用plc直流电机控制设计
基于PLC的直流电机控制系统设计
基于PLC的直流电机控制系统设计摘要：本文提出了一种利用可编程逻辑控制器件（plc）对他励直流电机进行速度控制的方法。
该方法使plc工作在dc/dc斩波模式，通过将固定直流电压转变为可变直流电压提供给电机电枢。
pang-pang控制是依据参考速度来导通或关断直流电机的电源。
这种方法简单、迅速而且有效，能够在0至100%范围内调整电机转速。
该系统能够广泛应用于不同的工业应用场合。
关键词：直流电机可编程逻辑器件速度控制中图分类号：tm921.5 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0010-021 引言直流电机的速度控制相对于交流电机来说更加的简单，成本也更低。
但是由于有换向器的存在，直流电机不太适用于转速要求较高的场合，而且也有维修成本。
固定交流电压通过可控整流器得到可变直流电压输出，而固定直流电压可以通过斩波器得到可变直流电压输出[1]。
由于以上两者能提供连续可变的直流电压，使得其在工业控制中的到广泛应用。
可编程逻辑器件（plc）是一种工业计算控制单元，它能够在各种处理过程和工况环境下执行离散或连续的控制[2]。
工业过程控制时plc应用最为广泛的场合。
本文利用plc工作在dc/dc斩波器模式下，提出一种基于plc的直流电机速度控制系统。
该系统避免了功率管的时间导数dv/dt或者di/dt。
该系统能广泛应用于各种环境下。
2 直流电机的经典斩波控制方法直流斩波器是用来改变电枢电压的一种器件，它连接在固定直流电压源与直流电机之间。
斩波器能提供电机的制动反馈能量，并能把能量反馈到电源[3，4]。
他励直流电机的斩波控制电路如图1所示。
电机电流是否连续取决于占空比和电枢电感。
图2所示为电机电流连续和不连续时的波形。
其中有三种可能的工作模式，下面将逐一介绍。
模式一：功率管t导通，在0<t<t1时电源给电机供电，ia=i1，此时电压方程为（1）转矩方程为（2）模式二：功率管t关断，在t1<t<t2时二极管续流，ia=i2，系统方程有（3）（4）模式三：t2<t<t电机处于惯性滑行阶段（5）（6）3 控制系统设计基于plc的直流电机控制系统框图如图3所示。
毕业设计论文-S7-200PLC控制的PWM直流电机(含程序)
毕业设计论文题目S7-200PLC控制的PWM直流电机学生姓名：专业班级：指导教师：设计总说明随着PLC技术的发展，以及其性价比的提高，利用PLC控制直流电动机已经越来越普遍，采用先进的PWM控制技术则可构成直流电动机无级调速系统，同时起、停时直流系统无冲击，而且具有启动功耗小，运行稳定等特点。
本文介绍了24伏29瓦直流电动机PWM调速硬件系统，编写了用S7-200 PLC实现24伏29瓦直流电动机PWM的控制程序，程序包括控制系统的指令的初始化、转速检测、调速三部分。
与相应的硬件电路配合，实现了对24伏29瓦直流电动机的PWM控制。
该控制系统功能包括电机的PWM调速、转速检测、电机转速的调节。
PWM调速是用S7-200 PLC内部自带的PWM高速脉冲输出功能指令，通过对其占空比的设置来改变脉冲宽度和周期，实现控制任务；速度检测和调速是通过硬件与S7-200 PLC的高速计数器配合和PWM 的设置来实现的，所有程序都己编译通过，经过实验验证，工作状态良好。
文中对直流电动机结构、工作原理、PWM调速系统的构成、S7-200 PLC 的部分指令以及用S7-200 PLC实现PWM调速做了简单介绍。
关键词：直流电动机；PWM调速；S7-200 PLC；转速检测；单闭环目录1设计内容及要求 (6)1.1 (6)1.2 (10)1.3 ................................................................................................. 错误!未定义书签。
2 系统的总体设计............................................................................. 错误!未定义书签。
2.1直流电动机的结构及工作原理............................................ 错误!未定义书签。
基于PLC的直流电机调速系统设计方案
基于PLC的直流电机调速系统设计方案
设计方案如下：
1. 硬件设计：
- 选择一块适配的PLC控制器作为主控制单元；
- 选择适配的直流电机作为驱动装置；
- 选择适配的输入输出模块，包括数字输入模块和模拟输出模块；
- 选择适配的传感器，如速度传感器和电流传感器。
2. 系统连接：
- 将输入模块与传感器连接，以便获取所需的输入信号； - 将输出模块与驱动装置连接，以控制电机的速度；
- 将PLC控制器与输入输出模块连接，以实现信号的采集和控制命令的输出。
3. 系统控制：
- 编写PLC控制程序，包括数据采集、数据处理和控制输出等部分；
- 设计调速算法，根据所需的速度控制要求，计算控制输出；
- 根据实际情况进行参数调整和校正，以达到较好的调速效果。
4. 系统测试：
- 对整个系统进行测试，包括信号采集、数据处理和控制输出等部分；
- 测试系统的响应速度、稳定性和精度，根据实际情况进行参数调整和校正。
5. 安全保护：
- 在设计中考虑安全保护措施，如过电流保护、过温保护等；
- 在控制程序中添加故障检测和报警功能，以及急停功能。
最后，根据具体的应用要求和实际情况，可以对设计方案
进行扩展和改进。
基于PLC的直流电动机双闭环调速系统设计
1.2ห้องสมุดไป่ตู้
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。
双闭环调速系统采用PID算法可实现直流电动机软起动，而且时间可调。模块内有积分环节，可实现直流电机软起动。根据用户实际需要，可调起动时间，给用户预留了2个端口，调节2个电位器，可改变积分时间长短，从而改变电机起动时间。积分环节适用于起动过渡过程平稳的场合。如果用户要求在负载一定的条件下，电机以最短的时间起动，即以最大的等加速度起动，可把积分环节去掉，模块所留出的2个端口作为电流环和速度环的输出限幅，调节电流的输出限幅，改变电机的最大起动电流，获得理想的过度过程。
图2-1转速、电流双闭环直流调速系统框图
为实现转速和电流两种负反馈分别作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套连接，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。PLC要从外部输入电流反馈和转速反馈信号，输出触发脉冲信号，其余工作均在PLC内部完成，数字给定也是用软件方法在PLC内部设定。
在本课题所进行的双闭环调速系统设计中，采用PLC作为系统的主控器件。之所以选择用PLC来实现系统的控制思想，是因为PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点。除上述优点外，PLC具有超强的稳定性和长时间连续工作的能力，因而，PLC是为工业生产过程控制化专业设计的控制装置，具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低。
PLC微机控制直流无刷电动机调速系统
一、概述电动机主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种，而直流电动机具有运行效率高和调素性能好等诸多优点得以被广泛运用，但传统的直流电动机均采用电刷，以机械方法进行换向，因而存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点，再加上成本高及维修困难等缺点，大大限制了它的应用范围。
随着社会生产力和科学技术的发展，大功率开关器件、模拟和数字集成、高性能磁性材料技术等取得了很大的进步，又因直流无刷电动机具有寿命长、结构简单、运行可靠、维护方便等特点，在性能上，有启动转矩大、动态制动简便、转速——转矩特性呈线性及效率等优点而得以广泛应用。
（一）直流无刷电动机的基本组成环节及工作原理1、直流无刷电动机的基本组成环节直流无刷电动机的基本组成框图如图1-1所示。
它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
图1—1 直流无刷电动机的结构原理图电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼形绕组和其它启动装置，它有永磁的转子和多相定子绕组。
多相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联接。
位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接，其信号在转子位置译码器中转换成正确的换相顺序信号，控制功率开关器件，使定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。
由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。
因此，所谓直流无刷电动机，就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的“电动机系统”。
其中转子的永磁钢与永磁有刷电动机中所用的永磁钢的作用相似，均是在电动机的气隙中建立足够的磁场，其不同之处在于直流无刷电动机中永磁钢装在转子上，而直流有刷电动机的磁钢装在定子上。
直流无刷电动机的电子开关线路是用来控制动机定子上各相绕组通电的顺序和时间主要由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。
功率逻辑开关单元是控制电路的核心，其功能是将电源的功率以一定的逻辑关系分配给流无刷电动机定子上各相绕组，以便电动机产生持续不断的转矩。
PLC控制直流电机实验
实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的1．掌握PLC的基本工作原理2．掌握PID控制原理3．掌握PLC控制直流电机方法4．掌握直流电机的调速方法二、实验器材1．计算机控制技术实验装置一台2．CP1H编程电缆一条3．PC机一台三、实验内容根据输入，实现PLC对直流电机的调速PID控制。
1、输入功能（1）功能操作，按钮11．1、按钮1按下一次，显示SV(设定点值)。
1．2、按钮1按下两次，显示速度设定值。
1．3、按钮1按下三次，设定P值，显示。
1．4、按钮1按下四次，显示P值。
1．5、按钮1按下五次，设定I值，显示。
1．6、按钮1按下六次，显示I值。
1．7、按钮1按下七次，设定D值，显示。
1．8、按钮1按下八次，显示D值。
1．9、按钮1按下九次，显示At（PID 自调整增益）1．10、按钮1按下十次，自整定显示1．11、按钮1按下十一次，复位（2）增加按钮2，数值增加（3）减小按钮3，数值减小（4）确定按钮4，操作确定2、PWM脉冲输出，接输出101.00。
3、直流电机测速，光耦，接高速脉冲输入。
4、LED显示，根据按钮输入，显示设定值/测量值/加减量。
四、实验原理1．直流无刷电机PWM调速原理PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。
在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：(1)使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高。
基于PLC的直流电机调速系统设计毕业设计
基于PLC的直流电机调速系统设计毕业设计基于PLC的直流电机调速系统设计毕业设计⽬录1.1 直流调速系统的发展史概述 (2)1.2 可编程控制器PLC (3)1.2.1 PLC的发展概述 (3)1.2.2 PLC的特点 (4)1.3 选题背景及论⽂主要内容 (5)1.3.1 选题背景 (5)1.3.2 论⽂的主要内容 (6)第 2 章直流调速系统 (7)2.1 调速系统的性能指标 (7)2.1.1 稳态性能指标 (8)2.1.2 动态指标 (9)2.2 PWM直流调速系统 (11)2.2.1 直流电动机的PWM控制原理 (11)2.2.2 PWM直流调速系统的组成 (12)2.2.3 PWM调速系统的主要参数 (18)2.3 双闭环直流脉宽调速系统 (20)2.3.1 电流、转速反馈环节 (20)2.3.2 设计中的调节器计算 (22)2.3.3 双闭环脉宽调速系统的起动过程 (26)第 3 章现代PLC控制技术 (28)3.1 PLC的组成和分类 (28)3.2 PLC的⼯作原理 (28)3.3 PLC电机控制系统设计的基本内容和步骤 (30)3.3.1 PLC的硬件设计的⼀般步骤 (30)3.3.2 PLC软件设计的⼀般步骤 (31)3.3.3 设计中⽤到的模块 (32)第 4 章基于PLC的直流电机调速系统设计 (34)4.1 设计任务 (34)4.2 脉宽调制系统特有部分设计 (34)4.3 PLC硬件设计 (35)4.4 PLC 软件设计 (37)结束语 (40)致谢 (41)参考⽂献（主要及公开发表的⽂献） (2)附录 (4)第 1 章引⾔传统直流电动机双闭环调速系统采⽤的是继电器控制，加PI 调节器及校正装置，实现控制系统稳定运⾏。
但由于继电器，集成运算放⼤器，电⽓元件的⽼化易出故障⽽损坏，⽽且结线复杂，使其⼯作可靠性较差。
采⽤ PLC 设计的直流电动机双闭环调速系统能有效地克服上述缺点，并且具有结构简单，调试修改参数⽅便，⼯作可靠，性能价格⽐较⾼的优点。
plc控制电机实验报告
plc控制电机实验报告PLC控制电机实验报告引言：PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，通过编程实现对各种设备和系统的自动化控制。
在本次实验中，我们将使用PLC 控制电机，探索其在工业控制中的应用。
一、实验目的本次实验旨在通过PLC控制电机，理解PLC的工作原理和应用场景。
具体目标包括：1. 掌握PLC的基本原理和工作方式；2. 理解电机的基本结构和工作原理；3. 学习使用PLC控制电机的方法和技巧。
二、实验设备和材料1. PLC控制器（例如西门子S7-1200）；2. 电机（直流电机或交流电机）；3. 电源；4. 电线、开关等连接设备。
三、实验步骤1. 将PLC控制器与电源连接，并通过编程软件进行设置和编程。
2. 将电机与PLC控制器连接，确保电路连接正确。
3. 编写PLC程序，实现对电机的控制。
可以设置不同的运行模式、速度和方向等参数。
4. 调试程序，确保电机能够按照预期的方式运行。
5. 观察电机的工作状态和性能，记录实验数据。
6. 分析实验结果，总结PLC控制电机的优缺点，并探讨其在工业控制中的应用前景。
四、实验结果与讨论经过实验，我们成功地使用PLC控制器控制了电机的运行。
通过调整程序中的参数，我们能够实现电机的正转、反转、变速等操作。
此外，PLC控制电机具有以下优点：1. 灵活性：通过编程，可以根据实际需求灵活调整电机的运行模式和参数。
2. 可靠性：PLC控制器具有较高的稳定性和可靠性，能够保证电机长时间稳定运行。
3. 高效性：PLC控制电机能够实现快速响应和精确控制，提高生产效率和产品质量。
然而，PLC控制电机也存在一些限制和挑战：1. 成本：PLC控制器相对较昂贵，对于一些小规模企业来说可能难以承担。
2. 编程难度：PLC编程需要一定的专业知识和技能，对于初学者来说可能存在一定的学习曲线。
3. 维护和升级：PLC控制器的维护和升级需要专业人员进行，增加了企业的运营成本。
基于PLC的直流电机调速控制器设计
基于PLC的直流电机调速控制器设计作者：郝结来谢军来源：《江苏理工学院学报》2018年第06期摘要：基于PLC的直流电机调速控制器以三菱FX2N为核心，通过定时器T246和T247实现了PWM波的输出功能，使PWM输出不受输出继电器的限制。
系统设置了启动开关自锁按键，三档位速度控制旋钮。
通过软件继电器M0实现了软件程序启动自锁，防止启动开关异常时程序无法启动的问题。
设置系统启动指示灯和电机启动指示灯，便于用户知晓系统工作是否正常。
通过对6 V小型直流电机的实验，论证了该控制器能够达到较好的控制效果。
关键词：PLC;PWM;定时器;电机调速中图分类号：TM925.11;TP273 文献标识码：A 文章编号2095-7394（2018）06-0047-05直流电机在生产生活中应用广泛，对直流电机的速度调控只需要控制电机的工作电压即可[1]，这也是其应用广泛的一个重要原因。
利用PWM脉宽调制方法，可方便地控制负载端的平均电压，在脉冲的低电压趋近于0时，负载的平均电压与PWM的占空比成正比[2-4]。
三菱FX2N型PLC是一款小型高性能的超小程序裝置，具有配置固定灵活，编程简单，高性能与高运算速度等特点，具有丰富的软件定时器与软件继电器，可满足多样化广泛需求。
1 PWM输出与PLC配置1.1定时器PWM输出配置定时器PWM波输出配置PWM波是周期变化的方波信号，其占空比可调，通过调节占空比可实现不同平均电压的输出[5-7]。
PWM波形函数可表示为：在PLC中可使用高速定时器完成PWM波的输出功能，三菱FX2N型PLC内部集成有PWM输出功能[ PWM S1 S2 D]，其中S1用于指定脉冲的宽度，S2用于指令脉冲的周期，单位都为 ms，取值范围为0～32767，S1应小于等于S2。
D用于指令脉冲输出端口，FX2N晶体管输出型PLC仅能使用Y0和Y1作为PWM输出口。
在保证PWM输出性能的情况下，选择使用高速定时器可克服上述缺陷。
基于PLC的直流电机控制
22装置图装置图gt01触摸屏plc无刷直流电机驱动模块电机编码器33plcplcplcplc的发展历程的发展历程plcplc的主要构成的主要构成plcplc的工作原路的工作原路plcplc的发展趋势的发展趋势返回44触摸屏基本原理触摸屏基本原理触摸屏的应用触摸屏的应用本装置触摸屏编程本装置触摸屏编程返回55ptopto控制控制pidpid指令指令66经过几个月的不懈努力和在同学们热情帮助下经过几个月的不懈努力和在同学们热情帮助下本次毕业设计才得以顺利地完成
基于PLC的直流电机控制 基于PLC的直流电机控制
学生：段世超 学号：200410521030 学号：200410521030 院系: 院系:电气信息工程学院 专业: 专业:电气工程与自动化 指导老师：范方灵 副教授
绪论
电动机作为机电能量转换的主要装置，其主要类型有直流 电动机、异步电动机和同步电动机三种。由于传统的直流电动 机使用电刷以机械方法换相，因而存在相对的机械摩擦，带来 了一系列的问题，从而大大限制了它的应用。 直流无刷电动机既具备直流电动机结构简单、运行可靠、 维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无 励磁损耗以及调速性能好等很多优点。在当今国民经济各个领 域，例如医疗机械、仪器仪表、化工以及家用电器等方面都有 很广泛的应用。 本论文阐述了西门子S7本论文阐述了西门子S7-200 PLC的基本原理，直流无刷电 PLC的基本原理，直流无刷电 动机的基本原理，介绍了速度闭环调速，并对设计中所使用的 一些元器件作了介绍。 论文中所设计的控制电路基本达到了课题设计的目的和要 求，能够实现电动机的启动/制动、正/ 求，能够实现电动机的启动/制动、正/反转和初步的闭环调速。
电机plc控制课程设计
电机plc控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电机的基本工作原理，掌握PLC在电机控制中的应用；2. 学生能掌握电机PLC控制系统的设计流程和步骤；3. 学生能了解电机PLC控制系统的编程方法及相关指令；4. 学生了解电机保护及故障诊断在PLC控制系统中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的电机PLC控制系统；2. 学生能运用PLC编程软件，编写并调试电机控制程序；3. 学生能通过实际操作，实现对电机启动、停止、正反转等基本控制功能；4. 学生能对电机PLC控制系统进行故障分析和排除。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电气工程及自动化领域的兴趣和热情；2. 学生在团队协作中，学会沟通、分享、合作，培养解决问题的能力和团队精神；3. 学生在学习过程中，树立安全意识，遵循操作规程，养成良好的实验习惯；4. 学生关注电机PLC控制技术在工业生产中的应用，认识到自动化技术对提高生产效率和产品质量的重要性。
二、教学内容1. 电机工作原理及分类：讲解电机的基本工作原理，包括交流电机和直流电机，介绍电机在工业生产中的应用。
2. PLC基础知识：介绍PLC的组成、工作原理、编程语言，重点讲解Ladder Diagram（梯形图）的编程方法。
3. 电机控制原理：讲解电机启动、停止、正反转等基本控制原理，分析电机控制中涉及的主要参数。
4. 电机PLC控制系统设计：介绍电机PLC控制系统的设计流程、步骤，包括硬件选型、软件编程、系统调试等。
5. PLC编程软件应用：指导学生使用PLC编程软件，学会编写、修改和调试电机控制程序。
6. 电机PLC控制实例：分析典型电机控制实例，使学生能够将理论应用于实际操作。
7. 故障分析与排除：介绍电机PLC控制系统常见故障及排除方法，提高学生故障诊断和处理能力。
8. 电机保护与安全：讲解电机保护原理及安全措施，强调在实际操作过程中遵守安全规程。
基于PLC的直流电动机软启动器的设计
Ｔｈ ｅ ＤＣ ｔ ｒＳ ｆ ｓａ ｔ ｒＤｅ ｉｎ ｂ ｓ ｄ Ｏ Ｃ Ｍｏｏ ｏｔ ｔ ｒ ｓｇ ａ ｅ ｎ ＰＬ － ｅ
Ｙ ｎ ａｇ Ｈ ｎｚ ｉ Ｓ ｎＬｊａ ＸａＨ ａ ａ ｇＹ ｎ ｅＭｉｇｈ ‘ ｕ ｉ ｎ ｕ ｉ ｕｎ
（ ．Ｓｈ ｏ ｏ ｌ ｔｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ， ｅｉ ｉｏ ｎ ｎ ｅｓｙ Ｂ ￣ ｇ １０ ４ Ｃ ｉａ １ ｃｏｌｆＥｅ ｒ ａ ｇｎ ｒ ｇ Ｂ ￣ｎ Ｊ ｔ ｇ Ｕ ｉ ｒｔ， ｅｉ ０ ０ ４， ｈｎ ； ｃｉ Ｅ ｅ ｎ ｊｇ ａ ｏ ｖ ｉ ｊ ｎ ２ ｅ ｇ Ｃ ｕｓａＲ ｃｆ ｒＣ ． Ｌｄ， ｅ ｇ １０ ４ ， ｈ ａ ．Ｂ ｎ ｈ ｎｈ ｅｔ ｅ ｏ ， ｔ Ｂ ｎ ０ ０ ０ Ｃ ｉ ） ｉ ｉ ｎ
（ ） 电枢 回路串接变阻器启 动。此方法 在电枢 回路 中串接 １ 入变阻器 ， 通过增大启动 时的 电枢 电阻来减小 启动 冲击 电流 ， 待 电动机转 动起来 即反电势 Ｅ 建立 起来后 ， 再将 电枢 电阻值 调 回
实际电枢 电阻 Ｒ （ 或将变阻器直接旁路 ） 。
（ ）降压启动。降压启动时通过 降低 电动机的 电枢 端 电压 ２ ｕ来 限制启 动冲击 电流。这种方法需要专用直流 电源 （ 即软启 动 器） 。启动 时 ， 电源电压 由小增大 ， 电动机转速 以规定 的加速度上 升， 避免了大的冲击 电流 。本文中所设计 的直流电动 机软启动 器 采用 降压启 动的方 法来 实现 。
１０ ４ ） ０ ００
要 ：基于 Ｐ Ｃ的直流电动机软启动器采用开环 Ｐ Ｌ ＷＭ控制方法 ， 减小 了直流电动机启动 时的冲击电流 ， 实现了平滑软启动 。详细介
绍了直流电动机软启动器主电路和控制 电路 的设计方法 ， 最后给出了实验结果 。 Ｐ Ｃ软启动 Ｌ
PLC的编程实例电机正反转控制
按下红按钮时：停止电机的转动
注：电机不可以同时进行正转和反转,否则会损坏系统
联为智能教育-稻草人自动 化 .dcrauto
3. PLC的 I/O点的确定与分配
电机正反转控制PLC的I/O点分配表
PLC点名称 X0 X1 X2 Y0 Y1
连接的外部设备 红按钮 黄按钮 蓝按钮
PLC
X0 黄按钮
220~240V
X1 蓝按钮
X2
正转
Y0
KM1
24VDC 24VDC
反转
Y1
KM2
COM
COM
~220V ~220V
PLC控制电动机正反转外部接线图
联为智能教育-稻草人自动 化 .dcrauto
2.系统的控制要求
按动黄按钮时： ①若在此之前电机没有工作,则电机正转启动,并保持电机正转； ②若在此之前电机反转,则将电机切换到正转状态,并保持电机
PLC编程实例
一．电动机正反转控制
1.系统结构 利用PLC控制一台异步电动机的正反转. 输入端直流电源E由PLC内部提供,可直接将PLC电源端
子接在开关上.交流电源则是由外部供给.
联为智能教育-稻草人自动 化 .dcrauto
要求：
黄按钮按下：电机正转 蓝按钮按下：电机反转 红按钮按下：电机停止
红按钮
利用红色按钮同时切断正转和反转的控制通路.
X1
Y1 X2 X0
Y0
Y0
X2
Y0 X1 X0
Y1
Y1
（ ED ）
电机正反转的最终控制程序
0
ST X 1
1
OR Y0
2
AN/ Y1
基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计
基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 直流电机简介 (2)1.2 PLC技术概述 (3)二、系统需求分析 (4)2.1 控制要求 (6)2.2 性能指标 (6)三、系统设计 (7)3.1 系统结构设计 (9)3.2 PLC选型与配置 (10)3.3 传感器模块设计 (11)3.4 人机界面设计 (13)四、控制算法设计 (14)4.1 PID控制算法原理 (15)4.2 PID参数整定方法 (17)4.3 控制算法实现 (18)五、系统实现与调试 (20)5.1 系统搭建 (21)5.2 调试过程 (22)5.3 调试结果分析 (23)六、系统测试与应用 (24)6.1 测试环境与方法 (26)6.2 测试结果分析 (26)6.3 系统应用场景探讨 (28)七、总结与展望 (29)7.1 系统总结 (30)7.2 未来展望 (31)一、内容概括本文档主要探讨了基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计方案。
介绍了直流电机的基本原理和转速控制的重要性，以及PLC 技术在工业自动化中的广泛应用。
详细阐述了系统设计的目标、硬件选型、软件设计和实现方法。
在系统设计目标中，我们强调了高精度、高稳定性和实时性，以满足实际应用中对电机转速控制的高要求。
硬件选型部分，选择了功能强大的PLC作为控制核心，并配置了相应的输入输出模块和传感器，以实现对电机转速的实时监测和控制。
软件设计方面，采用了梯形图编程语言，编写了功能完善的控制程序，包括初始化、速度调节、故障处理等模块。
在实现方法上，我们描述了如何通过PLC编程实现对电机的速度控制，以及如何通过调试和优化，确保系统的稳定运行和高效性能。
本文档旨在为读者提供一个基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计思路和方法，具有一定的实用性和参考价值。
1.1 直流电机简介直流电机(DC Motor)是一种将电能转换为机械能的电动机，广泛应用于各种机械设备中。
[全]用PLC控制直流电动机的正反转
![[全]用PLC控制直流电动机的正反转](https://img.taocdn.com/s3/m/b2cd97883b3567ec112d8a5e.png)
用PLC控制直流电动机的正反转任务要求1、有两台直流电机，经中间继电器KA接在PLC的输出继电器Y0～Y3上，要求被控制的两台直流电机在按下启动按钮SB1，M1正转5S停止，M2正转5S停止M1反转5S停止M2反转5S后循环。
2、各小组发挥团队合作精神，共同设计出PLC的I/O分配表，并设计出PLC 程序，下载到PLC内，验证程序功能，调整、优化程序。
一、理论知识1、直流电机如何由正向运行转换为反向运行？你可以这样试试：①按照上一任务所学知识，控制直流电机的单向连续运行，应有停止按钮。
编好程序下载到PLC中，并按图接好线。
②按下启动按钮，电机运行，观察电机的运行方向：是顺时转动还是逆时转动？③按下停止按钮，电机停转后；把直流电动机的A、B两个接线端的接插线对调④再启动电机，观察电机的转动方向。
结论：把通入直流电机电源的正负极对调，即可实现直流电机反转。
2、在设计PLC程序之前，需要对PLC的外围资源有充分的了解（包括有哪些控制按钮？直流电机在哪？分别用什么符号表示？直流电机的工作电源等等）形成一定的编程思路，然后设计出PLC的I/O分配表（或称地址表），分配表的基本信息应该包含有输入端和输出端，以及各端口的作用说明。
图1在实际应用中是这样控制直流电机正反转的：图2仔细研究主电路，KA1与KA2能不能同时闭合？为什么？在编程时又如何解决KA1与KA2同时的触头同时闭合呢？下图3-2-4的这段程序是不够完善的：当X1与X2同时闭合时，Y0与Y1同时输出，即KA1与KA2线圈会同时得电，触头同时闭合，主电路形成短路。
如何解决Y0与Y1不能同时输出？用两个继电器来实现对直流电机的正反转控制，KA1闭合正转，KA2闭合反转，主电路如图3-2-3示：图3图4技能拓展一、知识扩展——积算定时器的应用1）1ms积算定时器（T246～T249）共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数，定时的时间范围为0.001～32.767s。
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河南科技大学课程设计说明书课程名称电气控制技术题目用PLC控制直流电机学院班级学生姓名指导教师日期电气控制技术课程设计任务书用PLC控制直流电机摘要直流电动机具有良好的启动性能和调速特性，过载能力大，因此在启动、调速性能要求较高的场合仍被广泛应用。
脉宽调制(PWM)是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其在对电机的转速控制方面，可节省能量。
PLC作为新型的自动化控制装置，用其实现直流电动机的PWM调速，具有系统控制精度高，经济可靠，电机运行稳定等特点。
本文重点研究了用S7-200 PLC实现直流电动机的控制技术,详细介绍了直流电动机PWM调速的硬件系统。
该硬件系统与相应的S7-200 PLC软件配合，实现对直流电动机的PWM控制。
该控制系统功能包括电机的正、反转，调速、测速及转速显示，所有系统功能都己运行通过，经过实验验证，工作状态良好。
文中对直流电动机结构、工作原理、基本方程、机械特性和调速方法以及PWM 调速系统的构成、S7-200 PLC程序设计思路部分做了简单介绍。
关键词：S7-200，直流电机，PWM调速目录第一章绪论 (1)§1.1直流电动机概述 (2)§1.2西门子sp-200plc概述 (4)§1.3直流电动机的启动和正反转 (5)§1.3.1直流电动机的启动 (5)§1.3.2直流电动机的正反转 (6)第二章总体设计 (7)§2.1电动机的启动原理 (7)§2.2电动机真反转原理 (8)§2.3 PWM调速模块设计 (10)§2.3.1 PWM电动机调速原理 (11)§2.3.2 PWM控制原理 (12)§2.4 sp-200plc实现PWM调速 (13)§2.5 输入/输出元件及控制功能 (20)第三章总结与体会 (22)参考文献 (22)第一章绪论文章简要介绍了直流电动机的产生、发展，直流电动机的正反转，利用PWM 调速及应用领域和西门子S7-200 PLC的组成、工作原理，并简单描述了本设计所需要做的主要内容。
§1.1 直流电动机概述直流电动机是由直流电源供电，将直流电能转换为机械能，从而拖动生产机械完成生产任务。
它具有良好的启动性能和调速特性，过载能力大，因此在启动、调速性能要求较高的场合，如大型矿井提升机、挖掘机、轧钢机、城市电车等，通常选用直流电动机拖动。
在许多自动控制系统中，小容量直流电机也被广泛应用。
电机的发明和广泛应用是驱动第二次工业革命的车轮，在科学技术发展史上留下一个多世纪的发展轨迹。
今天从只有0.1W的小型录音机电机到炼钢厂的数万千瓦的大型电动机，60%-70%的电力就是通过这些大大小小的电动机将电能转换为机械能，为人们的生产和生活服务，提高了生产效率，创造了现代文明。
电动机的发明，主要依赖于电磁理论的发展。
从1820年早期电学及磁学的重大发现到电动机的诞生大约经历了半个世纪。
这些重大发现包括如何制造电磁铁以及如何利用电磁现象使物体运动。
1821年，法拉第制作了一台带电导体围绕磁铁旋转的实验模型。
这就是近代电动机的“雏形”。
1831年，美国科学家亨利利用一些简单的基本零件，包括一个电池、一个电磁铁和一个换向器构成连续运转的电动机。
戴文波特（Thomas Davenport）于1837年第一个取得电动机专利，并发明了多种电动机。
但是在电动机大规模应用方面，他的努力始终未取得任何突破。
造成这一现象的原因是当时电力成本太高，无法与廉价的蒸汽动力相比。
直到19世纪60-70年代，在发电机中发明了自激原理，由此带来电力供应的商品化。
由于这些理论的发展，工程师制造出更有效率的发电机和电动机。
对发电机和电动机作用原理的可逆性认识，使得直流发电机和电动机在这一时期得到发展。
19世纪70年代是电力时代的开始，当时已经有实用化的电动机和发电机。
在一定条件下，同一台电机可以工作在发电机状态，也可以工作在电动机状态，发电机和电动机是电机的不同运行工况。
但是，在19世纪人们认识这一现象却是由于法国工程师佛唐在观察一名工人误接两部发电机而产生的灵感。
这一时期，直流电动机获得飞速发展。
2 0世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，交流调速的方法不断进步和完善，其调速性能可与直流调速相媲美, 目前，在很多应用场合交流电动机的调速已取代直流电动机调速。
然而，直流拖动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流电动机的控制仍然很重要。
直流电机由于具有起动转距大、体积小、重量轻、效率高、转距和转速容易控制，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等十分优良的特性，因而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。
其缺点就是体积大、价格昂贵、维护复杂，频繁启动容易引起故障，以及直流电的传输距离有限。
§1.2西门子S7-200 PLC概述西门子公司的S7-200 PLC是一种叠装式结构的小型PLC。
它指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展、性能价格比高，深受用户欢迎，可以应用于各种小型自动化系统。
S7-200的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。
S7-200有两种工作方式，即RUN(运行)模式与STOP(停止)模式。
在CPU模块的面板上用“RUN”和“STOP”LED显示当前的操作模式。
在RUN模式，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能；在STOP模式，CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。
可以通过以下三种途径来改变工作模式：用模式开关改变工作模式；在程序中改变工作模式；用STEP7-Mico/Win32编程软件改变工作模式。
如果程序存在致命错误，在消除它之前不允许从停止模式进入运行模式。
PLC 操作系统储存非致命错误供用户检查，但不会从运行模式自动进入停止模式。
PLC 的工作方式为扫描工作方式。
S7-200的主要特点有以下几点：（1）功能强大（2）先进的程序结构（3）灵活方便的寻址方法（4）功能强大、使用方便的编程软件（5）简化复杂编程任务的向导功能（6）强大的通信功能（7）品种丰富的配套人机界面（8）有竞争力的价格（9）完善的网上技术支持§1.3直流电动机的启动和正反转§1.3.1直流电动机的启动他励直流电动机启动时，应当先给电动机的励磁绕组通入额定励磁电流，以便在气隙中建立额定磁通，然后再接通电枢回路。
在启动时，对直流电动机有两条最基本的要求：一是要有较大的启动转矩Tk (即转速为零时磁转矩)，使电动机在负载状态下能顺利启动。
并且启动过程所需的时间能尽量缩短一些：二是要把启动电流Ik限制在允许的范围之内。
在不发生换向障碍、不产生电机过热、不受到过大冲击等条件下安全启动，并且对电网也不产生有害的影响。
实际工作中掌握的原则是在保证足够启动转矩的前提下，尽量减小启动电流把他励法称为直接启动。
采用直接启动方法时，在电枢刚接到电源的瞬间，因n=0，Ea=0，若忽略电枢回路电感，则电枢电流瞬间达到最大值Ia=U/Ra。
由于Ra很小，I可能达直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，这种启动方到额定电流的10～30倍。
这么大的电枢电流将使换向器产生强烈的火花，甚至产生环火，烧坏换向器及电刷；而且这个瞬间大电流产生的转矩冲击也会造成拖动系统传动机构损坏。
所以，只有容量为数百瓦的微型直流电动机，才允许采用直接启动方法(因力这类直流电动机有较大的电枢电阻．转动惯量也较小启动时转速上升较快)。
一般直流电动机的最大允许电流为（1.5～2）IN，所以不能采用直接启动方法，必须把启动电流限制在允许范围之内。
为了限制启动电流，可以采用降低电源电压或在电枢回路中串电阻的方法。
§1.3.2直流电动机的正反转直流电动机的电磁转矩是拖动转矩，所以电动机运行时的旋转方向与电磁转矩的方向一致。
为了改变电动机的转向，就要改变电磁转矩的方向。
从转矩公式Tem = CTΦIa可知，电磁转矩取决于磁通和电枢电流的相互作用。
只要磁通和电枢电流的方向有一个发生改变，则电磁转矩和电枢转向也随之改变。
具体方法有二：（1）保持电枢端电压的极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，而改变磁通的方向：（2）保持励磁绕组的电压极性不变，将电枢绕组反接，使电枢电流的方向改变。
显而易见，如果电枢绕组和励磁绕组同时反接，使磁通和电枢电流都改变方向，则电磁转矩和电枢旋转方向都达不到反向的目的。
由于直流电动机励磁绕组的匝数较多，电感较大，反向励磁的建立过程缓慢，电动机反转的过程不能迅速进行。
同时，当励磁绕组断开时，会产生很高的感应电势，可能使绝缘击穿，所以在实际应用中，多采用反接电枢绕组的方法来实现电动机正反转。
第二章总体设计本论文研究的主要内容是S7-200 PLC控制的PWM直流电机调速系统的设计，着重介绍硬件设计部分。
此控制系统基于S7-200 PLC设计直流电动机的控制器，实现了直流电动机的启动、正反转控制以及PWM 无级调速功能。
本设计所使用的电机为直流电动机，PLC为西门子S7-200 PLC，并要求使用PWM实现调速控制。
要完成本设计，首先必须掌握直流电机的工作原理和调速方法，以及S7-200 PLC的结构、工作原理、工作过程及其使用方式，还要学会使用STEP7-Micro/Win SP3 V4.0软件进行编程。
完成硬件系统的设计方案，包括DC+24V与DC+5V电源系统、主控制回路、保护回路。
首先完成元器件的参数确定，做出系统原理图，然后具体实现硬件系统设计，进行实验、调试电路，最后优化电路，达到最佳效果。
最后还对控制系统设计的其它可能性进行了设想和构思，以便进行拓展§2.1 电动机起动一般直流电动机的最大允许电流为（1.5～2）IN，所以不能采用直接启动方法，必须把启动电流限制在允许范围之内。
为了限制启动电流，可以采用降低电源电压或在电枢回路中串电阻的方法。
本设计采用电枢回路串电阻来降低直流电机启动时的电流，防止烧坏电器。
如图所示，启动时将电阻串入KM2与KM4回路，在定时器的记时下，利用KM3与KM5短接KM2，KM4来实现启动。
图2-1 电机启动原理图启动时通过KM2或者KM4来实现串电阻启动，然后通过KM3或者KM5短接电阻，完成曾启动过程。
§2.2直流电动机正反转采用反接电枢绕组的方法来实现电动机正反转，正反转控制PLC梯形图如图2-2所示图2-2 PLC正反转梯形图所以本设计也采用反接电枢绕组的方法来实现电动机的正反转，启动时先接通励磁绕组，在励磁电流正常的情况下接通电枢绕组，停止时先停止电枢绕组，延时5s再断开励磁绕组，反转启动时，应先停止后再反接启动。