PLC课程设计双电机的循环控制

PLC课程设计双电机循环控制
学校：安庆师范学院
院系：物理与电气工程学院
专业班级
姓名学号：（080311152）
指导教师：陈世军
实验日期：2014/01/03
摘要
使用PLC可编程控制器实现对三相异步电机的驱动，可使可靠性高，同时，由于实现了模块化结构，是系统结构十分灵活，而且编程语言简短易学，便于掌握，可以进行在线修改，柔性好，体积小，维修方便。

本设计是利用PLC做两台异步电机循环的控制核心，用按钮开关的通断来实现对两台电机的启停，使两台电机依次循环，当第一台电机启动时，第二台电机停止，经过一定的时间，第一台电机停止，第二台电机启动，依次循环。

直到启动总停止开关，两台电机均停止。

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计最重要的一条原则。

关键词：欧姆龙PLC，三相异步电机，循环控制
目录
摘要 (2)
目录 (3)
一、引言 (4)
1.1设计背景 (4)
1.11三相异步电机的工作原理 (4)
1.12PLC简介 (5)
1.2设计要求 (7)
二、方案论证 (8)
2.1方案的选择 (8)
2.2方案的论证与分析 (8)
三、硬件电路设计 (9)
3.1电气主回路图 (9)
3.2控制回路图 (10)
3.3工作原理 (10)
3.4PLC外接线图 (11)
四、软件设计 (11)
4.1I/O地址分配表 (11)
4.2梯形图 (12)
4.3指令表 (12)
五、总结 (14)
六、参考文献 (14)
一、引言
1.1设计背景
1.11三相异步电机的工作原理
实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。

电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。

把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。

在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。

它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。

如下图左所示，三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源(相位差120度)供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。

三相异步电机转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的。

三相异步电机的转子转速不会与旋转磁场同步，更不会超过旋转磁场的速度。

如果三相异步电机转子的转速与旋转磁场的转速成大小相等，那么，磁场与转子之间就没有相对运动，导体不能切割磁力线，因此转子线圈中也就不会产生感应电势和电流，三相异步电机转子导体在磁场中也就不会受到电磁力的作用而使转子转动。

因而三相异步电机的转子旋转速度不可能与旋转磁场相同，总是小于旋转磁场的同步转速。

但在特殊运行方式下（如发电制动），三相异步电机转子转速可以大于同步转速。

如上图右所示，当三相异步电机接入三相交流电源(各相差120度电角度)时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场，该磁场以同步转速n0沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转。

该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体(转子绕组是闭合通路)产生感应电动势并产生感应电流（感应电动势的方向用右手定则判定）。

根据电磁力定律，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。

载流的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用(力的方向用左手定则判定)，电磁力对电机转子轴形成电磁转矩，驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。

由于没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先，电机转动方向与旋转磁场方向相同。

1.12PLC简介
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的
电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”而PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源 b.中央处理单元(CPU)c、存储器d、输入输出接口电路，下图为PLC硬件结构图。

OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。

大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。

整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。

叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以CJ型机最为典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。

小型PLC 机以P型机和CPM型机最为典型，这两种都属坚固整体型结构。

具有体积更小、指令更丰富、性能更优越，通过I/O扩展可实现10~140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。

OMRON中型机以C200H系列最为典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。

中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机，除具备小型机的基本功能外，它同时可配置更完善的接口单元模块，如模拟量I/O模块、温度
传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。

可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。

在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。

在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC机都能够满足需求。

1.2设计要求
本设计为PLC控制系统，其功能如下:
(1)对二台三相异步电机的循环控制
(2)控制按钮能分别对电机进行启停控制
设计要求：
(1)独立编写和调试相应的程序
(2)掌握PLC和三相异步电机的原理及电路的设计
(3)熟悉CX-Programmer等软件的使用方法
(4)熟悉控制系统的设计的思想
二、方案论证
2.1方案的选择
方案1：
根据题目，控制要求实现二台电动机的循环控制。

实现每台电动机互不影响的工作与停止，需要个每一个电动机配置一个电磁继电器，要实现运行时可以任何时候停止，就需要在个总控制电路上串加一个常闭开关，这样在关闭的时候按此开关就可以实现任意停止。

方案2：
能否用一个计数器器实现对二台电机循环次数控制，用时间继电器的顺序动作，时间控制电路中用KM1由KT1控制通断，KM2由KT2控制通断，这样每一个三相异步电动机的工作时间就是由时间继电器控制由，达到完成目的后自行切断回路，这样可以在现实生活中具有一定意义，可以实现无人自动化。

2.2方案的论证与分析
综合分析，两种方案的原理是一样的，但两个方案用到的元件有一定的区别，方案一中要多用几个时间继电器，容易导致控制不方便，且方案一中的逻辑比较复杂，而方案二不仅用到的电器元件最少，同时加了计数器，实现自动切断电路，所用选择方案二进行设计
三、硬件电路设计
3.1电气主回路图
双电机循环控制系统
3.2控制回路图
3.3工作原理
工作原理：当按下SB1时，KM1线圈通电，同时KT1线圈和HL1通电，从而与接触器KM1形成回路，M1电机启动。

当SB1松开时，由于KM1形成自锁作用，使该回路继续保持通电，由于PLC 中的软件作用延时一段时间后，第一台电机停止，同时接通KM2线圈，从而与接触器KM2形成回路，M2电机启动，由于KM2线圈通电，KM2常开触点闭合，常开触点断开，形成自锁，当PLC软件作用延时一段时间后，常开触点闭合，常闭触点断开，第二台电机停止，第一台电机启动，依次循环5次停止，中间可以按SB2断开正在工作的任何一台电机。

3.4PLC外接线图
四、软件设计
4.1I/O地址分配表
输入器件输出器件其他PLC机内器件000：开始按钮10000：第一台电机T0000:第一台电机工作时限001：停止按钮10001：第二台电机T0001:第二台电机工作时限
10002：第一台电机指示灯CNT0002：计数循环次数
10003：第二台电机指示灯
4.2梯形图
4.3指令表
0LD0.00 1OUT200.00 2LD0.00 3OR T0001 4OR100.00 5ANDNOT0.01
6ANDNOT C0001 7ANDNOT T0000 8OUT100.00 9OUT100.02 10TIM0000
#50 11LD T0000 12OR100.04 13ANDNOT0.01 14ANDNOT T0001 15OUT100.04 16OUT100.03 17TIM0001
#50 18LD T0001 19LD200.00 20CNT0001
#5
五、总结
通过本次课程设计我们学习到了许多书本上没有的知识，通过自己查资料和互相讨论，对系统进行整体设计后基本达到了要求，实现三相异步电机的循环控制并通过对方案的比较，综合考虑，选用了最佳的方案，使我们对三相异步电机和PLC有了更深刻的认识，使自己将理论与实际相结合起来同时对PLC的设计及编程有了更深的了解，学会了很多。

同时衷心感谢老师的指导
六、参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术第三版，化学工业出版社
2010.5
[2]王仁祥.常用低压电器原理及控制器，机械工业版社，2001
[3]王永华.现代电气及可编程控制技术：北京航空航天大学出版社，
2002.
[4]张万忠.可编程控制器应用技术，北京，化学工业出版社，2002.
[5]顾绳谷，电机与拖动基础，机械工业版社，2007。