电动机的顺序启动与逆序停止
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毕业论文（设计）
题 目： 三台电动机的启动与停止 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期：
北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
三个电动机顺序启动 逆序停止 摘要
PLC 在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控 制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC 始终处于 工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可 靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方 案，适合于当前工业企业对自动化的需求。本文设计了三相异步电动机的 PLC 控制电路，
1.2 PLC 与继电器控制的区别
1.控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联 或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC 采 用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即 可，称软接线。
2.控制速度 继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒 级，机械触点有抖动现象。PLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒 级，严格同步，无抖动。
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.3.2 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次
地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点 构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算， 然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新 该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功 能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生 变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能 发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或 数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能 到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新， 程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
1.1PLC 的定义.....................................................2 1.2PLC 与继电器的区别.............................................2 1.3PLC 的工作原理.................................................2 1.4 西门子 PLC 的特点..............................................3 1.5PLC 的组成结构.................................................4 第二章 主回路设计............................................5 2.1 主回路接线图..................................................5 2.2 热继电器......................................................5 2.3 空气开关......................................................5 2.4 接触器........................................................5 第三章 PLC 的软件控制设计.....................................6 3.1 电动机的控制要求..............................................6 3. 2 分析控制要求并确定输入/输出设备..............................6 3.3 I/O 点的分配..................................................7 3.4 系统接线图....................................................7 3.5 系统梯形图....................................................8 3.6 系统调试及问题解决...........................................10 第四章 设计总结.............................................11 致谢........................................................12 参考文献....................................................13
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
很 强 的 磁 场 ，使 静 铁 心 产 生 电 磁 吸 力 吸 引 衔 铁 ，并 带 动 触 头 动 作 ：常 闭 触 头 断 开 ；常 开 触 头 闭 合 ，两 者 是 联 动 的 。当 线 圈 断 电 时 ，电 磁 吸 力 消 失 ，衔 铁 在 释 放 弹 簧 的 作 用 下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。 在电工学上，因为可快速切 断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达 800 安培)电路的 装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作 母 机 和 各 样 电 力 机 组 等 电 力 负 载 ，接 触 器 不 仅 能 接 通 和 切 断 电 路 ，而 且 还 具 有 低 电 压 释 放 保 护 作 用 。接 触 器 控 制 容 量 大 ，适 用 于 频 繁 操 作 和 远 距 离 控 制 。是 自 动 控 制 系 统 中的重要元件之一。
3.延时控制 继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度 不高，受环境影响大，调整时间困难。 PLC 用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生， 精度高，调整时间方便，不受环境影响。
1.3 PLC 的工作原理
当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输 出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
二、主回路的设计 2.1 主回路接线图
需要三个电机来拖动，当然需要有一些短路过载等保护，继电器、空开的选型后面后 详细介绍，具体的主电路接线图如下：
2.2 热继电器
选用 JR16B-60/3D 型热继电器 其中“J”表示继电器，“D”带断相保护 相关元件主要技术参数及原理如下： （1） 额定电流为 20A
（2） 热元件额定电流为 32/4
2.3 空气开关
市面上的空气开关多种多样， 但要点都基本一样： 1、空气开关额定电压大于等于线路额定电压
2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。
2.4 接触器
接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以 达 到 控 制 负 载 的 电 器 。接 触 器 由 电 磁 系 统（ 铁 心 ，静 铁 心 ，电 磁 线 圈 ）触 头 系 统（ 常 开 触 头 和 常 闭 触 头 ）和 灭 弧 装 置 组 成 。其 原 理 是 当 接 触 器 的 电 磁 线 圈 通 电 后 ，会 产 生
1.3.3 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期
间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱 动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。
1.4 西门子 PLC 的特点
SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自 动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功 能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。
S7-200 系列出色表现在以下几个方面： * 极高的可靠性 * 极丰富的指令集 * 易于掌握 * 便捷的操作 * 丰富的内置集成功能 * 实时特性 * 强劲的通讯能力 * 丰富的扩展模块
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.5 PLC 的组成结构
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设 备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决 方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。进入 20 世纪 80 年代，由于计算机计数和微 电子技术的迅速发展，极大的推动了 PLC 的发展，使的 PLC 的功能日益增强。PLC 是一 种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/ 输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于 PLC 综合了计算机和自动化技术， 所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺 序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生 产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路 的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了 PLC 的功能，使其具有很强的的联网通讯 能力，从而更广泛地应用于众多行业。
设计要求，按下启动按钮时，M1 先启动，运行 60S 后 M2 启动，再运行 60S 后 M3 启动，按下停止按钮时 M3 停止，30S 后 M2 停止，再 30S 后 M1 停止。
关键词： PLC；电动机；继电器
北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
目录 前言.........................................................1 第一章 PLC 的基础............................................2
1.3．1 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入
状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程 序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中 的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度 必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
前言
在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备 的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。
本系列的控制是采用 PLC 的编程语言——梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的 应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关 系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可 编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工作环境下应用而设计。它 采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等 操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.1 PLC 的定义
第一章 PLC Baidu Nhomakorabea础
可编程逻辑控制器，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。
题 目： 三台电动机的启动与停止 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期：
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三个电动机顺序启动 逆序停止 摘要
PLC 在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控 制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC 始终处于 工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可 靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方 案，适合于当前工业企业对自动化的需求。本文设计了三相异步电动机的 PLC 控制电路，
1.2 PLC 与继电器控制的区别
1.控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联 或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC 采 用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即 可，称软接线。
2.控制速度 继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒 级，机械触点有抖动现象。PLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒 级，严格同步，无抖动。
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.3.2 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次
地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点 构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算， 然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新 该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功 能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生 变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能 发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或 数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能 到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新， 程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
1.1PLC 的定义.....................................................2 1.2PLC 与继电器的区别.............................................2 1.3PLC 的工作原理.................................................2 1.4 西门子 PLC 的特点..............................................3 1.5PLC 的组成结构.................................................4 第二章 主回路设计............................................5 2.1 主回路接线图..................................................5 2.2 热继电器......................................................5 2.3 空气开关......................................................5 2.4 接触器........................................................5 第三章 PLC 的软件控制设计.....................................6 3.1 电动机的控制要求..............................................6 3. 2 分析控制要求并确定输入/输出设备..............................6 3.3 I/O 点的分配..................................................7 3.4 系统接线图....................................................7 3.5 系统梯形图....................................................8 3.6 系统调试及问题解决...........................................10 第四章 设计总结.............................................11 致谢........................................................12 参考文献....................................................13
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
很 强 的 磁 场 ，使 静 铁 心 产 生 电 磁 吸 力 吸 引 衔 铁 ，并 带 动 触 头 动 作 ：常 闭 触 头 断 开 ；常 开 触 头 闭 合 ，两 者 是 联 动 的 。当 线 圈 断 电 时 ，电 磁 吸 力 消 失 ，衔 铁 在 释 放 弹 簧 的 作 用 下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。 在电工学上，因为可快速切 断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达 800 安培)电路的 装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作 母 机 和 各 样 电 力 机 组 等 电 力 负 载 ，接 触 器 不 仅 能 接 通 和 切 断 电 路 ，而 且 还 具 有 低 电 压 释 放 保 护 作 用 。接 触 器 控 制 容 量 大 ，适 用 于 频 繁 操 作 和 远 距 离 控 制 。是 自 动 控 制 系 统 中的重要元件之一。
3.延时控制 继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度 不高，受环境影响大，调整时间困难。 PLC 用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生， 精度高，调整时间方便，不受环境影响。
1.3 PLC 的工作原理
当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输 出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
二、主回路的设计 2.1 主回路接线图
需要三个电机来拖动，当然需要有一些短路过载等保护，继电器、空开的选型后面后 详细介绍，具体的主电路接线图如下：
2.2 热继电器
选用 JR16B-60/3D 型热继电器 其中“J”表示继电器，“D”带断相保护 相关元件主要技术参数及原理如下： （1） 额定电流为 20A
（2） 热元件额定电流为 32/4
2.3 空气开关
市面上的空气开关多种多样， 但要点都基本一样： 1、空气开关额定电压大于等于线路额定电压
2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。
2.4 接触器
接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以 达 到 控 制 负 载 的 电 器 。接 触 器 由 电 磁 系 统（ 铁 心 ，静 铁 心 ，电 磁 线 圈 ）触 头 系 统（ 常 开 触 头 和 常 闭 触 头 ）和 灭 弧 装 置 组 成 。其 原 理 是 当 接 触 器 的 电 磁 线 圈 通 电 后 ，会 产 生
1.3.3 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期
间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱 动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。
1.4 西门子 PLC 的特点
SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自 动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功 能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。
S7-200 系列出色表现在以下几个方面： * 极高的可靠性 * 极丰富的指令集 * 易于掌握 * 便捷的操作 * 丰富的内置集成功能 * 实时特性 * 强劲的通讯能力 * 丰富的扩展模块
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.5 PLC 的组成结构
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设 备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决 方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。进入 20 世纪 80 年代，由于计算机计数和微 电子技术的迅速发展，极大的推动了 PLC 的发展，使的 PLC 的功能日益增强。PLC 是一 种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/ 输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于 PLC 综合了计算机和自动化技术， 所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺 序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生 产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路 的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了 PLC 的功能，使其具有很强的的联网通讯 能力，从而更广泛地应用于众多行业。
设计要求，按下启动按钮时，M1 先启动，运行 60S 后 M2 启动，再运行 60S 后 M3 启动，按下停止按钮时 M3 停止，30S 后 M2 停止，再 30S 后 M1 停止。
关键词： PLC；电动机；继电器
北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
目录 前言.........................................................1 第一章 PLC 的基础............................................2
1.3．1 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入
状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程 序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中 的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度 必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
前言
在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备 的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。
本系列的控制是采用 PLC 的编程语言——梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的 应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关 系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可 编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工作环境下应用而设计。它 采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等 操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。
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北京吉利大学大学 10 届毕业论文（设计）
1.1 PLC 的定义
第一章 PLC Baidu Nhomakorabea础
可编程逻辑控制器，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。