三部電程序機(jī)啟動與停止控制課程設(shè)計說明書

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計說明書 三部電動機(jī)啟動停止控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名： 馮玉亮 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 1203 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 陸秀令 職稱 教授 完成時間： 2015.12 湖南工學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計課題任務(wù)書學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師陸秀令學(xué)生姓名馮玉亮課題名稱三部電動機(jī)啟動停止控制程序設(shè)計及仿真內(nèi)容及任務(wù)一、目標(biāo)： 設(shè)計一個基于PLC的三臺電動機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)。二、任務(wù)：根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進(jìn)度計劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識，進(jìn)行三部電動機(jī)啟動停止運(yùn)行原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程

2、應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計；5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)三部電動機(jī)啟動停止的控制要求。三、要求：1電源ON時，按PB4、PB5無作用，控制電路如圖所示。2按PB3，M3電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)MC3、PL3動作，此時按PB5無作用。3按PB4，M2運(yùn)轉(zhuǎn)MC2、PL2動作。4按PB5，M1運(yùn)轉(zhuǎn)MCl、PLl動作。5按PBl時M1停止，5 s后PL2閃爍5次M2停止，10s后PL3閃爍10次 M3

3、停止。6按PB2時M3運(yùn)轉(zhuǎn)，5s后PL3閃爍5次M2加入運(yùn)轉(zhuǎn)，10s后PL2閃爍10次 M1加入運(yùn)轉(zhuǎn)。7運(yùn)轉(zhuǎn)中按PB6，全部電動機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。8電動機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)，熱繼電器(THRY3)動作，WM3、M2、M1全部停止。Bz與PL4會交替響、亮(05sON，05sOFF)。此時將COS切于2，則BZ停響PL4亮。當(dāng)熱繼電器THRY3復(fù)位時，PL4熄滅，COS切回1的位置。9電動機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRY2動作，則M2、M1停止，M3繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)， BZ與PL4會交替響、亮(05sON，05 sOFF)。此時將COS切于2位置，則BZ停響PL4亮。此時按PB6，則M3停止。當(dāng)熱繼電器THRY2復(fù)位

4、時，PL4熄滅，COS切回l的位置。10電動機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRYl動作，IM1停止，M3、M2繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)， Bz與PL4會交替響、亮(05sON，05sOFF )。此時將COS切于2位置，PL4亮BZ停響。此時按PB6，則M3、M2停止。當(dāng)熱繼電器THRYl復(fù)位時PL4熄滅，COS切回1的位置。主要參考資料1 可編程控制器教程M.王兆義機(jī),械工業(yè)出版社.2 電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.史國生.化學(xué)工業(yè)出版社.3 可編程控制器原理與應(yīng)用M.趙燕,，周新建.北京大學(xué)出版社.4 GT培訓(xùn)教程M.百度文庫. 5 PLC編程及應(yīng)用M. 廖常初.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005年.6 可編程控制器

5、應(yīng)用技術(shù)M.胡學(xué)林.北京：高等教育出版社,2001年.7 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 沈任元.北京：機(jī)械工業(yè)出版,2000.6.8 三菱FX系列可編程序控制器編程手冊M.三菱公司編,2001年.9 三菱可編程序控制器應(yīng)用101例M.三菱公司編, 1994年.10 三菱可編程序控制器使用手冊M. 三菱公司編,1999年.教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘 要 可編程控制器（PLC）一種用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字式電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用可編程的存儲器作面向用戶指令的內(nèi)部寄存器，完成規(guī)定的功能，如邏輯、順序定時、計數(shù)、運(yùn)算等，通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或過程，可編程控制器及其外圍設(shè)備的

6、設(shè)計，使它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，并能很容易地達(dá)到人們所期望的目標(biāo)。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計算機(jī)計數(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動了PLC的發(fā)展，使的PLC的功能日益增強(qiáng)。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC通過輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號和接受輸入信號。由于PLC綜合了計算機(jī)和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超出其出現(xiàn)時的技術(shù)

7、水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴(kuò)大了PLC的功能，使其具有很強(qiáng)的的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。 關(guān)鍵詞：PLC；電動機(jī)；編程；設(shè)計目 錄1 引言12 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計22.1 系統(tǒng)硬件配置及其組成原理22.2 系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)分析32.3 PLC的選型32.4 系統(tǒng)硬件接線圖設(shè)計43 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53.1 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配53.2 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計63.3 程序設(shè)

8、計84 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析104.1 程序仿真并調(diào)試105 設(shè)計總結(jié)15參考文獻(xiàn)17致謝16附錄18附錄A：梯形圖程序18附錄B：系統(tǒng)接線圖201 引言隨著科學(xué)技術(shù)的猛速發(fā)展，自動控制技術(shù)在人類活動的各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的一項(xiàng)重要標(biāo)志。在機(jī)械、煉油、化工、制藥等行業(yè)中，電動機(jī)的啟動停止控制是必不可少的程序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。 所以為了更好的學(xué)習(xí)PLC控制，必要的課程設(shè)計是必不可少的通過課程設(shè)計可以幫我們學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中的綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握PLC設(shè)計的基本方法，設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試的能力；掌握PLC匯

9、編語言程序設(shè)計方法；培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)硬件配置及其組成原理 根據(jù)系統(tǒng)的要求，本課程設(shè)計是采用 PLC進(jìn)行設(shè)計。結(jié)合設(shè)計要求本設(shè)計采用小型PLC其主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機(jī)上有一定數(shù)量的輸入/輸出點(diǎn)，一個主機(jī)單元就是一個系統(tǒng)。它還可以進(jìn)行靈活的擴(kuò)展，如果I/O點(diǎn)不夠，則可增加I/O擴(kuò)展模塊；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，則可以增加相應(yīng)的功能模塊。本系統(tǒng)的其它各種硬件包括電動機(jī)、各種開關(guān)按鈕、COS、熔斷器、熱繼電器、電燈及電鈴等設(shè)備，它們通過PLC連接在一起并通過設(shè)計的程序使整個系統(tǒng)按規(guī)定的方式運(yùn)行。 熱繼電器 選用JR

10、16B-60/3D型熱繼電器，其中“J”表示繼電器，“D”帶斷相保護(hù)相關(guān)元件。 空氣開關(guān) 市面上的空氣開關(guān)多種多樣， 但要點(diǎn)都基本一樣：1、空氣開關(guān)額定電壓大于等于線路額定電壓。2、空氣開關(guān)額定電流和過電流脫扣器的額定電流大于等于線路計算負(fù)荷電流。 接觸器 接初期(Contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，

11、電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。 在電工學(xué)上，因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達(dá)800安培)電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動機(jī)做為控制對象也可用作控制工廠設(shè)備電熱器工作。 主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 額定電流為20A（2） 熱元件額定電流為4/32母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件。2.2 系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)分析 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，輸入點(diǎn)為：6個按鍵（PB1PB6），三個熱繼電器的常開；

12、 輸出點(diǎn)為：三臺電動機(jī)（M1、M2、M3），4個指示燈（PL1、PL2、PL3），MC1、MC2、MC3 。2.3 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%2

13、0%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。 （2）存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。 （3）控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計控制的需求。 通過對輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對存儲量的選擇對I/O響應(yīng)時間的選擇輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。 控制

14、系統(tǒng)選用三菱公司FX2N系列的FX2N-32MR的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過擴(kuò)展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。 FX2N-32MR的PLC是日本三菱公司的可編程控制器,繼電器輸出,輸入16點(diǎn),輸出16點(diǎn).FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。2.4 系統(tǒng)硬件接線圖設(shè)計 (1) PLCI/O接線圖如圖1所示圖

15、1(2)主電路圖如圖2所示圖2 3 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配 輸入/輸出地址分配如表1所示表1輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)PB1X001PL1Y001PB2X002PL2Y002PB3X003PL3Y003PB4X004PL4Y004PB5X005接觸器KM1Y005PB6X006接觸器KM2Y006熱繼電器（TH-RY1）X011接觸器KM3Y007熱繼電器（TH-RY2）X012熱繼電器（TH-RY3）X0133.2 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 本系統(tǒng)的流程圖如圖3、圖4所示圖3圖43.3 程序設(shè)計（1）X003閉合，則輸出Y007、出M 3，M 3自鎖。（現(xiàn)象：M 3電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

16、）（2）X004閉合，則輸出Y006、輸出M 2，M 2自鎖；（現(xiàn)象：M 2電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)）X005閉合，則輸出Y005、輸出M 1、輸出Y001，M 1自鎖；（現(xiàn)象：M1電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)）X001閉合，則輸出M14、T 3和T 4通電計時，輸出M13，M13自鎖；（現(xiàn)象：M 1停止，5s后M 2停止，10s后M 3停止） X002閉合，則T 2、T 1通電計時，輸出M12、M11，M11自鎖；（現(xiàn)象：M3運(yùn)轉(zhuǎn)，5s后M2加入運(yùn)轉(zhuǎn)，10s后M1加入運(yùn)轉(zhuǎn)） 斷開X006，M0、M 1、M 2、M 3、M10、M11、M13、M14、M5、M4停止輸出；（現(xiàn)象：所有電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)）（3） X012斷開，則M

17、2、M1停止輸出、繼續(xù)輸出M 3；（現(xiàn)象：M2、M1停止，M3繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)） X011閉合，則M 1停止輸出，繼續(xù)輸出M 3、M 2；（現(xiàn)象：M1停止，M3、M2繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)）4. 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 程序仿真并調(diào)試 仿真圖如圖5圖17所示：(1)按PB3圖5 按PB3，M3電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時按PB5無作用。（2）按PB4圖6按PB4，M2運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）按PB5圖7按PB5，M1運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）按PB1圖8按PBl時M1停止圖9 計時器開始計時圖10 5 s后M2停止，圖11 10s后PL3閃爍10次 M3停止。(5)按PB2 圖12 按PB2計時器開始計時圖13 M3運(yùn)轉(zhuǎn)圖14 5s后M2加入運(yùn)轉(zhuǎn)。圖

18、15 10s后M1加入運(yùn)轉(zhuǎn)。（6） 按PB6 圖16圖17 運(yùn)轉(zhuǎn)中按PB6，全部電動機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。5 設(shè)計總結(jié) 通過這一周的課程設(shè)計，掌握了更多關(guān)于自動控制系統(tǒng)的知識，明白了三部電動機(jī)啟動停止控制程序設(shè)計控制系統(tǒng)的組成，三菱系列PLC的功能及特點(diǎn)。更深入的學(xué)習(xí)了電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器這門課程，熟練掌握了PLC的使用。并且由于希望更好的完成此次設(shè)計使我搜索了很多這方面的資料，對三部電動機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計制作過程有了很深的認(rèn)識。對一個系統(tǒng)的設(shè)計步驟有了清楚的了解，并且掌握了一個系統(tǒng)的設(shè)計過程。學(xué)會了如何發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。并在查閱資料的過程中對問題的認(rèn)識和問題的解決提出了新的見解，分析問題出現(xiàn)的原因，使得對問題的理解更加深刻。同時在老師的指導(dǎo)的過程中向老師學(xué)習(xí)到了解決問題的新方法、新思路。 總之，經(jīng)過這段時間的課程設(shè)計，在可編程控制這方面受益匪淺。致謝 電氣控制課程設(shè)計結(jié)束了，我收獲了許多，這都要感謝老師，通過老師在課堂上深入淺出的講解讓我對電氣控制的理論知識了解了很多，更是因?yàn)槔蠋熢趯?shí)驗(yàn)上的嚴(yán)格要求讓我的理論通過實(shí)踐得到了升華，大大提升了我的實(shí)踐動手能力，編程能力。正是老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度讓我們時刻不敢放松，我才能真正認(rèn)真的