三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止控制程序設(shè)計(jì)

1、廣東石油化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目 三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止控制程序設(shè)計(jì)班 級(jí)： 機(jī)電11-2 姓 名： 鄭銘濤 學(xué) 號(hào)： 11024040249 指導(dǎo)老師： 鄧昌奇 （教授） 完成時(shí)間 2014 年12月（第15,16周）17 廣東石油化工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 機(jī)電工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 機(jī)電11-2 班 學(xué)生 鄭銘濤 一、 課程設(shè)計(jì)題目： 三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止控制程序設(shè)計(jì)二、 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 第15、16周三、 課程設(shè)計(jì)的要求1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（8000字）； 2、程序清單（有注釋）； 3、電路原理圖（A3）。 四、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)出電氣原理圖2. 設(shè)計(jì)出

2、硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)4. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止的控制要求五、 課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第一周：指導(dǎo)教師講解設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)思路和說(shuō)明書格式；學(xué)生查閱資料，理解FX2NPLC小型PLC的功能；掌握S7-200PLC系統(tǒng)編程；第二周：硬件電路設(shè)計(jì)；程序框圖；設(shè)計(jì)并調(diào)試程序；整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書；答辯。六、 成績(jī)?cè)u(píng)定平時(shí)設(shè)計(jì)表現(xiàn)（含考勤、進(jìn)度完成情況、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力等）40%；答辯30%；設(shè)計(jì)說(shuō)明書（含圖）30%。七、 參考文獻(xiàn)：1. 黃 凈. 電氣控制與可編程序控制器. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.8 2. 李增國(guó). 電子技術(shù). 北京：北京航空航

3、天大學(xué)出版社.2009.2 3. 王永華，現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2008 4. 俞果亮. PLC原理與應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社.2006.9 5. 張鳳珊. 電器控制及可編程控制器.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社.2001指導(dǎo)教師：鄧昌奇目 錄摘要 . 3 第一章 硬件設(shè)計(jì) 41.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 41.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 1.2.1PLC的選型 41.2.2電氣原理圖 51.2.3PLC的外觀接線圖6第二章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 72.1 控制系統(tǒng)的I/O及地址分配 8 2.2系統(tǒng)流圖8 2.3程序設(shè)計(jì) 9 2.4完整軟件程序設(shè)計(jì)并調(diào)試12 參考文獻(xiàn) （19）附件 （頁(yè)碼）廣東石

4、油化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書：三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止控制程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、設(shè)計(jì)出電氣原理圖 2、設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖 3、運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì) 4、進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止的控制要求控制要求1電源ON時(shí)，按PB4、PB5無(wú)作用，控制電路如圖所示。2按PB3，M3電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)MC3、PL3動(dòng)作，此時(shí)按PB5無(wú)作用。3按PB4，M2運(yùn)轉(zhuǎn)MC2、PL2動(dòng)作。4按PB5，M1運(yùn)轉(zhuǎn)MCl、PLl動(dòng)作。5按PBl時(shí)M1停止，5 s后PL2閃爍5次M2停止，10s后PL3閃爍10次 M3停止。6按PB2時(shí)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 M

5、1加入運(yùn)轉(zhuǎn)。7運(yùn)轉(zhuǎn)中按PB6，全部電動(dòng)機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。8電動(dòng)機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)，熱繼電器(THRY3)動(dòng)作，WM3、M2、M1全部停止。Bz與PL4會(huì)交替響、亮(05sON，05sOFF)。此時(shí)將COS切于2，則BZ停響PL4亮。 當(dāng)熱繼電器THRY3復(fù)位時(shí)，PL4熄滅，COS切回1的位置。9電動(dòng)機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRY2動(dòng)作，則M2、M1停止，M3繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)， BZ與PL4會(huì)交替響、亮(05sON，05 sOFF)。此時(shí)將COS切于2位置，則BZ 停響PL4亮。此時(shí)按PB6，則M3停止。當(dāng)熱繼電器THRY2復(fù)位時(shí)，PL4熄滅， COS切回l的位置。10電動(dòng)機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRYl動(dòng)作，I

6、M1停止，M3、M2繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，Bz與PL4會(huì)交替響、亮(05sON，05sOFF )。此時(shí)將COS切于2位置，PL4亮BZ停響。此時(shí)按PB6，則M3、M2停止。當(dāng)熱繼電器THRYl復(fù)位時(shí)PL4熄滅，COS切回1的位置。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(chǔ)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(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等，通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或過(guò)程，可編程控制器及其外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)，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(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種

7、各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(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(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)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(lái)控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC通過(guò)輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。由于PLC綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超出其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)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)

8、系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)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(shí)代的到來(lái)，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(dòng)機(jī) 編程 設(shè)計(jì)第一章：硬件設(shè)計(jì) 第二章：軟件設(shè)計(jì)第一章、硬件設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的要求，本課程設(shè)計(jì)是采用 PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)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(gè)主機(jī)單元就是一個(gè)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

9、動(dòng)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(guò)PLC連接在一起并通過(guò)設(shè)計(jì)的程序使整個(gè)系統(tǒng)按規(guī)定的方式運(yùn)行。1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.2.1、 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)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(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)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(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)?/p>

10、余量，通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%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(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)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(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)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tg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(jì)控制的需求。通過(guò)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)量的選擇？對(duì)I

11、/O響應(yīng)時(shí)間的選擇輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。該控制系統(tǒng)選用三菱公司FX2N系列的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過(guò)擴(kuò)展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。FX2N-48MR的PLC是日本三菱公司的可編程控制器,繼電器輸出,輸入24點(diǎn),輸出24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(chǔ)器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)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(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過(guò)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1.2.2、電器原理圖主電路PLC結(jié)構(gòu)圖

12、如下：三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟停，當(dāng)然需要有一些短路過(guò)載等保護(hù)，繼電器、空開的選型后面后詳細(xì)介紹， 系統(tǒng)的電氣原理圖主電路圖如圖2-2所示圖1-1主電路圖熱繼電器選用JR16B-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(guò)電流脫扣器的額定電流大于等于線路計(jì)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(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，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。

13、其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，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(dòng)機(jī)做為控制對(duì)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32/4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

14、繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。1.2.3、PLC的外觀接線圖PLC的外觀接線圖如圖1-2所示：圖1-2第二章、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配第二章：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1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2-1輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)PB1=X1PL1=Y1PB2=X2PL2=Y2PB3=X3PL3=Y3PB4=X4PL4=Y4PB5=X5MC1=Y5PB6=X6MC2=Y6COS=X0MC3=Y7TH-RY1=X11TH-RY2=X12R1=M1TH-RY3=X13R1=M1 R2=M2 R3=M3R4=M4 R5=M5 FR=M8013表2-1三部電動(dòng)

15、機(jī)啟動(dòng)停止的控制系統(tǒng)輸入/輸出地址分配2.2 系統(tǒng)流程圖本系統(tǒng)的流程圖如下圖所示2.3程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的梯形圖2-3如下圖所示。 X003閉合，則輸出Y007、出M 3，M 3自鎖。（現(xiàn)象：M 3電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)）X004閉合，則輸出Y006、輸出M 2，M 2自鎖；（現(xiàn)象：M 2電動(dòng)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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)）X001閉合，則輸出M14、T 3和T 4通電計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)，輸出M12、M11，M11自鎖；（現(xiàn)象：

16、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(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)）X013斷開，M 1、M 2、M 3、M5停止輸出；（現(xiàn)象：M3、M2、M1全部停止）X012斷開，則M2、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)）2.4完整軟件程序并調(diào)試調(diào)試現(xiàn)象如圖所示：?jiǎn)?dòng)電源：按SB3：按SB3的時(shí)： 按SB6時(shí)：調(diào)試注意事項(xiàng)：1、調(diào)試的時(shí)候最值得重視的是按鈕開關(guān)的常開和常閉與

17、梯形圖中觸點(diǎn)常開和常閉的聯(lián)系。具體情況如下：當(dāng)梯形圖中的觸點(diǎn)要求是常開觸點(diǎn)時(shí)，接線時(shí)要注意接線的開關(guān)要常開；如果梯形圖中的觸點(diǎn)要求是常閉，那么接線時(shí)開關(guān)要接成常開，所以可以知道梯形圖里的觸點(diǎn)和外面的開關(guān)并不是一致關(guān)系。2、輸入梯形圖時(shí)，盡量輸一次的時(shí)候轉(zhuǎn)換一次，以檢查梯形圖是否正確，可以很快找到出現(xiàn)錯(cuò)誤的程序?？偨Y(jié) 通過(guò)這一周的課程設(shè)計(jì)，我掌握了更多關(guān)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的知識(shí)，明白了三部電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止控制程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的組成，三菱系列PLC的功能及特點(diǎn)。使我更深入的學(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(jì)使我搜索了很多這方面的資料，使我對(duì)三部電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作過(guò)程有了很深的認(rèn)識(shí)。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟有了清楚的了解，并且掌握了一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。學(xué)會(huì)了如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。并在查閱資料的過(guò)程中對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和問(wèn)題的解決提出了新的見解，分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因，使得對(duì)問(wèn)題的理解