電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) 點(diǎn)動(dòng) 急停

1、摘 要 從70年代初開始，不到三十年時(shí)間里，PLC生產(chǎn)發(fā)展成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上生產(chǎn)PLC及其網(wǎng)絡(luò)的廠家有二百多家，生產(chǎn)大約有400多個(gè)品種的PLC產(chǎn)品。而如今，對(duì)舊有電機(jī)進(jìn)行PLC改造已經(jīng)非常普遍，針對(duì)于舊有的電機(jī)，其電氣控制為繼電控制，而在繼電控制中，接觸觸點(diǎn)多，所以故障也多，操作人員維修任務(wù)較大，機(jī)械使用率較低。本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際的需要，對(duì)于電動(dòng)機(jī)用PLC改造其繼電器控制電路，克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用率。為提高電動(dòng)機(jī)控制電路的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，降低電機(jī)的故障。分析了電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、電氣控制原理，保留電機(jī)主電路由PLC取代

2、復(fù)雜的電氣連線控制，設(shè)計(jì)出由PLC為鏜床的控制電路。該系統(tǒng)開發(fā)周期僅為三天，期間完成了將電機(jī)的控制電路用PLC梯形圖實(shí)現(xiàn)，大大的簡(jiǎn)化了電路，從而降低電機(jī)的故障、更加便于控制、也降低了維修的難度。 目 錄引言3第一章 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)51.1設(shè)計(jì)要求51.2設(shè)計(jì)思路51.3設(shè)計(jì)目的6第二章 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)72.1梯形圖程序的設(shè)計(jì)方案72.3設(shè)計(jì)流程圖說明7 2.4 電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電氣元件表8 2.5 輸入輸出分配9 第三章 調(diào)試說明113.1主軸正轉(zhuǎn)低速113.2主軸正轉(zhuǎn)高速113.3主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)113.4主軸反轉(zhuǎn)低速113.5主軸反轉(zhuǎn)高速113.6主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)1

3、23.7正向反接制動(dòng)123.8反向反接制動(dòng)13第四章 注意事項(xiàng)14 4.1安裝環(huán)境14 4.2電源接線154.3接地154.4直流24V接線端154.6輸入接線注意點(diǎn)16 結(jié)束語17 參考文獻(xiàn)18 附件18 引言 本課題設(shè)計(jì)：電動(dòng)機(jī)有兩種轉(zhuǎn)速，低速是Y接法，高速是接法，停車時(shí)采用了反接制動(dòng)，變速采用了斷續(xù)時(shí)自動(dòng)低速?zèng)_動(dòng) 。研究這一課題的目的和意義有以下幾點(diǎn)：1） 、用PLC控制技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)施改造，則具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義；2）、提高電動(dòng)機(jī)控制電路的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度；3）、通過PLC改造后，可以延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，還可以降低機(jī)床的故障、更加便于控制、方便維修等各種好處。采用PL

4、C實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電氣控制時(shí)，繼電一接觸器系統(tǒng)中按鈕、速度繼電器為PLC 的輸入設(shè)備，接觸器線圈及指示燈為PLC的輸出設(shè)備。經(jīng)過這樣處理后，僅需要8個(gè)輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)，又基于三菱的PLC在市場(chǎng)上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號(hào)為FX1N-14MT的PLC。FX1N-14MT PLC的參數(shù)表為：模型 I/O總數(shù) 輸入 輸出 尺寸mm(英寸)(寬)*(厚)*(高) 數(shù)目 類型 數(shù)目 類型 FX1N-14MT148DC輸入 6晶體管輸出 90*75*90(3.6*3.0*3.5) FX1N系列是功能很強(qiáng)大的微PLC，可擴(kuò)展到多達(dá)128 I/O點(diǎn)，并且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展

5、板。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項(xiàng)使得FX1N在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應(yīng)用方面非常完美。定位和脈沖輸出功能一個(gè)PLC單元能同時(shí)輸出2點(diǎn)100KHz脈沖，PLC配備有7條特殊的定位指令，包括零返回、絕對(duì)位置讀出、絕對(duì)或相對(duì)驅(qū)動(dòng)以及特殊脈沖輸出控制。其它功能:1.內(nèi)置式24V直流電源 : 24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件。 2. 時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能 : 在所有的FX1NPLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。3. 持續(xù)掃描功能 : 為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。4. 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能 : 可

6、以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中x000到x017）。 5. 元件注解記錄功能 : 元件注解可以記錄在程序寄存器中。6. 在線程序編輯 : 在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 7.RUN/STOP 開關(guān) : 面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。8. 遠(yuǎn)程維護(hù) : 遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測(cè)、上載或卸載程序和數(shù)據(jù) 9. 密碼保護(hù) : 使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序 第一章 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求（1）對(duì)電機(jī)控制的實(shí)物了解，熟悉其工作原理。（2）通過實(shí)物連線畫其相應(yīng)的電氣接線圖。（3）通過原理圖對(duì)電機(jī)電氣部分進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)改造。（4）對(duì)改造后進(jìn)

7、行調(diào)試、改進(jìn)并畫出改造后的PLC接線圖。（5）編寫說明書設(shè)計(jì)小結(jié)。1.2設(shè)計(jì)思路通過對(duì)電機(jī)所有硬件部分接線方式的了解與認(rèn)識(shí)，從實(shí)際連線出發(fā)掌握電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理以及各機(jī)械部件的動(dòng)作方式。然后按照其接線畫出相應(yīng)原理圖，并對(duì)其進(jìn)行注釋。對(duì)原理圖作進(jìn)一步的分析，將所有的機(jī)械動(dòng)作原件（接觸器、繼電器、按鈕等）轉(zhuǎn)換成以PLC的軟件控制（即軟觸點(diǎn)換成硬觸點(diǎn)）。設(shè)計(jì)PLC的梯形圖，要求與原有電氣部分控制的工作原理相同。安全設(shè)置：接觸器互鎖：就是在正轉(zhuǎn)的接觸器上的常閉輔助觸點(diǎn)上接入反轉(zhuǎn)控制電路，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器動(dòng)作時(shí)帶動(dòng)反轉(zhuǎn)電路斷開（反之則反），達(dá)到安全轉(zhuǎn)換的目的。 1.3設(shè)計(jì)目的在工業(yè)控制領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)弱

8、電對(duì)強(qiáng)電的控制，使機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求，繼電器系統(tǒng)曾被廣泛使用并占主導(dǎo)地位。雖然它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易學(xué)易懂、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但其控制過程是由硬件接線的方式實(shí)現(xiàn)的。如果某一個(gè)繼電器損壞，甚至僅僅是一對(duì)觸點(diǎn)接觸不良，就可能造成系統(tǒng)的癱瘓，而故障的查找和排除又往往是困難的，需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。如果產(chǎn)品更新?lián)Q代，則需要改變整個(gè)系統(tǒng)的控制周期?？梢?，繼電器控制系統(tǒng)存在著可靠性低、適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，給人們?cè)谑褂蒙蠋砗艽蟮牟槐愫瓦z憾。而電動(dòng)機(jī)作為工作母機(jī)，對(duì)電氣的控制也有了很高的要求必須有很強(qiáng)的抗干憂能力，運(yùn)行可靠，并且簡(jiǎn)化電氣控制方式，提高機(jī)床電氣的使用壽命。因此根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制電路進(jìn)行PLC

9、改造。 第二章 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì) 2.1梯形圖程序的設(shè)計(jì)方案電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)采用繼電一接觸器控制移植法設(shè)計(jì)梯形圖程序。（1）設(shè)置中間單元在梯形圖中，為簡(jiǎn)化電路，多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，在梯形圖中設(shè)置用該電路控制的中間繼電器。（2）設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)以線圈為單位，分別考慮繼電器電路圖中每個(gè)線圈受到哪些觸點(diǎn)和電路的控制，然后畫出相應(yīng)的等效梯形圖電路。（3）外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計(jì)在梯形圖中設(shè)置對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)組成的軟件互鎖外，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件互鎖電路。分析電動(dòng)機(jī)控制要求制定電氣控制方案確定輸入/輸出設(shè)備及信號(hào)特點(diǎn)選擇PLC型號(hào)輸入輸出點(diǎn)地址分配控制電路PLC

10、改造模擬調(diào)試調(diào)試正常程序錯(cuò)誤N提交報(bào)告PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖2.2設(shè)計(jì)流程圖說明 2.3 電動(dòng)機(jī)控制的電氣元件表電動(dòng)機(jī)控制元器件選擇表序號(hào)名 稱型 號(hào) 與 規(guī) 格數(shù)量/只1斷路器C65N/3P D型 32A12交流接觸器CJ2016 380V53 直流接觸器BCZ5-100/1054熱繼電器JR1620/3 整定電流1016A15按鈕LA1822 紅16按鈕LA1822 綠47可編程控制器三菱FX1N-14MT 18信號(hào)燈AD1125/20 220V紅19主軸電動(dòng)機(jī)M112.4輸入輸出分配表輸入/輸出點(diǎn)分配表輸入輸出元件名稱、代號(hào)輸入點(diǎn)元件名稱、代號(hào)輸出點(diǎn)停、制動(dòng)SB1X00主軸正轉(zhuǎn)KM1

11、Y00正轉(zhuǎn)SB2X01主軸反轉(zhuǎn)KM2Y01反轉(zhuǎn)SB3X02主軸制動(dòng)KM3Y02正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)SB4X03主軸低速KM4Y03反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)SB5X04主軸高速KM5Y04轉(zhuǎn)速切換KS1X05速度繼電器（正轉(zhuǎn)）SRZX06速度繼電器（反轉(zhuǎn)）SRFX07 第三章 調(diào)試說明3.1主軸正轉(zhuǎn)低速按下SB2（X001）中間繼電器K1（M1）得電且自鎖接觸器KM3（Y02）得電K1和KM3的常開觸點(diǎn)都吸合KM1（Y00）得電其常開觸點(diǎn)吸合KM4（Y03）得電電機(jī)繞組接成Y形低速正向運(yùn)行。3.2主軸正轉(zhuǎn)高速將變速手柄扳在“高速”位置，使微動(dòng)開關(guān)KS1（X05）受壓而閉合，為KT（T0）和KM3（Y02）的工作做準(zhǔn)備；當(dāng)按

12、下SB2（X001）時(shí)K1（M1）得電且自鎖KM3和KT都得電KM1得電，電動(dòng)機(jī)先低速(Y形)正向起動(dòng)；當(dāng)KT延時(shí)3s后KT的常閉觸點(diǎn)（T0）斷開KM4（Y03）失電，同時(shí)KT的常開觸點(diǎn)（T0）閉合KM5（Y04）得電電動(dòng)機(jī)繞組接成三角形（形）切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。3.3主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按下SB4（X03）KM1（Y00）得電KM4（Y03）得電。由于此時(shí)KA1（M1）、KM3（Y02）、KT（T0）都沒有通電，所以M電動(dòng)機(jī)只能接成Y形進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)；松開按鈕SB4后，因電路沒有自鎖作用，則KM1和KM4都失電，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。3.4主軸反轉(zhuǎn)低速按下SB3（X02），繼電器和接觸器的通電順序K2（M2）KM

13、3（Y02）KM2（Y01）KM4（Y03），使M電動(dòng)機(jī)接成Y角形形低速反向運(yùn)行。3.5主軸反轉(zhuǎn)高速將KS變速手柄扳在“高速”位置，使微動(dòng)開關(guān)KS1（X05）受壓而閉合，為KT（T0）和KM3（Y02）的工作做準(zhǔn)備；當(dāng)按下SB3（X02）時(shí)K2（M2）得電且自鎖KM3和KT都得電KM2（Y01）得電，M1雙速電動(dòng)機(jī)先低速反向起動(dòng)；當(dāng)KT延時(shí)（3s）后KT的常閉觸點(diǎn)（T0）斷開KM4（Y03）失電M電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)KT的常開觸點(diǎn)（T0）閉合KM5（Y04）得電M電動(dòng)機(jī)接成三角（形）形切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。3.6主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按下SB5（X04）KM2（Y01）得電KM4（Y03）得電。由于此時(shí)K2（M2

14、）、KM3（Y02）、KT（T0）都沒有通電，所以M電動(dòng)機(jī)只能接成Y角形進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)；松開按鈕SB5后，因電路沒有自鎖作用，則KM2和KM4都失電，使M電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。3.7正向反接制動(dòng)采用速度繼電器來實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)按正常速度正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器SRZ的常開觸點(diǎn)（X06）閉合，為反接制動(dòng)做準(zhǔn)備。若按下停止按鈕SB1（X000），其常閉觸點(diǎn)先斷開，K1（M1）、KT（T0）、KM1（Y1）、KM3（Y3）和KM4（Y4）或者KM5（Y5）都斷電，使控制線路按以下動(dòng)作進(jìn)行反接制動(dòng)。具體過程：1）KT斷電：KT的常開觸點(diǎn)（T0）斷開KM5斷電M電動(dòng)機(jī)只能Y形低速運(yùn)行；KT的常閉觸點(diǎn)閉合KM4（

15、Y03）通電，為M電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)做準(zhǔn)備2） KM3斷電KM3主觸點(diǎn)斷開M電動(dòng)機(jī)定子繞組接入電阻R；KM1常閉觸點(diǎn)閉合為KM2工作做準(zhǔn)備3） KM1斷電：KM1主觸點(diǎn)斷開M1斷電，靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)4） M電動(dòng)機(jī)慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的初速很高，使SRZ常開觸點(diǎn)（X06）還閉合KM2得電，開始反接制動(dòng) 5）KM2得電: KM2常閉觸點(diǎn)斷開它與KM1聯(lián)鎖，使KM1不能得電;KM2常開觸點(diǎn)閉合自鎖SB1松開后使KM2還通電，M電動(dòng)機(jī)繼續(xù)制動(dòng)6） 當(dāng)M電動(dòng)機(jī)速度120r/min時(shí)SRZ常開觸點(diǎn)（X15）斷開KM2、KM4斷電M1停轉(zhuǎn)，制動(dòng)結(jié)束。3.8反向反接制動(dòng)M電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)使SRF的常開觸點(diǎn)（X07）閉合，同樣為反接制動(dòng)

16、做準(zhǔn)備。在按下停止按鈕SB1（X00）時(shí)，制動(dòng)過程與正向反接制動(dòng)相同。 第四章 PLC安裝說明4.1安裝環(huán)境PLC適用于大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，但它對(duì)使用場(chǎng)合、環(huán)境溫度等還是有一定要求?？刂芇LC的工作環(huán)境，可以有效的提高它的工作效率和壽命。在安裝PLC時(shí)，要避開下列場(chǎng)所： （1）環(huán)境溫度超過050的范圍； （2）相對(duì)濕度超過85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）；（3）太陽光直接照射； （4）有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等； （5）有大量鐵屑及灰塵； （6）頻繁或連續(xù)的振動(dòng)，振動(dòng)頻率為1055Hz、幅度為0.5mm（峰峰）； （7）超過10g（重力加速度）的沖擊。 4.2電

17、源接線PLC供電電源為50Hz、220V10%的交流電。 FS1N系列可編程控制器有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入傳感（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）提供直流24V電源。如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過10ms或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。 對(duì)于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。4.3接地良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的

18、接地端相接，基本單元接地。如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開。若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。4.4直流24V接線端使用無源觸點(diǎn)的輸入器件時(shí)，PLC內(nèi)部24V電源通過輸入器件向輸入端提供每點(diǎn)7mA的電流。PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開關(guān)或光電開關(guān)）提供電流。24V端子作傳感器電源時(shí)，COM端子是直流24V地端。如果采用擴(kuò)展單元，則應(yīng)將基本單元和擴(kuò)展單元的24V端連接起來。另外，任何外部電源不能接到這個(gè)端子。如果發(fā)生過載現(xiàn)象，電壓將自動(dòng)跌落，該點(diǎn)輸入對(duì)可編程控制器不起作用。每種型號(hào)的PLC的輸入點(diǎn)數(shù)量是有規(guī)定的。對(duì)每一個(gè)尚未使用的輸入點(diǎn)，它不耗電，因此在這種情況下，24V電源端子向外供電流的能力可以增加。 FX1N系列PLC的空位端子，在任何情況下都不能使用。4.51）輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 （2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸