電器圖圖（ 1）是用接觸器和繼電器控制的交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路，該電路具有接觸器自鎖、互鎖以及過載、失壓等保護(hù)功能，在工礦企業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，是比較經(jīng)典的控制電路。在該控制線路中，假定KM1為正轉(zhuǎn)交流接觸器， KM2則為反轉(zhuǎn)交流接觸器， SB1 為停止按鈕、 SB2 為正轉(zhuǎn)控制按鈕， SB3 為反轉(zhuǎn)控制按鈕。 KM1 、KM2 常閉觸點(diǎn)相互閉鎖，當(dāng)按下SB2 正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)， KM1 得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)；

8、 KM1 的常閉觸點(diǎn)斷開反轉(zhuǎn)控制回路，此時(shí)當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)運(yùn)行方式不變；若要電機(jī)反轉(zhuǎn)，必須按下SB1 停止按鈕，正轉(zhuǎn)交流接觸器失電，電機(jī)停止，然后再按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)反轉(zhuǎn)。若要電機(jī)正轉(zhuǎn)，也必須先停下來，再來改變運(yùn)行方式。圖（ 1）在這里我們先不去關(guān)注系統(tǒng)的一次線路， 而是重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的二次回路， 弄清楚控制點(diǎn)間的邏輯關(guān)系， 只有把各控制點(diǎn)的邏輯關(guān)系弄清楚了， 我們才能在編程中根據(jù)邏輯關(guān)系對(duì)應(yīng)的編制梯形圖程序。通過圖（ 1）可知，輸入控制點(diǎn)有：停止按鈕 SB1、正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2、反轉(zhuǎn)按鈕 SB3，輸出控制點(diǎn)有交流接觸器的常開輔助觸點(diǎn) KM1 和 KM2 、常閉輔助觸點(diǎn) KM1 和 KM2

9、 以及 KM1 和 KM2 的線圈。接下來我們來進(jìn)行 I/O 分配， I/O 分配表如下表。三相異步電機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制的I/O 分配表輸入端口輸出端口外部電器對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)作用外部電器對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)作用SB1I0.2停止按鈕KM1Q0.0正轉(zhuǎn)接觸器SB2I0.0正啟動(dòng)按鈕KM2Q0.1反轉(zhuǎn)接觸器SB3I0.1反啟動(dòng)按鈕I/O 分配表完成后， 接著根據(jù) I/O 分配表畫出 PLC 控制系統(tǒng)的接線圖。 本例的接線圖如下圖（ 2）。圖（ 2）接線圖完成后進(jìn)接著就是控制程序的編寫，在這里我們使用 STEP7-Micro/WIN32 編程軟件，該軟件功能強(qiáng)大，使用方便。可以在程序編寫完成后進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控、模擬調(diào)試、

10、修改，直到完全符合控制需要。本例中我們使用梯形圖編程。程序編寫要注意自鎖和互鎖環(huán)節(jié)，正轉(zhuǎn)控制中用正轉(zhuǎn)輸出Q0.0的開節(jié)點(diǎn)并聯(lián)在I0.0 上實(shí)現(xiàn)自鎖，用反轉(zhuǎn)輸出 Q0.1 的閉節(jié)點(diǎn)串在線路中做互鎖。反轉(zhuǎn)控制中也一樣，反轉(zhuǎn)別用 Q0.1 開節(jié)點(diǎn)自鎖， Q0.0 閉節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互鎖。本例中要用到 PLC 編程中常說的“起保停”控制，所謂“起保?！笨刂疲褪恰皢?dòng)開節(jié)點(diǎn)” 和“輸出開節(jié)點(diǎn)” 并聯(lián)后在和 “停止節(jié)點(diǎn)” 串聯(lián)。“起保?！?控制在 PLC 編程中是很重要的控制方法， 在各種控制系統(tǒng)中都會(huì)用到， 值得大家的重視。 本例程序編寫如下：圖（ 3）為正轉(zhuǎn)部分、圖（ 4）為反轉(zhuǎn)部分圖（ 3）圖（ 4）接下

11、來進(jìn)行控制線路連接。這里需要注意的是圖（1）中的熱繼電器我們?cè)诔绦蛑胁荒軐?shí)現(xiàn)其功能， 所以必須外接在電路中， 另外，接觸器實(shí)現(xiàn)的互鎖雖然在程序里有互鎖，但這種“軟互鎖”不能真正實(shí)現(xiàn)防止外部電路短路，所以在接線時(shí)要在外接線路中接入接觸器常閉輔助觸點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)“硬互鎖”。 接線完成后要仔細(xì)檢查，防止錯(cuò)結(jié)線和漏接線。四總結(jié)接下來我們將編好的程序下載到 S7-200PLC 系統(tǒng)中，下載完畢后通電試驗(yàn)，可以看到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)完全實(shí)現(xiàn)我們的控制要求。最后談一點(diǎn)體會(huì)。“用 PLC 實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制”使我們可以看到，編制出來的梯形圖程序和繼電器控制線路的二次回路在 “形” 上是很相似的。 這就告訴我們，熟練掌握繼電氣控制系統(tǒng)二次回路各