基于PLC的兩臺電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)順序停止控制設(shè)計(jì)

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 兩臺電機(jī)順序起動(dòng)與停止控制 專業(yè)班級：姓 名：學(xué) 號：完成時(shí)間：3目 錄摘摘 要要.3第一章第一章 緒緒 論論.4第二章第二章 課程設(shè)計(jì)的原理及選用器材的介紹課程設(shè)計(jì)的原理及選用器材的介紹.52.1 電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止控制電路.52.2 電動(dòng)機(jī)的選型.62.3 兩臺電動(dòng)機(jī)順序控制 PLC 方案的選擇.72.4 熔斷器的原理.82.5 繼電器.82.6 常開常閉開關(guān)器的選擇.10第三章第三章 工作原理工作原理.123.1 兩臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止控制電路如下：.123.2 工作過程：.123.3 PLC 控制兩臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止.13課程設(shè)計(jì)的體會(huì)課程設(shè)計(jì)的體會(huì)

2、.17參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).183摘摘 要要本文介紹了基于電力拖動(dòng)的 2 臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)停止的設(shè)計(jì)方案。我們運(yùn)用其原理的思路是：用兩套異步電機(jī) M1 和 M2，順序啟動(dòng)、停止控制電路是在一個(gè)設(shè)備啟動(dòng)之后另一個(gè)設(shè)備才能啟動(dòng)運(yùn)行的一種控制方法，常用于主、輔設(shè)備之間的控制，我們使用了時(shí)間繼電器，當(dāng)按下 SB1 時(shí)，電動(dòng)機(jī) M1 會(huì)立即啟動(dòng)，而 M2 會(huì)延遲幾秒啟動(dòng)。當(dāng)按下 SB2 時(shí)。電動(dòng)機(jī) M1 會(huì)停止，而 M2 會(huì)延遲幾秒鐘停止。同時(shí)我們還采用 PLC 進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)兩臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止可以運(yùn)用到生活的各個(gè)方面這也充分體現(xiàn)了 PLC 在當(dāng)今社會(huì)對生活的重要之處。本設(shè)計(jì)在順序控制的基礎(chǔ)上采

3、用 PLC 對電動(dòng)機(jī)的控制通過合理的選擇和設(shè)計(jì)提高了電動(dòng)機(jī)的控制水平使電動(dòng)機(jī)達(dá)到了較為理想的控制效果。 根據(jù)順序功能圖的設(shè)計(jì)法聯(lián)系到現(xiàn)實(shí)做出了本設(shè)計(jì)兩臺電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)/停止控制的PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：繼電器、PLC 控制4第一章第一章 緒緒 論論與單相異步電動(dòng)機(jī) 相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī) 可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起

4、動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 在這種情況的要求下，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)清楚顯得尤為重要。電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實(shí)用性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。本設(shè)計(jì)是根據(jù)順序控制設(shè)計(jì)法對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行順序啟動(dòng)/停止控制。5第二章第二章 課程設(shè)計(jì)的原理及選用器材的介紹課程設(shè)計(jì)的原理及選用器材的介紹2.1 電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止控制電路下圖為主電路：圖 2.1 主電路6工作流程如下圖：開始按下 SB1常開觸點(diǎn) KM1得電閉合，KT1 延時(shí)閉合，M1 啟動(dòng)10s 后，KT1閉合，KM2得電閉合，M2 啟動(dòng)按下 SB2常閉 KM3得電斷開，M1 停止，KT2

5、延時(shí)10s 后，KT2斷開，M2停止結(jié)束圖 2.2 工作流程圖元器件布置圖：7 82.2 電動(dòng)機(jī)的選型 電動(dòng)機(jī)的選用首先要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性根據(jù)機(jī)械負(fù)載的類型和特性來選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。 要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺電動(dòng)機(jī)首先要合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的需要來選擇電動(dòng)機(jī)的功率同時(shí)還要考慮負(fù)載的工作制問題也就是說所選的電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)機(jī)械負(fù)載的連續(xù)、短時(shí)或間斷周期工作性質(zhì)。功率選用時(shí)不能太大也不能太小。選小了保證不了電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作選大了雖然能保證正常運(yùn)行但是不經(jīng)濟(jì)電動(dòng)機(jī)容量不能被充分利用而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行使得效率和功率因數(shù)不高。

6、其次根據(jù)電源電壓條件要求所選用的電動(dòng)機(jī)的額定電壓與頻率同供電電源電壓與頻率相符合。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定要按生產(chǎn)機(jī)械銘牌上的要求選擇否則可能改變生產(chǎn)機(jī)械的性能。此外電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、防護(hù)、冷卻和安裝形式應(yīng)適應(yīng)使用環(huán)境條件的要求并且要力求安裝、調(diào)試、檢修方便以保證電機(jī)能安全可靠的運(yùn)行。 92.3 兩臺電動(dòng)機(jī)順序控制 PLC 方案的選擇 可編程序控制器實(shí)施控制其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是 PLC 實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是 PLC 與普通微機(jī)相區(qū)別之處其需要考慮實(shí)際控制的需要應(yīng)能排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平能為

7、實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用所以 PLC 采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)主要是由微處理器 CPU、存儲器 RAM/ROM、輸入輸出接口 I/O 電路、通信接口及電源組成。 順序控制是為了滿足生產(chǎn)需要而逐漸發(fā)展起來的。FX2N 型 PLC 是 PLC 發(fā)展成熟后的小型控制器產(chǎn)品。之前 PLC 與簡易控制器曾并存過一段時(shí)間后來由于技術(shù)的提高和應(yīng)用的推動(dòng) PLC 的品種逐漸增多、適應(yīng)面更為廣泛 PLC 取得了絕對的優(yōu)勢。 三菱FX_2N 系列可編程控制器是小型化高速度高性能的產(chǎn)品是 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入出 1625 點(diǎn)的獨(dú)立用途外還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接模擬控制定位控制等特殊用途是

8、一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。它具有如下特點(diǎn): 1 系統(tǒng)配置既固定又靈活 在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊可進(jìn)行16-256 點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。 2 備有可自由選擇豐富的品種 7 可選用 16/32/48/64/80/128 點(diǎn)的主機(jī)可以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式自由選擇。 3 令人放心的高性能 程序容量:內(nèi)置 800 步 RAM 可輸入注釋可使用存儲盒最大可擴(kuò)充至 16k 步。 2.4 熔斷器的原理 熔斷器也被稱為保險(xiǎn)絲，是一種利用熱效應(yīng)原理工作的電流保護(hù)電器，IEC127 標(biāo)準(zhǔn)將它定義為熔斷體（fuse-link)。它是一種安裝在電路中，保證電路安

9、全運(yùn)行的電器元件。熔斷器其實(shí)就是一種短路保護(hù)器，廣泛用于配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過載保護(hù)。熔斷器（實(shí)物如圖 2.1）是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)10生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。熔斷器是一種過電流保護(hù)器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組成。使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時(shí)間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，從而起到保護(hù)的作用。 以金屬導(dǎo)體作為熔體而

10、分?jǐn)嚯娐返碾娖?，串?lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時(shí)，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備以及家用電器都起到了一定的保護(hù)作用。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過載電流小時(shí)，熔斷時(shí)間長；過載電流大時(shí)，熔斷時(shí)間短。因此，在一定過載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不會(huì)熔斷，可以繼續(xù)使用。熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關(guān)鍵元件。2.5 繼電器電磁繼電器（如圖 2.2）一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜

11、觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)” 。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型等。在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器，它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動(dòng)作的。它由電磁系統(tǒng)

12、、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。11空氣阻尼型時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大（有 0.460s 和 0.4180s 兩種） ，它結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。當(dāng)線圈通電（電壓規(guī)格有 ac380v、ac220v 或 dc220v、dc24v 等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)

13、斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。主要作用：繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分） ；有能對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分） ；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對輸

14、出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分） 。作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用：1）擴(kuò)大控制范圍：擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。2）放大放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。3）綜合信號綜合信號：例如，當(dāng)多個(gè)控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。4）自動(dòng)、遙控、監(jiān)測自動(dòng)、遙控、監(jiān)測：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。122.6 常開常閉開關(guān)器的選擇按鈕開關(guān)：一種短時(shí)接通或斷開小電

15、流電路的電器，它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出手動(dòng)“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐罚史Q“主令電器” 。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)以及符號如圖 2.3 （1）按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)：由按鈕帽、復(fù)位彈簧、固定觸點(diǎn)、可動(dòng)觸點(diǎn)、外殼和支柱連桿等組成。常開觸頭（動(dòng)合觸頭）：是指原始狀態(tài)時(shí)（電器未受外力或線圈未通電） ，固定觸點(diǎn)與可動(dòng)觸點(diǎn)處于分開狀態(tài)的觸頭。常開(動(dòng)合)按鈕開關(guān)，未按下時(shí)，觸頭是斷開的，按下時(shí)觸頭閉合接通；當(dāng)松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位斷開。在控制電路中，常開按鈕常用來啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也稱啟動(dòng)按鈕。常閉(動(dòng)斷)按鈕開關(guān)與常開按鈕開關(guān)相反，末按下時(shí)，觸頭

16、是閉合的，按下時(shí)觸頭斷開；當(dāng)手松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位閉合。常閉按鈕常用于控制電動(dòng)機(jī)停車，也稱停車按鈕。 復(fù)合按鈕開關(guān)：將常開與常閉按鈕開關(guān)組合為一體的按鈕開關(guān)，即具有常閉觸頭和常開觸頭。未按下時(shí)，常閉觸頭是閉合的，常開觸頭是斷開的。按下按鈕時(shí)，常閉觸頭首先斷開，常開觸頭后閉合；當(dāng)松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下，首先將常開觸頭斷開，繼而將常閉觸頭閉合。復(fù)合按鈕用于聯(lián)鎖控制電路中。（2）按鈕開關(guān)的安裝和使用1)將按鈕安裝在面板上時(shí)，應(yīng)布置整齊，排列合理，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的先后次序，從上到下或從左到右排列：2)按鈕的安裝固定應(yīng)牢固，接線應(yīng)可靠。應(yīng)用紅色按鈕表示停止，綠色或黑色表示

17、啟動(dòng)或通電，不要搞錯(cuò)。3)由于按鈕觸頭間距離較小，如有油污等容易發(fā)生短路故障，因此應(yīng)保持觸頭的清潔。4)安裝按鈕的按鈕板和按鈕盒必須是金屬的，并設(shè)法使它們與機(jī)床總接地母線13相連接，對于懸掛式按鈕必須設(shè)有專用接地線，不得借用金屬管作為地線。5)按鈕用于高溫場合時(shí)，易使塑料變形老化而導(dǎo)致松動(dòng)，引起接線螺釘間相碰短路，可在接線螺釘處加套絕緣塑料管來防止短路。6)帶指示燈的按鈕因燈泡發(fā)熱，長期使用易使塑料燈罩變形，應(yīng)降低燈泡電壓，延長使用壽命。7)“停止”按鈕必須是紅色；“急?！卑粹o必須是紅色蘑菇頭式；“啟動(dòng)”按鈕必須有防護(hù)擋圈，防護(hù)擋圈應(yīng)高于按鈕頭，以防意外觸動(dòng)使電氣設(shè)備誤動(dòng)作。 14第三章第三章

18、 工作原理工作原理3.1 兩臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止控制電路如下： 圖 3.1 控制電路3.2 工作過程：1、合上開關(guān) QF 使線路的電源引入。2、按設(shè)備控制按鈕 SB1，接觸器 KM1 線圈得電吸合，主觸點(diǎn)閉合輔助設(shè)備運(yùn)行，并且 KM1 輔助常開觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖。電機(jī) M1 啟動(dòng)。3、延時(shí)繼電器 KT1 得電。10 秒后常開觸點(diǎn) KT1 閉合，KM2 線圈得電，常開觸點(diǎn) KM2 閉合。電動(dòng)機(jī) M2 啟動(dòng)4、當(dāng)按下 SB2 時(shí)，線圈 KM3 得電，常開觸點(diǎn) KM3 閉合。常閉觸點(diǎn) KM3斷開。電動(dòng)機(jī) M1 停止。線圈 KT2 得電。5、10 秒后，常閉觸點(diǎn) KT2 斷開。電動(dòng)機(jī) M2 停止。6

19、、主電機(jī)的過流保護(hù)由 FR2 熱繼電器來完成。7、輔助設(shè)備的過流保護(hù)由 FR3 熱繼電器來完成，但 FR3 動(dòng)作后控制電路全斷電，主、輔設(shè)備全停止運(yùn)行。15通用定時(shí)器： 100ms 通用定時(shí)器（T0T199）共 200 點(diǎn) 10ms 通用定時(shí)器（T200T245）共 46 點(diǎn) 積算定時(shí)器 ：1ms 積算定時(shí)器（T246T249）共 4 點(diǎn) 100ms 積算定時(shí)器（T250T255）共 6 點(diǎn) 3.3 PLC 控制兩臺電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)/停止I/O 分配表與編程 輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X000SB1啟動(dòng)按鈕Y001KM1電動(dòng)機(jī) M1 運(yùn)行用交流接觸器X001SB2停止按鈕Y002KM2電動(dòng)機(jī) M2 運(yùn)行用交流接觸器硬件接線如下圖：X000 Y001 Y002 X001 COM COMPLCPLCPLCSB124VSB2FUKM1KM2圖 3.3 硬件接線圖16梯形圖如下圖：梯形圖如下圖：圖 3.3.1 梯形圖17課程設(shè)計(jì)的體會(huì)課程設(shè)計(jì)