實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正反轉(zhuǎn)長動點(diǎn)動急停

1、目錄第一章 緒論.21.1 設(shè)計(jì)背景與意義31.2 PLC在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中的應(yīng)用概況.31.3 設(shè)計(jì)要求與任務(wù).4第二章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).52.1 確定方案.52.2硬件設(shè)計(jì).72.3程序設(shè)計(jì).11第三章 總結(jié).14參考文獻(xiàn)15第一章 緒論電能是現(xiàn)代大量應(yīng)用的一種能量形式。電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制等都必須利用電機(jī)作為能量轉(zhuǎn)換或信號變換的機(jī)電裝置。在工業(yè)企業(yè)中，大量應(yīng)用電動機(jī)作為原動機(jī)去拖動各種生產(chǎn)機(jī)械。如在機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中，機(jī)床、挖掘機(jī)械、軋鋼機(jī)、起重機(jī)械、抽水機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等都要用大大小小的電動機(jī)來拖動。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，某些特種電機(jī)必須具有快速響應(yīng)、模仿性運(yùn)動、和停

2、止等更復(fù)雜而精巧的運(yùn)動性能，因此，對電動機(jī)拖動系統(tǒng)及多電動機(jī)拖動系統(tǒng)提出了更高的要求，如要求提高加工精度與工作速度，要求快速起動、制動及逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在很寬的范圍內(nèi)調(diào)速及整個(gè)生產(chǎn)過程自動化等。要完成這些任務(wù)，除電動機(jī)外，必須有自動控制設(shè)備，以組成自動化的電力拖動系統(tǒng)。三相異步電動機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三項(xiàng)異步電動機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場合的高壓電動機(jī)、大功率電動機(jī)來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。在生產(chǎn)過程，科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在機(jī)械設(shè)備的控制

3、中，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。 可編程序控制器簡稱PLC,是以微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置。它具有控制功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展、通用性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。尤其現(xiàn)代的可編程序控制器，其功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，還包括運(yùn)動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信網(wǎng)絡(luò)等。它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)，進(jìn)行復(fù)雜的生產(chǎn)過程控制，還可以應(yīng)用于工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。1.1 設(shè)計(jì)背景與意義 電動機(jī)是電力拖動控制系統(tǒng)的主要控制對象，電動機(jī)的控制主要是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的起動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動等運(yùn)行方式的控制，并以此來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，滿足生產(chǎn)工藝要求。 電氣控制系統(tǒng)

4、的實(shí)現(xiàn)，主要有繼電-接觸器控制和PLC控制等方法。PLC控制具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類生產(chǎn)設(shè)備的控制和生產(chǎn)過程的自動化控制1.2 PLC在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中的應(yīng)用概況 本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言梯形語言，梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能、使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采

5、用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)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(qiáng)。如PLC可進(jìn)行模擬量控制、位置控制和PID控制等，易于實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)更使PLC 如虎添翼。目前，在先進(jìn)國家中，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程

6、序來控制機(jī)器的運(yùn)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(jì)算機(jī)和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)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(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)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(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。1.3 設(shè)計(jì)要求與任務(wù) 三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制要求 1. 主電路與控制原理圖。2. 合理選用PLC,能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)

7、控制。 3. 確保聯(lián)鎖保護(hù)功能。 設(shè)計(jì)任務(wù) 主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、梯形圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動正轉(zhuǎn)點(diǎn)動反轉(zhuǎn)、急停功能;3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)；4. 相應(yīng)過載保護(hù)。第二章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 確定方案 電動機(jī)是電力拖動控制系統(tǒng)的主要控制對象，電動機(jī)的控制主要是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的起動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動等運(yùn)行方式的控制，并以此來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，滿足生產(chǎn)工藝要求。 電氣控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，主要有繼電-接觸器控制和PLC控制等方法。PLC控制具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類生產(chǎn)設(shè)備的控制和生產(chǎn)過程的自動化控

8、制。此次將利用PLC對三相異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)控制，要求利用雙重聯(lián)鎖能夠順利的進(jìn)行電機(jī)的正反轉(zhuǎn)變化。結(jié)構(gòu)原理框圖如大圖所示 生產(chǎn)設(shè)備常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的運(yùn)動，這就要求電動機(jī)能正反向工作，對于交流感應(yīng)電動機(jī)，一般借助接觸器改變定子繞組相序來實(shí)現(xiàn)。在該控制線路中，KM1 為正轉(zhuǎn)交流接觸器，KM2 為反轉(zhuǎn)交流接觸器，SB3為停止按鈕、SB1 為正轉(zhuǎn)控制按鈕，SB2為反轉(zhuǎn)控制按鈕。KM1、KM2 常閉觸點(diǎn)相互閉鎖，SB4為點(diǎn)動正轉(zhuǎn)按鈕，SB5為點(diǎn)動反轉(zhuǎn)按鈕，KS為速度繼電器實(shí)現(xiàn)急?？刂?，當(dāng)按下SB1 正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，時(shí)間繼電器KS1得電，三秒后，KM1 得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)；此時(shí)按下SB3

9、按鈕，KM1停止工作，而KM2得電實(shí)現(xiàn)制動，最終實(shí)現(xiàn)急停。當(dāng)按下SB2 正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，時(shí)間繼電器KS2得電，三秒后，KM2 得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)；此時(shí)按下SB3按鈕，KM2停止工作，而KM1得電實(shí)現(xiàn)制動，最終實(shí)現(xiàn)急停。在此期間一定要加時(shí)間繼電器，這樣的控制線路的好處在于避免誤操作等引起的電源短路故障。2.2硬件設(shè)計(jì) 電動機(jī)三相異步電動機(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，三相異步電動機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機(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。

10、調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機(jī)的起動性能和調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相異步電動機(jī)根據(jù)工作要求不同，主要進(jìn)行降壓啟動、正反轉(zhuǎn)、自動循環(huán)、制動、變速等不同控制，該設(shè)計(jì)要求把對電動機(jī)的上述控制采用PLC控制來實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能更完善。我們國家的標(biāo)準(zhǔn)電壓是380V和220V兩種制式，生產(chǎn)廠家也是按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)生產(chǎn)的你們公司定做的，一定有其原因和內(nèi)行的專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)的，理論上講是沒什么問題的，可以正常使用。設(shè)計(jì)功率大，實(shí)際使用功率小點(diǎn)，電動機(jī)起熱電流大是正常的。此次選擇的電動機(jī)為三相異步電動機(jī)Y132S-4(380v,5500w) PLC選型與地址分配PLC (Programmable logic Cont

11、roller)，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分PLC產(chǎn)品的種類繁多。PLC的型號不同,對應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等均各不相同,適用的場合也各有側(cè)重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型

12、選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素.此次選擇西門子公司的S7-200系列PLC(CPU222)。I/O分配表項(xiàng)目名稱地址作用輸入SB1I0.1正轉(zhuǎn)按鈕SB2I0.2反轉(zhuǎn)按鈕SB3I0.0停止按鈕SB4I0.3點(diǎn)動正轉(zhuǎn)SB5I0.4點(diǎn)動反轉(zhuǎn)KS1I0.5速度繼電器KS2I0.6速度繼電器輸出KM1Q0.0正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1反轉(zhuǎn)接觸器 熱繼電器熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定

13、距離時(shí)，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。繼電器作為電動機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。熱繼電器的作用是：主要用來對異步電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動動作機(jī)構(gòu)來帶動觸點(diǎn)動作，從而將電動機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù)。此次選擇的熱繼電器CHNT NRE8-25(額定電壓380V,額定電流10A)。交流接觸器交流接觸器是廣泛用作電

14、力的開斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對具有常開和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。 交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。交流接觸器主要有四部分組成:(1) 電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三副主觸頭和兩個(gè)常開、兩個(gè)常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。此次選擇的施奈德三極接觸器L

15、C1-DO9M7C額定電壓380V,額定電流5A. 熔斷器熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)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)體作為熔體而分?jǐn)嚯娐返碾娖鳎?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

16、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。此次選擇熔斷器RT-14G00。2.3程序設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，通過PLC的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能，要設(shè)計(jì)好PLC的應(yīng)用軟件，必須充分了解被控對象的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特性、控制要求等。PLC的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編程語言，編制用戶控制程序和形成相應(yīng)

17、文件的過程。主要內(nèi)容包括：確定程序結(jié)構(gòu)；定義輸入輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)等參數(shù)表；編制程序。本課程要求當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時(shí)反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止按鈕電機(jī)斷開電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)不起作用。主電路中，KM1的三個(gè)常開觸點(diǎn)控制電動機(jī)的正向運(yùn)轉(zhuǎn)，KM2三個(gè)常開觸電控制電動機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)。為節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)，接線圖中把熱繼電器FR的長閉觸電串聯(lián)于輸出電路中而未作為輸入信號處理。為避免接觸器的線圈斷電后觸電由于熔焊仍然接通情況下另一個(gè)接觸器得電吸合，在輸出電路中設(shè)置了接觸起輔助常閉觸電的互鎖三相異步電動機(jī)的工作原理應(yīng)該是：當(dāng)向三相定子繞組中通過入對稱的三相

18、交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路作為一個(gè)基本控制環(huán)節(jié)，在電氣控制線路中用得非常廣泛。在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)換接時(shí)，有可能因同一元件的常開、常閉觸點(diǎn)的切換沒有時(shí)間的延遲，有可能因?yàn)殡妱訖C(jī)容量較大或操作不當(dāng)?shù)仍颍菇佑|器主觸頭產(chǎn)生較嚴(yán)重的燃弧現(xiàn)象，在電弧還沒有完全熄滅時(shí)，反轉(zhuǎn)的接觸器就閉合，則會造成電源相間短路，為了防止電源短路，可以采用電氣聯(lián)鎖保護(hù)，但在實(shí)際使用中，有時(shí)候光有電氣聯(lián)鎖保護(hù)還不夠，接觸器的線圈斷電后，其觸頭可能由于熔焊而仍然閉合。如果有人用手推另一個(gè)接觸器的銜鐵就會使兩個(gè)接觸器都處于吸合狀態(tài)，所以除電氣聯(lián)鎖外還應(yīng)加裝機(jī)械連鎖。機(jī)械連鎖更可靠地保證兩個(gè)接觸器不會同時(shí)吸合，但是只能在空間位置比較靠近的兩個(gè)接觸器間安裝。電器連鎖可以不受空間位置的限制，但在接觸器觸頭焊住時(shí)不能起到保護(hù)作用。在線路中不允許單獨(dú)采用機(jī)械連鎖，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)接觸器吸合時(shí)，按另一接觸器的按鈕，雖然由于機(jī)械連鎖的作用，另一接觸器不