三部電動機啟動停止控制程序設(shè)計

1、廣東石油化工學(xué)院課程設(shè)計說明書題 目 三部電動機啟動停止控制程序設(shè)計班 級： 機電11-2 姓 名： 鄭銘濤 學(xué) 號： 11024040249 指導(dǎo)老師： 鄧昌奇 （教授） 完成時間 2014 年12月（第15,16周）17 廣東石油化工學(xué)院 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 機電工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 機電11-2 班 學(xué)生 鄭銘濤 一、 課程設(shè)計題目： 三部電動機啟動停止控制程序設(shè)計二、 課程設(shè)計時間： 第15、16周三、 課程設(shè)計的要求1、設(shè)計說明書一份（8000字）； 2、程序清單（有注釋）； 3、電路原理圖（A3）。 四、 課程設(shè)計的內(nèi)容1. 設(shè)計出電氣原理圖2. 設(shè)計出

2、硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖3. 運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計4. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)三部電動機啟動停止的控制要求五、 課程設(shè)計進度安排第一周：指導(dǎo)教師講解設(shè)計題目、設(shè)計思路和說明書格式；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；程序框圖；設(shè)計并調(diào)試程序；整理設(shè)計說明書；答辯。六、 成績評定平時設(shè)計表現(xiàn)（含考勤、進度完成情況、獨立解決問題的能力等）40%；答辯30%；設(shè)計說明書（含圖）30%。七、 參考文獻：1. 黃 凈. 電氣控制與可編程序控制器. 北京：機械工業(yè)出版社.2009.8 2. 李增國. 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 41.1系統(tǒng)整體設(shè)計 41.2系統(tǒng)硬件設(shè)計 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 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 9 2.4完整軟件程序設(shè)計并調(diào)試12 參考文獻 （19）附件 （頁碼）廣東石

4、油化工學(xué)院課程設(shè)計說明書：三部電動機啟動停止控制程序設(shè)計設(shè)計內(nèi)容： 1、設(shè)計出電氣原理圖 2、設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖 3、運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計 4、進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)三部電動機啟動停止的控制要求控制要求1電源ON時，按PB4、PB5無作用，控制電路如圖所示。2按PB3，M3電動機運轉(zhuǎn)MC3、PL3動作，此時按PB5無作用。3按PB4，M2運轉(zhuǎn)MC2、PL2動作。4按PB5，M1運轉(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停止。6按PB2時M3運轉(zhuǎn)，5s后PL3閃爍5次M2加入運轉(zhuǎn)，10s后PL2閃爍10次 M

5、1加入運轉(zhuǎn)。7運轉(zhuǎn)中按PB6，全部電動機立即停止運轉(zhuǎn)。8電動機全部運轉(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。 當熱繼電器THRY3復(fù)位時，PL4熄滅，COS切回1的位置。9電動機全部運轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRY2動作，則M2、M1停止，M3繼續(xù)運轉(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。當熱繼電器THRY2復(fù)位時，PL4熄滅， COS切回l的位置。10電動機全部運轉(zhuǎn)中，熱繼電器THRYl動作，I

6、M1停止，M3、M2繼續(xù)運轉(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。當熱繼電器THRYl復(fù)位時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)、運算等，通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出，控制各種類型的機械或過程，可編程控制器及其外圍設(shè)備的設(shè)計，使它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，并能很容易地達到人們所期望的目標。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

7、各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。進入20世紀80年代，由于計算機計數(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。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機器的運行或工藝的工序。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)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)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)

8、系，從而實現(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，擴大了PLC的功能，使其具有很強的的聯(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 編程 設(shè)計第一章：硬件設(shè)計 第二章：軟件設(shè)計第一章、硬件設(shè)計1.1系統(tǒng)總體設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)的要求，本課程設(shè)計是采用 PLC進行設(shè)計。結(jié)合設(shè)計要求本設(shè)計采用小型PLC其主機的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機上有一定數(shù)量的輸入/輸出點，一個主機單元就是一個系統(tǒng)。它還可以進行靈活的擴展，如果I/O點不夠，則可增加I/O擴展模塊；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、動機、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)定的方式運行。1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計1.2.1、 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)詳細分析工藝過程的特點、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）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)?/p>

10、余量，通常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(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)計控制的需求。通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲量的選擇？對I

11、/O響應(yīng)時間的選擇輸出負載的特點選型的分許。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，編程和維護方便，故障率低，通過擴展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點數(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,輸出24點.FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器8K步，可擴展到16K步，最大可擴展到256個I/O點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(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：三臺電動機順序啟停，當然需要有一些短路過載等保護，繼電器、空開的選型后面后詳細介紹， 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；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，以達到控制負載的電器。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、其原理是當接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強的磁場，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。當線圈斷電時，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，因為可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達800安培)電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機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32/4母機和各樣電力機組等電力負載，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作用。接觸器控制容量大，適用于頻

14、繁操作和遠距離控制。是自動控制系統(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2.1控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配第二章：系統(tǒng)軟件設(shè)計2.1控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配輸入/輸出地址分配如表2-1輸入點輸出點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

15、機啟動停止的控制系統(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)計本系統(tǒng)程序設(shè)計的梯形圖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電動機運轉(zhuǎn)）X004閉合，則輸出Y006、輸出M 2，M 2自鎖；（現(xiàn)象：M 2電動機運轉(zhuǎn)）X005閉合，則輸出Y005、輸出M 1、輸出Y001，M 1自鎖；（現(xiàn)象：M1電動機運轉(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：

16、M3運轉(zhuǎn)，5s后M2加入運轉(zhuǎn)，10s后M1加入運轉(zhuǎn)）斷開X006，M0、M 1、M 2、M 3、M10、M11、M13、M14、M5、M4停止輸出；（現(xiàn)象：所有電動機停止運轉(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)運轉(zhuǎn)）2.4完整軟件程序并調(diào)試調(diào)試現(xiàn)象如圖所示：啟動電源：按SB3：按SB3的時： 按SB6時：調(diào)試注意事項：1、調(diào)試的時候最值得重視的是按鈕開關(guān)的常開和常閉與

17、梯形圖中觸點常開和常閉的聯(lián)系。具體情況如下：當梯形圖中的觸點要求是常開觸點時，接線時要注意接線的開關(guān)要常開；如果梯形圖中的觸點要求是常閉，那么接線時開關(guān)要接成常開，所以可以知道梯形圖里的觸點和外面的開關(guān)并不是一致關(guān)系。2、輸入梯形圖時，盡量輸一次的時候轉(zhuǎn)換一次，以檢查梯形圖是否正確，可以很快找到出現(xiàn)錯誤的程序?？偨Y(jié) 通過這一周的課程設(shè)計，我掌握了更多關(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。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)計使我搜索了很多這方面的資料，使我對三部電動機控制系統(tǒng)的設(shè)計制作過程有了很深的認識。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