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文檔簡介
1、雙電機循環(huán)控制系統(tǒng)PLC課程設計 雙電機循環(huán)控制 學 校:安慶師范學院院 系:物理與電氣工程學院專業(yè)班級姓名學號:(080311152)指導教師:陳世軍實驗日期:2014/01/0314摘要使用PLC可編程控制器實現(xiàn)對三相異步電機的驅(qū)動,可使可靠性高,同時,由于實現(xiàn)了模塊化結(jié)構,是系統(tǒng)結(jié)構十分靈活,而且編程語言簡短易學,便于掌握,可以進行在線修改,柔性好,體積小,維修方便。本設計是利用PLC做兩臺異步電機循環(huán)的控制核心,用按鈕開關的通斷來實現(xiàn)對兩臺電機的啟停,使兩臺電機依次循環(huán),當?shù)谝慌_電機啟動時,第二臺電機停止,經(jīng)過一定的時間,第一臺電機停止,第二臺電機啟動,依次循環(huán)。直到啟動總停止開關,兩
2、臺電機均停止。充分發(fā)揮PLC的功能,最大限度地滿足被控對象的控制要求,是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提,這也是設計最重要的一條原則。關鍵詞:歐姆龍PLC,三相異步電機,循環(huán)控制目錄摘要2目錄3一、引言41.1 設計背景41.11 三相異步電機的工作原理41.12 PLC簡介51.2 設計要求7二、方案論證82.1方案的選擇82.2 方案的論證與分析8三、硬件電路設計93.1電氣主回路圖93.2控制回路圖103.3工作原理103.4 PLC外接線圖11四、軟件設計114.1 I/O地址分配表114.2 梯形圖124.3 指令表12五、總結(jié)14六、參考文獻14一、引言1.1 設計背景1.11 三相異
3、步電機的工作原理實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電工設備總稱為電機。電機是利用電磁感應原理實現(xiàn)電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換。把機械能轉(zhuǎn)換成電能的設備稱為發(fā)電機,而把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設備叫做電動機。 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機,特別三相異步電動機,因為它具有結(jié)構簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機床、起重機、鍛壓機、傳送帶、鑄造機械、功率不大的通風機及水泵等。如下圖左所示,三相異步電機是靠同時接入380V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機,由于三相異步電機的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn),存在轉(zhuǎn)差率,所以叫三相異步電
4、機。 三相異步電機轉(zhuǎn)子線圈中的感應電流是由于轉(zhuǎn)子導體與磁場有相對運動而產(chǎn)生的。三相異步電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不會與旋轉(zhuǎn)磁場同步,更不會超過旋轉(zhuǎn)磁場的速度。如果三相異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速成大小相等,那么,磁場與轉(zhuǎn)子之間就沒有相對運動,導體不能切割磁力線,因此轉(zhuǎn)子線圈中也就不會產(chǎn)生感應電勢和電流,三相異步電機轉(zhuǎn)子導體在磁場中也就不會受到電磁力的作用而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。因而三相異步電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度不可能與旋轉(zhuǎn)磁場相同,總是小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。但在特殊運行方式下(如發(fā)電制動),三相異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以大于同步轉(zhuǎn)速。如上圖右所示,當三相異步電機接入三相交流電源(各相差120度電角度)時,三
5、相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢(定子旋轉(zhuǎn)磁動勢)并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,該磁場以同步轉(zhuǎn)速n0沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)。 該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應原理,轉(zhuǎn)子導體(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)產(chǎn)生感應電動勢并產(chǎn)生感應電流(感應電動勢的方向用右手定則判定)。 根據(jù)電磁力定律,在感應電動勢的作用下,轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。載流的轉(zhuǎn)子導體在定子產(chǎn)生的磁場磁場中受到電磁力作用(力的方向用左手定則判定),電磁力對電機轉(zhuǎn)子軸形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn),當電動機軸上帶機械負載時,便向外輸出機械能。由于沒有短路環(huán)部
6、分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領先,電機轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。1.12 PLC簡介早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展,這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設備公司(DEC)研制出現(xiàn),現(xiàn)行美國,日本,德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良,
7、功能強大。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計?!倍鳳LC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機,其硬件結(jié)構基本上與微型計算機相同,基本構成為: a、電源 b. 中央處理單元(CPU) c、存儲
8、器 d、輸入輸出接口電路 ,下圖為PLC硬件結(jié)構圖。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、適應面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構的微型PLC機是以C20P為代表的機型。疊裝式(或稱緊湊型)結(jié)構的微型機以CJ型機最為典型,它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型,這兩種都屬堅固整體型結(jié)構。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越,通過I/O擴展可實現(xiàn)10140點輸入輸出點數(shù)的靈活配置,并可連接可編程終端直接從屏幕上進行編程,CPM型機是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多
9、的小型機系列產(chǎn)品。OMRON 中型機以C200H系列最為典型,主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產(chǎn)品。中型機在程序容量,掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機,除具備小型機的基本功能外,它同時可配置更完善的接口單元模塊,如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等。可以與上位計算機、下位PLC機及各種外部設備組成具有各種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡。 在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中,小型PLC機要比大、中型機的應用更廣泛。在電氣設備的控制應用方面,一般采用小型PLC機都能夠滿足需求。1.2 設計要求
10、本設計為PLC控制系統(tǒng),其功能如下:(1)對二臺三相異步電機的循環(huán)控制(2)控制按鈕能分別對電機進行啟??刂圃O計要求:(1)獨立編寫和調(diào)試相應的程序(2)掌握PLC和三相異步電機的原理及電路的設計(3)熟悉CX-Programmer等軟件的使用方法(4)熟悉控制系統(tǒng)的設計的思想二、方案論證2.1方案的選擇方案1: 根據(jù)題目,控制要求實現(xiàn)二臺電動機的循環(huán)控制。實現(xiàn)每臺電動機互不影響的工作與停止,需要個每一個電動機配置一個電磁繼電器,要實現(xiàn)運行時可以任何時候停止,就需要在個總控制電路上串加一個常閉開關,這樣在關閉的時候按此開關就可以實現(xiàn)任意停止。方案2: 能否用一個計數(shù)器器實現(xiàn)對二臺電機循環(huán)次數(shù)控
11、制,用時間繼電器的順序動作,時間控制電路中用KM1由KT1控制通斷,KM2由KT2控制通斷,這樣每一個三相異步電動機的工作時間就是由時間繼電器控制由,達到完成目的后自行切斷回路,這樣可以在現(xiàn)實生活中具有一定意義,可以實現(xiàn)無人自動化。2.2 方案的論證與分析綜合分析,兩種方案的原理是一樣的,但兩個方案用到的元件有一定的區(qū)別,方案一中要多用幾個時間繼電器,容易導致控制不方便,且方案一中的邏輯比較復雜,而方案二不僅用到的電器元件最少,同時加了計數(shù)器,實現(xiàn)自動切斷電路,所用選擇方案二進行設計三、硬件電路設計3.1電氣主回路圖3.2控制回路圖3.3工作原理工作原理:當按下SB1時,KM1線圈通電,同時K
12、T1線圈和HL1通電,從而與接觸器KM1形成回路,M1電機啟動。當SB1松開時,由于KM1形成自鎖作用,使該回路繼續(xù)保持通電,由于PLC中的軟件作用延時一段時間后,第一臺電機停止,同時接通KM2線圈,從而與接觸器KM2形成回路,M2電機啟動,由于KM2線圈通電,KM2常開觸點閉合,常開觸點斷開,形成自鎖,當PLC軟件作用延時一段時間后,常開觸點閉合,常閉觸點斷開,第二臺電機停止,第一臺電機啟動,依次循環(huán)5次停止,中間可以按SB2斷開正在工作的任何一臺電機。3.4 PLC外接線圖四、軟件設計 4.1 I/O地址分配表輸入器件輸出器件其他PLC機內(nèi)器件000:開始按鈕10000:第一臺電機T000
13、0:第一臺電機工作時限001:停止按鈕10001:第二臺電機T0001:第二臺電機工作時限10002:第一臺電機指示燈CNT0002:計數(shù)循環(huán)次數(shù)10003:第二臺電機指示燈4.2 梯形圖4.3 指令表0 LD 0.001 OUT 200.002 LD 0.003 OR T00014 OR 100.005 ANDNOT 0.01 6 ANDNOT C0001 7 ANDNOT T00008 OUT 100.009 OUT 100.0210 TIM 0000 #5011 LD T000012 OR 100.0413 ANDNOT 0.0114 ANDNOT T000115 OUT 100.0416 OUT 100.0317 TIM 0001 #5018 LD T000119 LD 200.0020 CNT 0001 #5五、總結(jié)通過本次課程設計我們學習到了許多書本上沒有的知識,通過自己查資料和互相討論,對系統(tǒng)進行整體設計后基本達到了要求,實現(xiàn)三相異步電機的循環(huán)控制并通過對方案的比較,綜合考慮,選用了最佳的方案,使我們對三相異步電機和PLC有了更深刻的認識,使
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