基于PLC觸摸屏控制電動機正反轉(zhuǎn)初稿

1、畢業(yè)設計（論文） 題 目：基于PLC觸摸屏控制電動機正反轉(zhuǎn)學生姓名：楊云海學 號：2010010691所在學院：機械與電子工程學院專業(yè)班級：電氣1004班屆 別：2010 屆指導教師：俞鶴皖西學院本科畢業(yè)設計（論文）創(chuàng)作誠信承諾書1.本人鄭重承諾：所提交的畢業(yè)設計（論文），題目基于PLC觸摸屏控制電動機正反轉(zhuǎn)是本人在指導教師指導下獨立完成的，沒有弄虛作假，沒有抄襲、剽竊別人的內(nèi)容； 2.畢業(yè)設計（論文）所使用的相關資料、數(shù)據(jù)、觀點等均真實可靠，文中所有引用的他人觀點、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已標注說明來源； 3. 畢業(yè)設計（論文）中無抄襲、剽竊或不正當引用他人學術觀點、思想和學術成果，偽造、篡改數(shù)據(jù)

2、的情況； 4.本人已被告知并清楚：學校對畢業(yè)設計（論文）中的抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學術規(guī)范的行為將嚴肅處理，并可能導致畢業(yè)設計（論文）成績不合格，無法正常畢業(yè)、取消學士學位資格或注銷并追回已發(fā)放的畢業(yè)證書、學士學位證書等嚴重后果； 5.若在省教育廳、學校組織的畢業(yè)設計（論文）檢查、評比中，被發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學術規(guī)范的行為，本人愿意接受學校按有關規(guī)定給予的處理，并承擔相應責任。 學生（簽名）： 楊云海 日期：2014年4月15日目錄基于PLC觸摸屏控制電動機正反轉(zhuǎn)學生：楊云海（指導老師：俞鶴）（皖西學院機械與電子工程學院）摘 要: 可編程控制器（PLC）以微處理器為核心，將自

3、動控制技術、計算機技術和通信技術融為一體而發(fā)展起來的新的工業(yè)自動控制裝置。目前，PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制而廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，生產(chǎn)機械往往要求運動部件可以實現(xiàn)正反兩個方向的起動，這就要求拖動電動機能作正、反向旋轉(zhuǎn)。由電機原理可知，改變電動機三相電源的相序，就能改變電動機的轉(zhuǎn)向。本論文設計了三相異步電動機的PLC控制電路，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優(yōu)點。本文研究的這個系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言-梯形圖,此語言在繼電器的基礎上加進了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路

4、，是在可編程控制器中的應用最廣的語言?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應用而設計，采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產(chǎn)過程。關鍵詞：PLC 三相異步電動機 可編程控制 梯形圖第1章 設計案的確定1.1 運動方案確定三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，方法很多：可以用接觸器實現(xiàn)，可以用PLC實現(xiàn)，可以用觸摸屏實現(xiàn)，本次任務決定主要對控制三相異步電動機進行設計實現(xiàn)PLC觸摸屏的控制。 硬件組成部分在之后的文中敘述，現(xiàn)在不再贅述。1.2 控制部件的方案確定基于PLC觸摸屏

5、控制電動機正反轉(zhuǎn)控制裝置系統(tǒng)由繼電器、可編程控器（PLC）、電動機組成。它主要是利用觸摸屏檢測，操作者所輸入的正反轉(zhuǎn)信號，再把檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，由可編程控器來對信號的處理，處理的最后結(jié)果用繼電器輸出，從而達到控制電動機的轉(zhuǎn)動。1.3 控制過程的方案確定經(jīng)分析設計任務，可知完成任務的實質(zhì)就是控制電機的正反轉(zhuǎn)。1）當操作者點擊“正轉(zhuǎn)按鈕”開關時，檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，線圈上有電通過，電動機正轉(zhuǎn)。2）當操作者點擊“反轉(zhuǎn)按鈕”開關時，檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，線圈上有電通過，電動機反轉(zhuǎn)。3）當操作者點擊“停止按鈕”開關時，檢測到的信號送入可編程控器

6、（PLC）中，線圈上失去電流，電動機停止。第2章 控制系統(tǒng)及其控制原理2.1 控制系統(tǒng)的硬件組成基于PLC觸摸屏控制電動機正反轉(zhuǎn)控制裝置系統(tǒng)由以下四部分組成：觸摸屏部分：電阻式觸摸屏是一種薄膜加上玻璃的結(jié)構。當觸摸時，薄膜下層的ITO會接觸到玻璃上層的ITO，經(jīng)由感應器傳出一個訊息，再從控制器送到計算機端，藉由驅(qū)動程序轉(zhuǎn)化到屏幕上的X、Y值，而完成點選的動作，并呈現(xiàn)在屏幕上。 PLC程控部分：可編程控器主要是檢測系統(tǒng)送來的信號進行編譯、處理，然后由繼電器輸出。電動機裝置部分：電動機是帶動強電物體運動，而PLC輸出的是弱電。因此必須由繼電器輸出，它是弱電控制強電的。電動機控制部分：電動機的正、反

7、轉(zhuǎn)。觸摸屏PLC程控電動機裝 置電動機控 制 控制系統(tǒng)組成本控制系統(tǒng)由觸摸屏、PLC和PC等組成。其中PC用于程序開發(fā)，與控制系統(tǒng)沒有直接關系， PLC選用三菱FX2N40MR-A型，觸摸屏采用F940GOT-SWT?？刂葡到y(tǒng)要求通過對觸摸屏的操作來控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，并且在觸摸屏上能用文字顯示電動機運行的狀態(tài)：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和故障狀態(tài)。第3章 主要器件的選擇3.1 可編程控器PLC的選擇目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代

8、PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程控等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結(jié)構。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。人們在應用它時，可以不必進行計算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程。PLC的功能：1、數(shù)據(jù)采集與輸出。2、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計數(shù)等。 3、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學運算、比

9、較、對字節(jié)的運算、PID運算、濾波等。 4、輸入/輸出接口調(diào)理功能。具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運動等測量接口。 5、通信、聯(lián)網(wǎng)功能?，F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺 PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文文件轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成"集中管理、分散控制"的分布式控制網(wǎng)絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。PLC的主要特點：1)、可靠性高。PLC的MTB

10、F一般在4000050000h以上，有的在1020萬h，且均有完善的自診斷功能。2)、結(jié)構形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的PLC只有6點，3)、功能強大。4)、編程方便?？刂凭哂袠O大靈活性。5)、適應工業(yè)環(huán)境。適應高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。6)、安裝、維修簡單本設計采用三菱PLC,型號為:FX2N40MR-A (輸入24點/輸出16點)，電源：AC 220V。觸摸屏采用F940GOT-SWT。3.2 直流電動機的選擇一種電樞導電部分始終工作于單一極性磁場中的直流電機。它是一種低壓大電流無換向器的直流電機。 圓筒形電樞單極

11、直流電機的原理結(jié)構。當兩個環(huán)形勵磁線圈通直流電時，電機氣隙的整個圓周上將產(chǎn)生單一極性的磁場。當轉(zhuǎn)軸帶動圓筒形銅質(zhì)電樞旋轉(zhuǎn)時，樞軸向兩端即感生電動勢，其方向是固定不變的。此電動勢由電刷從電樞兩端引出。電刷的作用只是引出電流，無換向問題。由于電樞是一個銅環(huán)，無需絕緣，它發(fā)熱小，耐高熱；加上這種電機結(jié)構簡單、維護容易和可靠性高等優(yōu)點，在冶煉及電化學行業(yè)中獲得廣泛應用。 單極直流電機電壓低，電流大。電壓只有十幾伏或二十幾伏，而電流可達幾百安，幾千安，甚至上萬安。因此電刷的接觸損耗和發(fā)熱相當大，磨損也快。實用上應盡可能加多并聯(lián)電刷的數(shù)目,采用接觸電壓降小的銅-石墨電刷，或用導電和導熱更好的液態(tài)金屬，如水

12、銀或鈉鉀合金等做電刷。 要提高單極直流電機電壓，就必須提高氣隙磁通密度和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速受旋轉(zhuǎn)體機械強度的限制，氣隙磁通密度則受鐵磁飽和限制，都不能過高。如采用超導技術則可使單機功率比普通電機提高十幾倍以上。大量應用到各類 工作母機輸送機械類包裝機械類食品機械類 紡織機械類事務機械類金融業(yè)設備印刷機械 醫(yī)療設備類電子儀器類化工儀器類公害防治機 械電線電纜類運動器材類專業(yè)機械類等等 具有體積小，噪音低散熱良好傳動功率大等特性在這里采用杰勝品牌的有刷直流電動機， 型號為 JS-ZYT07 額定功率 30W-50W 額定電壓 12 24 90（V） 額定轉(zhuǎn)速 1800-3200（rpm） 產(chǎn)品認證 CE

13、此款馬達主要用于小型的傳動機械設備上面。系統(tǒng)控制硬件連接圖正轉(zhuǎn)檢測開關K1反轉(zhuǎn)檢測開關K2停止檢測開關K3電機正轉(zhuǎn)繼電器電機反轉(zhuǎn)繼電器PLC圖 3.1 硬件連接圖簡易過程分析：1）當操作者點擊“正轉(zhuǎn)按鈕”觸摸鍵時，檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，線圈上有電通過，電動機正轉(zhuǎn)。2）當操作者點擊“反轉(zhuǎn)按鈕”觸摸鍵時，檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，線圈上有電通過，電動機反轉(zhuǎn)。3）當操作者點擊“停止按鈕”觸摸鍵時，檢測到的信號送入可編程控器（PLC）中，線圈上失去電流，電動機停止。控制系統(tǒng)主控制電路圖第4章 軟件的設計4.1 PLC的IO分配表I/O分配表類別組件PLC組件作用輸入SB

14、1X001停止控制按鈕SB2X002正轉(zhuǎn)控制按鈕SB3X003反轉(zhuǎn)控制按鈕SB4M000觸摸屏停止觸摸鍵SB5M001觸摸屏正轉(zhuǎn)觸摸鍵SB6M002觸摸屏反轉(zhuǎn)觸摸鍵輸出KM0Y000電動機正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y001電動機反轉(zhuǎn)接觸器內(nèi)部繼電器M003觸摸屏指示：停止/運行D000觸摸屏指示：停止/運行/故障4.2 PLC的IO接線圖4.3 PLC控制程序流程圖NYYNNNYYY開始SB1閉合？電動機正轉(zhuǎn)SB1閉合？電機停止結(jié)束SB2閉合？SB2閉合？電動機反轉(zhuǎn)SB1閉合？4.4 PLC控制梯形圖 過程分析：參考文獻：1 孫平主編電氣控制與PLC高等教育出版社，2004，12；2 孫平主編可編程控制

15、器原理及應用高等教育出版社，2003，1；3 翟彩萍.plc應用技術（三菱）.中國勞動社會保障出版社.2009.14 張桂香.電氣控制與PLC應用.化學工業(yè)出版社.20035 任偉寧、李平、王玨. 可編程控制器應用技術.海洋出版社.1999附錄步進程序0 LD M01 OR X0002 OR Y0003 ANI M24 ANI X0025 ANI M16 ANI X0017 ANI Y0018 OUT Y0009 LD M110 OR X00111 OR Y00112 ANI M213 ANI X00214 ANI M015 ANI X00016 ANI Y00017 OUT Y00118 L

16、D Y00019 OR Y00120 OUT Y00121 LD Y00022 MOV K0 D027 LD Y00128 MOV K1 D033 LD Y00034 AND Y00135 MOV K2 D040 END致謝在此，我鄭重感謝系里給我們提供的這次珍貴的鍛煉機會以及俞鶴老師的熱情指導與幫助。在我們遇到困難而無法解決的時候，吳學娟老師給我們提供了很多有用的方案建議，并為我們提供了對我們極為有用的數(shù)據(jù)；當我們有些問題不懂疑惑時，吳學娟老師也耐心給了我們做了清楚的解釋，在此我們表示真摯的感謝。這次畢業(yè)設計我在溫習大學所學的內(nèi)容的同時，學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。以前在上課的時候?qū)τ赑LC編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經(jīng)過一段時間的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結(jié)果，怎么去了解怎么去正確使用PLC編程軟件、Microsoft Office Visio等方面都有了很大程度的提高。通過課程設計，我們學到了很多東西。