PLC控制三台电机的顺序起动毕业设计

PLC 控制三台电机的顺序起动
机电工程系：指导老师：
用三菱FX2N48PLC 控制三台电机逐一起动逐一停止。

本文给了详细的设计过程，I/O 地址分配，和相关的梯形图，控制程序和控制过程的说明。

[关键词] ：PLC 逐一启动逐一停止保护梯形图指令表。

一：引言：
(1)PLC的发展史：PLC—可编程序控制器，发展至今，除传统的硬PLC外，还有融入控制组态软件之中的软PLC(Softplc)。

它们正在扩展着PLC在工控、工业自动化领域中所占有的市场份额。

由于习惯与技术积累PLC 的传统用户，不可能一时放弃原有的投资，在技术改造过程中，在原有的投资基础上，增加性能更好的设备，以提高生产效率和扩大再生产。

PLC 传统的应用是在离散过程控制领域，即制造业。

目前PLC 已被广泛地应用于连续过程控制领域
(2)PLC 的优点: 1．实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。

2．范围广电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。

PLC 可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。

3 •高速率PLC能够提供高速的传输。

目前，其传输速率为14Mbps。

远远高于拨号
上网和ISDN，比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。

更高速率的PLC产品正
在研制之中。

4．永远在线PLC 属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！5．便捷不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC 带来的高速网络享受！
(3)PLC 主要应用在哪些方面: 1.开关量逻辑控制取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2. 工业过程控制
在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC 采用相应的A/D 和D/A 转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。

PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

3. 运动控制
PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。

一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4. 数据处理
PLC 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算) 、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5. 通信及联网
PLC 通信含PLC 间的通信及PLC 与其它智能设备间的通信。

随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

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二：PLC控制电机起停的设计
1．利用三菱PLC 来控制三台电机启动，在按下启动按钮后三台电机一每隔五秒的顺序启动，按下停车按钮后，三台电机，以每隔五秒的时间顺序停止。

按下急停按钮后三台电机全部停止。

、2．要求有急停和短路及过载保护。

3．设计的内容：（1）：
电气原理图(2)
：
元器件排布图(3)
：
制作出成品(4)
：
接线图
（一）可编程控制器的概述: PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称Programmable Logic Controller , 中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环
境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出
控制各种类型的机械或生产过程。

二十世纪六十年代美国开始推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）,用来取代传统继电器控制装置，从那时起，PLC技术快速发展，在全世界范围内得到了广泛的应用。

PLC的功能也不断完善。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技
术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 的功能也不断完善，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。

今天的PLC不再局限于逻辑控
制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

PLC 作为离散控的制的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，全世界PLC使用年增长率保持在20%〜30%。

随着工厂自动化程度的不断提高和PLC 市场容量基数的不断扩大，近年来PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。

但是，在中国等发展中国家PLC 的增长十分迅速。

综合相关资料，2004年全球PLC 的销售收入为100亿美元左右，在自动
化领域占据着十分重要的位置。

PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。

它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC 的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

PLC 的CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。

PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。

不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。

PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K 逻辑程序不到1 毫秒。

它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。

大型PLC 使用另外一个CPU 来完成模拟量的运算。

把计算结果送给PLC 的控制器。

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。

PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。

一个
PLC 的控制器，可以接收几千个I/O 点
（最多可达8000多个I/O ）0如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。

PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

近10 年来，随着PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备
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开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。

随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头
通用PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。

实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器，PLC产业一定会有一个美好的未来
制器。

它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。

PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。

普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。

而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。

特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。

(三) 可编程控制器的基本指令：
(1) 逻辑取及线圈驱动指令LD . LDI .OUT
LD :取指令。

表示一个与输入母线相连接的常开接点指令。

即常开接点逻辑运算开始。

LDI ：取反指令。

常开接点逻辑运算开始。

OUT:线圈驱动指令，也称输出指令。

( 2)接点串联指令AND .ANI
AND :与指令。

用于单个常开接点的串联。

ANI :与非指令。

用于单个长闭接点的串联。

AND 与ANI 都是一个程序步的指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。

这两条指令的目标元件为X . Y. M. S. T. C。

(3):接点并联指令OR .ORI OR：或指令。

用于单个常开接点并联。

ORI :或非指令。

用于单个常闭接点的并联。

OR 与ORI 都是一个程序不指令，它们的目标元件是X. Y. M. S. T. C。

(四) 可编程控制器的程序设计：
FX系列可编程控制器的编程元件有输入继电器X，输出继电器Y，辅助继电器M，状态器S,定时器T,计数器C,数据寄存器D，变址寄存器V/Z,指针P/I。

PLC 软件分为两个部分: 系统软件与用户程序。

系统软件由PLC 制造商固化在内部，用来控制可编程控制器本身的动作。

用户程序由PLC的使用者编制并输入，用于控制PLC 外部元件的运行。

1:软件系统 ( 1)系统管理程序
( 2)用户指令解释程序
( 3)标准程序模块和系统调用
2:用户程序 ( 1)梯形图编程
( 2)指令语句表编程
( 3)顺序功能流程图编程
三:熔断器.刀开关.交流接触器的简述
(一):熔断器:熔断器是一种简单而有效的保护电器。

在电路中主要起短路保护作用。

熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。

使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。

常用的熔断器
(1)插入式熔断器它常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设
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备的短路保护用。

（2）螺旋式熔断器熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。

螺旋式熔断器。

分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。

（3）封闭式熔断器封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图3 和图4 所示。

有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V 以下、电流等级1KA 以下的电路中。

无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V 以下，600A以下电力网或配电设备中。

（4）快速熔断器它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。

由于半导体元件的过载能力很低。

只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。

快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。

（5）自复熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。

当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。

当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。

自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。

其优点是不必更换熔体，能重复使用。

（二）刀开关：塑壳刀开关是一种结构简单，应用最广泛的手动电器，用作电路的电源开关和小容量的电动机非频繁启动的操作开关。

塑壳开关由操作手柄、熔丝、触刀、触头座和底座组成，塑壳使电弧不至飞出灼伤操作人员，防止极间电弧造成电源短路，熔丝起短路保护作用。

（三）交流接触器：交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路。

它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。

主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。

交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个“山”字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。

为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。

交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。

另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开短。

20安培以上的接触器加有灭弧罩，利用断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护接点。

交流接触器制作为一个整体，外形和性能也在不断提高，但是功能始终不变。

无论技术的发展到什么程度，普通的交流接触器还是有其重要的地位。

四：PLC控制的主电路图
L
KZ1
KM1
〈M2
KZ2
KM3
KZ3
N
五：PLC 的I/O 地址分配
1) I/O 地址分配表：
2)
六：指令表与梯形图
1)指令表
启动 停止 急停 保护
2）梯形图
七：控制要求及其工作过程
（一）控制要求：1.利用三菱PLC 来控制三台电机启动，在按下启动按钮后三台电机一每隔五秒的顺序启动，按下停车按钮后，三台电机，以每隔五秒的时间顺序停止。

按下急停按钮后三台电机全部停止。

2.要求有急停和短路及过载保护。

（二）控制过程：
按下启动按钮SB0 后PLC 的Y000 动作M1 启动。

5 秒后Y001 动作M2 启动，再过5 秒Y002 动作电机M3 动作。

按停车按钮SB1 后Y002 动作电机M3 停止，5 秒后Y001 动作电机M2 停止，再过5 秒
Y000 动作电机M1 停止。

按下急停按钮SB2 后Y000/Y001/Y002 同时动作，电机M1/M2/M3 同时停止。

八：PLC 控制系统的调试说明
1）.程序检查：运用编程器的OTHER 菜单的PROGAM CHECK 功能检查程序错误与组态是否匹配，是否有重复输出，各种参数值是否超出范围及有无基本语法错误。

若发现错误，编程器会自动显示错误代码，此时查阅附录K 中的错误代码予以排除。

2）.调试：将设计好的程序写入PLC 后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。

用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC 上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC 实际的负载（如接触器、电磁阀等）。

可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。

对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。

在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。

发现问题后应及时修改梯形图和PLC 中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。

如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。

在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。

3）.现场调试：完成上述的工作后，将PLC 安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC 的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。

如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。

全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了。

九.小结：
经过近半个月的努力,到此为止,课程设计已基本完成。

在进行过程中也碰到了一些困难，特别是在按装调试的过程中遇到的一些问题,还不是那么容易解决,尽管理论研究可行,但用于实际电路却效果不同,甚至越是着急越是迷惘。

后来还是从电路原理图的基本入手，经过分析、查找、总结；再安装、再调试、再查找，一步步逐次分析，最终才把正确的理论在这次课程设计中，我学会了怎样通过查阅相关资料和一些文献来进行自己的设计，加深了对一些常用元器件的认识，并提高了独立分析和解决实际问题的能力。

另外，动手能力也得到了很大的提高。

但从中我也发现自己存在的一些不足，在安装、调试及故障检修过程中碰到的一些问题表明：我并不能很好的熟练去使用我所学到的知识。

对于可编程控制器的知识在这一个月里我学到了很多，有许多书本上学不到的，但最重要的一点就是从老师第8 页共9 页
那里学到了学习的方法和分析问题的方法。

这次的毕业设计不是简简单单的完成一个课题，而是使我初步掌握了科学研究的步骤和方法，巩固了我的专业知识，锻炼了我的实际动手能力，提高了我的解决分析问题的能力，为我今后的工作打下一个坚实的基础。

十：答谢辞
论文的写作宣告结束了，在此，我要对我的指导老师姜之平表示感谢。

在做这篇毕业论文时，从开始的定方向、定题目，到论文资料的搜集，一切就绪后，再到论文写作过程中的行文、语言，导师姜之平老师都给予了我很多帮助和指导，在此，对姜老师给予的帮助和辅导表示衷心的感谢和敬意。

同时也谢谢学校领导对这次毕业设计论文的重视！最后祝母校在新的一学期里更上一层楼！
［参考文献］：
孙振强《可编程控制器原理及应用教程》清华大学出版社2005.7 第一版
陶维利《机床电气与PLC 》西安电子科技大学出版社2006.9 第一版
高钦和《可编程控制器应用技术和设计实例》人民邮电出版社2004.7 第一版。