基于PLC的软启动器控制系统设计与调试

目录

1.课题介绍 (2)

1.1设计目的 (2)

1.2设计报告要求 (2)

2.硬件设计及其原理 (4)

2.1PLC的应用领域及框图 (4)

2.2PLC的应用特点 (4)

2.3软启动器的工作原理及其使用 (6)

2.3.1软启动器的控制功能 (7)

2.3.2斜坡升压启动方式 (7)

2.3.3转矩控制及启动电流限流启动方 (7)

2.3.4电压提升脉冲启动 (8)

2.3.5转矩控制软停车方式 (8)

2.3.6制动停车方式 (8)

2.4电路控制工作原理 (9)

2.4.1控制线路工作原理 (9)

2.4.2简要电气原理图 (100)

2.4.3电器元件明细表 (111)

3．控制系统的软件设计 (122)

3.1 控制系统的部分程序设计 (122)

3.2. S7-200 I/O分配表 (122)

3.3.I/O点及其对应的PLC地址 (122)

3.4.PLC端子接线图 (133)

3.5.系统简易工作流程图 (133)

4.总结 (155)

参考文献 (177)

附录 (178)

1.课题介绍

传统的三相异步电动机的启动线路比较简单，不需要增加额外的启动设备；但其启动电流冲击一般还很大，启动转矩较小而且固定不可调。而软启动器主要由交流调压电路和控制电路构成，其基本原理是利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压发稿时来控制启动电流和启动转矩的目的，由于软启动器为电子调压并对电流实时监测，因此还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能，并可实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数。本课题要求单台软启动器控制两台电机的软启动及自由停车，控制系统采用PLC来实现；提供短路、过载、联锁等保护措施；具有紧急停车功能；在此，运用PLC知识达到设计要求。

1.1设计目的

1.熟悉工程实践中S7-200 PLC的使用方法和规范，达到综合应用PLC

的目的。

2.学习PLC程序编程和软启动器的使用、查找数据手册的能力。

3.学习S7-200软件、CAD、VISIO软件的应用。

4.学会整理和总结设计文档报告。

1.2设计报告要求

1．要求电路能够通过软启动器，控制两台电机的软启动和自由停车。

2．要求电路控制系统采用PLC来实现；

3. 提供短路、过载、联锁等保护措施；

4. 具有紧急停车功能；

5．根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。

6．利用VISIO、CAD软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。

2.硬件设计及其原理

2.1PLC的应用领域及框图

可编程序控制器简称PLC，它是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置，它已成功地应用于工业中几乎所有领域，能完成从重复开关控制单一机器到复杂的制造加工控制的许多控制任务。《现代电气控制及其PLC应用技术》是一门实用技术课程，既有一定的理论知识，又有实际技能训练，PLC的应用领域，最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC

2.2PLC的应用特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，

具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。

（2）配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC

渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

（4）系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。

2.3软启动器的工作原理及其使用

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。

这种电路如三相全控桥式整流电路。如图2-2图所示，使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

图2-2软启动器原理示意图