繼電器的正反轉(zhuǎn)課程設(shè)計

1、永城職業(yè)學(xué)院課程設(shè)計專業(yè)：機電一體化班級： 121學(xué)號： 2012121031學(xué)生姓名：梅開進第一章緒論1.1 可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器是二十世紀七十年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、儲存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源、交通等各個行業(yè)。計算機在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程軟件和編程技巧，增強了 PLC 過程控制能力。因 此，無論是單機還是多機控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制器，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對提高我國工業(yè)自動化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有

2、十分重要的意義。可編程控制器(ProgrammableController)也可稱邏輯控制器(Programmable Logic Controller),是 一 微 處 理 器 為 核 心 的 工 業(yè) 自 動 控 制 通 用 裝置，是計算機家族的一名成員，簡稱 PC。為了與個人電腦（也簡稱 PC）相混淆通常將可編程控制器稱為 PLC。可編程控制器的產(chǎn)生和繼電器接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電路直觀、價格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點。對于工作模式固定、要求比較簡單的場合非常使用，至今仍有廣泛的用途。但是

3、當工作模式改變時，就必須改變系統(tǒng)的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應(yīng)的變動，改造工期長、費用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭的激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日益縮短，工業(yè)生產(chǎn)從大批量、少品種，向小批量、多品種轉(zhuǎn)換，繼電器接觸器控制難以滿足市場要求，此問題首先被美國通用汽車公司（ GM 公司） 提了出來。 通用汽車公司為適合汽車型號的不斷翻新，滿足用戶對產(chǎn)品多樣性的需求，公開對外招標，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制。其對新裝置性能提出的要求就是著名的GM10 條，即 :1. 編程方便，現(xiàn)場可修改程序；

4、2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3. 可靠性高于繼電器控制裝置；4. 體積小于繼電器控制裝置；5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；6. 成本可與繼電器控制裝置競爭；7. 輸入可以是交流 115V；8. 輸出為交流 115V ， 2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；9. 在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；10. 用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K 。這十項指標就是現(xiàn)代 PLC 的最基本功能，值得注意的是 PLC 并不等同于普通計算機，它與有關(guān)的外部設(shè)備，按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體”和“便于擴充功能”的原則來設(shè)計。用可編程控制器代替了繼電器接觸器的控制，實現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計算機功能靈活

5、、通用性等有點，用程序代替硬接線，并且具有計算機功能靈活、通用性能強等優(yōu)點，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計，重新接線的工作，此種控制器借鑒計算機的高級語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標志性語言是極易為 IT 電器人員掌握的梯形圖語言，使得部熟悉計算機的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運行。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。1969年，第一臺可編程控制器 PDP14 由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC ）制作成功，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上使

6、用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷進步，PLC迅速發(fā)展。目錄56I/O71.162. 2 73. 3 84.489一繼電器傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中都使用了繼電器、接觸器等器件。 在這樣的純硬繼電器系統(tǒng)中，系統(tǒng)的接線難度會隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加。再者，繼電器系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損和電弧燒傷等缺點。以上原因使系統(tǒng)的可靠性和可維護性都變得很差。當前在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛使用的PLC 具有功能強、可靠性高，抗干擾能力強、 安裝維護方便等很多優(yōu)點， 完全可以取代傳

7、統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。如何實現(xiàn)PLC 替代傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)呢？本文就是基于這樣一個思想，用PLC 來實現(xiàn)交流電機正反轉(zhuǎn)的控制，以此為例來說明這個“替代”的過程。這里我們使用西子S7-200PLC 系統(tǒng)。二繼電器圖圖（ 1）是用接觸器和繼電器控制的交流電機正反轉(zhuǎn)電路，該電路具有接觸器自鎖、互鎖以及過載、失壓等保護功能，在工礦企業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，是比較經(jīng)典的控制電路。在該控制線路中，假定KM1為正轉(zhuǎn)交流接觸器， KM2則為反轉(zhuǎn)交流接觸器， SB1 為停止按鈕、 SB2 為正轉(zhuǎn)控制按鈕， SB3 為反轉(zhuǎn)控制按鈕。 KM1 、KM2 常閉觸點相互閉鎖，當按下SB2 正轉(zhuǎn)按鈕時， KM1 得電，電機正轉(zhuǎn)；

8、 KM1 的常閉觸點斷開反轉(zhuǎn)控制回路，此時當按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機運行方式不變；若要電機反轉(zhuǎn)，必須按下SB1 停止按鈕，正轉(zhuǎn)交流接觸器失電，電機停止，然后再按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機反轉(zhuǎn)。若要電機正轉(zhuǎn)，也必須先停下來，再來改變運行方式。圖（ 1）在這里我們先不去關(guān)注系統(tǒng)的一次線路， 而是重點關(guān)注系統(tǒng)的二次回路， 弄清楚控制點間的邏輯關(guān)系， 只有把各控制點的邏輯關(guān)系弄清楚了， 我們才能在編程中根據(jù)邏輯關(guān)系對應(yīng)的編制梯形圖程序。通過圖（ 1）可知，輸入控制點有：停止按鈕 SB1、正轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2、反轉(zhuǎn)按鈕 SB3，輸出控制點有交流接觸器的常開輔助觸點 KM1 和 KM2 、常閉輔助觸點 KM1 和 KM2

9、 以及 KM1 和 KM2 的線圈。接下來我們來進行 I/O 分配， I/O 分配表如下表。三相異步電機正、反轉(zhuǎn)控制的I/O 分配表輸入端口輸出端口外部電器對應(yīng)輸入點作用外部電器對應(yīng)輸出點作用SB1I0.2停止按鈕KM1Q0.0正轉(zhuǎn)接觸器SB2I0.0正啟動按鈕KM2Q0.1反轉(zhuǎn)接觸器SB3I0.1反啟動按鈕I/O 分配表完成后， 接著根據(jù) I/O 分配表畫出 PLC 控制系統(tǒng)的接線圖。 本例的接線圖如下圖（ 2）。圖（ 2）接線圖完成后進接著就是控制程序的編寫，在這里我們使用 STEP7-Micro/WIN32 編程軟件，該軟件功能強大，使用方便?？梢栽诔绦蚓帉懲瓿珊筮M行運行監(jiān)控、模擬調(diào)試、

10、修改，直到完全符合控制需要。本例中我們使用梯形圖編程。程序編寫要注意自鎖和互鎖環(huán)節(jié)，正轉(zhuǎn)控制中用正轉(zhuǎn)輸出Q0.0的開節(jié)點并聯(lián)在I0.0 上實現(xiàn)自鎖，用反轉(zhuǎn)輸出 Q0.1 的閉節(jié)點串在線路中做互鎖。反轉(zhuǎn)控制中也一樣，反轉(zhuǎn)別用 Q0.1 開節(jié)點自鎖， Q0.0 閉節(jié)點實現(xiàn)互鎖。本例中要用到 PLC 編程中常說的“起保?！笨刂?，所謂“起保?！笨刂?，就是“啟動開節(jié)點” 和“輸出開節(jié)點” 并聯(lián)后在和 “停止節(jié)點” 串聯(lián)。“起保?！?控制在 PLC 編程中是很重要的控制方法， 在各種控制系統(tǒng)中都會用到， 值得大家的重視。 本例程序編寫如下：圖（ 3）為正轉(zhuǎn)部分、圖（ 4）為反轉(zhuǎn)部分圖（ 3）圖（ 4）接下

11、來進行控制線路連接。這里需要注意的是圖（1）中的熱繼電器我們在程序中不能實現(xiàn)其功能， 所以必須外接在電路中， 另外，接觸器實現(xiàn)的互鎖雖然在程序里有互鎖，但這種“軟互鎖”不能真正實現(xiàn)防止外部電路短路，所以在接線時要在外接線路中接入接觸器常閉輔助觸點以實現(xiàn)“硬互鎖”。 接線完成后要仔細檢查，防止錯結(jié)線和漏接線。四總結(jié)接下來我們將編好的程序下載到 S7-200PLC 系統(tǒng)中，下載完畢后通電試驗，可以看到電機的轉(zhuǎn)動完全實現(xiàn)我們的控制要求。最后談一點體會。“用 PLC 實現(xiàn)交流電機正反轉(zhuǎn)控制”使我們可以看到，編制出來的梯形圖程序和繼電器控制線路的二次回路在 “形” 上是很相似的。 這就告訴我們，熟練掌握繼電氣控制系統(tǒng)二次回路各