兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的PLC系統(tǒng)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))20102011學(xué)年度機(jī)電工程系系機(jī)電一體化專業(yè)班級(jí) 班 學(xué)號(hào) 課題名稱 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的PLC系統(tǒng)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20010年12月2日目 錄課題、摘要、關(guān)鍵詞 - 31. 電動(dòng)機(jī)的選擇、維護(hù)及常見(jiàn)故障 - 3 1.1電動(dòng)機(jī)的選型 - 3 1.2 電動(dòng)機(jī)的維護(hù) - 4 1.3 電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障 - 42. PLC特點(diǎn) - 43. 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制PLC方案的選擇 - 64. 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的運(yùn)行原理、參考程序及梯形圖指令表 - 7 4.1兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的運(yùn)行原理 - 7 4.2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的電路圖 - 7 4.3兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的梯形圖 - 7 4.4

2、兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的梯形圖指令表程序 - 8 4.5兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的梯形圖指令表 - 9 4.6兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的參考 - 9小結(jié) - 10參考文獻(xiàn) - 10致謝 - 12兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的PLC系統(tǒng)作者： 【摘要】 本設(shè)計(jì)是根據(jù)順序控制設(shè)計(jì)法對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行順序循環(huán)控制。運(yùn)用三菱FX2N編程軟件進(jìn)行繪圖，在第一章介紹了本設(shè)計(jì)的PLC方案的選擇，也對(duì)PLC的基本結(jié)構(gòu)做了文字解說(shuō)和圖示。在第二章，本設(shè)計(jì)進(jìn)入正文集中介紹了兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的工作原理，并坐出了參考指令和應(yīng)對(duì)后面本設(shè)計(jì)涉及到的梯形圖的指令表。本設(shè)計(jì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)可以運(yùn)用到生活的各個(gè)方面，這也充分體現(xiàn)了PLC在當(dāng)今社會(huì)對(duì)生活

3、的重要之處。本設(shè)計(jì)在順序控制的基礎(chǔ)上采用PLC對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，提高了電動(dòng)機(jī)的控制水平，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到了較為理想的控制效果。根據(jù)順序功能圖的設(shè)計(jì)法，聯(lián)系到現(xiàn)實(shí)做出了本設(shè)計(jì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)相互協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，M1運(yùn)轉(zhuǎn)10S停止5S，M2要求與M1相反，M1停止M2運(yùn)行，M1運(yùn)行M2停止，如此反復(fù)動(dòng)作3次，M1和M2均停止?！娟P(guān)鍵詞】 順序控制 FX2N 梯形圖1. 電動(dòng)機(jī)的選擇、維護(hù)及常見(jiàn)故障在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，正確地選用與機(jī)械負(fù)載配套的電動(dòng)機(jī)，可以使電動(dòng)機(jī)在最經(jīng)濟(jì)、最合理的方式下運(yùn)行，從而達(dá)到降低能耗、提高效率的目

4、的。 1.1 電動(dòng)機(jī)的選型 電動(dòng)機(jī)的選用，首先要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性，根據(jù)機(jī)械負(fù)載的類型和特性來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。 要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先要合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的需要來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)，還要考慮負(fù)載的工作制問(wèn)題，也就是說(shuō)，所選的電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)機(jī)械負(fù)載的連續(xù)、短時(shí)或間斷周期工作性質(zhì)。功率選用時(shí)不能太大，也不能太小。選小了，保證不了電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)容量不能被充分利用，而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，使得效率和功率因數(shù)不高。 其次，根據(jù)電源電壓條件，要求所選用的電動(dòng)機(jī)的額

5、定電壓與頻率同供電電源電壓與頻率相符合。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定要按生產(chǎn)機(jī)械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產(chǎn)機(jī)械的性能。此外，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、防護(hù)、冷卻和安裝形式，應(yīng)適應(yīng)使用環(huán)境條件的要求，并且要力求安裝、調(diào)試、檢修方便，以保證電機(jī)能安全可靠的運(yùn)行。 1.2 電動(dòng)機(jī)的維護(hù) 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，首先應(yīng)檢查電動(dòng)機(jī)的裝配是否靈活，繞組絕緣電阻是否符合要求，轉(zhuǎn)動(dòng)部分有無(wú)卡阻，還要檢查電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和保護(hù)設(shè)備是否合乎要求，比如電動(dòng)機(jī)接地裝置是否完好，所選的低壓斷路器、接觸器、熔斷器配置是否正確等等。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)次數(shù)不能太多，否則電動(dòng)機(jī)可能過(guò)熱燒壞。 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，要密切監(jiān)視其電壓、電流和溫度，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓應(yīng)嚴(yán)格

6、控制在變化范圍內(nèi)，否則可能引起電機(jī)過(guò)熱，同樣，電流也不能過(guò)高或過(guò)低，因?yàn)殡妷阂欢〞r(shí)，運(yùn)行電流則反映了電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)負(fù)載的情況，機(jī)械負(fù)載過(guò)重，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，電流會(huì)升高，使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱，如果電機(jī)負(fù)載過(guò)輕，形成“大馬拉小車”，電動(dòng)機(jī)容量就不能夠充分利用。 在日常的維護(hù)中，還應(yīng)密切監(jiān)聽電動(dòng)機(jī)有無(wú)異常雜音或振動(dòng)，檢查螺絲是否脫落或松動(dòng)，要定期對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，及時(shí)清除外部灰塵，定期更換潤(rùn)滑油。 1.3 電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障 電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障主要有轉(zhuǎn)子掃膛、振動(dòng)，繞組匝間或?qū)娱g短路，繞組接地，定子繞組缺相運(yùn)行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，鐵芯硅鋼片絕緣損壞等。 電動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲和附加負(fù)

7、荷，可能是傳動(dòng)裝置不良造成，也可能是電動(dòng)機(jī)本身引起的，比如轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，轉(zhuǎn)軸彎曲，安裝不到位，緊固件松動(dòng)等等。 電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行的原因主要是線路熔斷器熔體熔斷，開關(guān)接觸器觸點(diǎn)燒損接觸不良引起的。如果運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。 電源三相電壓不平衡或繞組匝間短路會(huì)引起三相電流不平衡，定子繞組首尾反接會(huì)引起電機(jī)溫度升高，繞組接地或短路都會(huì)造成電流過(guò)大，鐵芯硅鋼片絕緣損壞會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱等?？傊?，在實(shí)際運(yùn)行中，要正確分析電機(jī)故障原因，加強(qiáng)巡視和維護(hù)，盡可能地及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除電動(dòng)機(jī)的故障，確保電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。2. PLC特點(diǎn)自1969年第一臺(tái)PLC（可編程序控制器）問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷了近40年的發(fā)展，P

8、LC的種類在不斷地更新，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。目前，PLC的應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代化設(shè)備的象征，并且PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備之一。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC作了規(guī)定：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！边@段話道出了PLC的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。PLC之所以被廣泛使用，是和它的突出特點(diǎn)

9、以及優(yōu)越的性能分不開的。歸納起來(lái)，PLC主要具有以下特點(diǎn)。（1） 可靠性高為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備安全性和可靠性的要求，PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成。PLC選用的電子器件一般是工業(yè)級(jí)的，有的甚至是軍用級(jí)的，平均無(wú)故障時(shí)間很長(zhǎng)。例如，三菱F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)（約34年）?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，到目前為止，沒(méi)有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以有PLC這樣高的可靠性。隨著器件水平的提高，PLC的可靠性還在繼續(xù)提高，尤其是近來(lái)開發(fā)出的多機(jī)冗余系統(tǒng)和表決系統(tǒng)更進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。PLC完善的自診斷功能，保證了PLC控制系統(tǒng)工作的安全性。由于PLC

10、是用存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，其控制程序設(shè)計(jì)本身就從各個(gè)方面考慮了PLC工作的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，這又進(jìn)一步提高了可編程序控制器的可靠性。（2） 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作；具有很強(qiáng)的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值1000V，脈寬10s的矩形波空間電磁干擾；具有良好的抗振能力和抗沖擊能力。一般對(duì)環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度為-2065，相對(duì)濕度為35%85%的情況下可正常工作。（3）靈活通用在完成一個(gè)控制任務(wù)時(shí)，PLC具有很高的靈活性。首先，PLC產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機(jī)型上有很大的選擇余地；

11、其次，同一機(jī)型的PLC的硬件構(gòu)成具有很大的靈活性，用戶可以根據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入和輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件結(jié)構(gòu)的控制裝置；最后，PLC是利用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)控制的，在應(yīng)用程序編制上有較大的靈活性。在實(shí)現(xiàn)不同的控制任務(wù)時(shí)，PLC具有良好的通用性，相同硬件構(gòu)成的PLC用不同的軟件可以完或不同的控制任務(wù)。在被控對(duì)象的控制邏輯需要改變時(shí)，利用PLC可以很方便地實(shí)現(xiàn)新的控制要求，這在一般繼電器控制中是很難做到的。（4）使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單PLC控制的輸入模塊、輸出模塊和特殊功能模塊都具有即插即用功能，連接十分容易。對(duì)于邏輯信號(hào)，輸入和輸出采用開關(guān)方式，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)放大；對(duì)

12、于模擬信號(hào)，輸入和輸出采用傳感器、儀表和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。各個(gè)輸入和輸出模塊與外部設(shè)備的連接十分簡(jiǎn)單。PLC的用戶界面十分友好，給使用者帶來(lái)很大的方便。PLC提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地構(gòu)成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)。PLC應(yīng)用程序的編制和調(diào)試非常方便。PLC的基本編程語(yǔ)言有3種，其中梯形圖語(yǔ)言與繼電器控制線路圖相似，即使沒(méi)有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的人也很容易掌握。PLC具有監(jiān)控功能，利用編程器或監(jiān)視器可以對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)和內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視或修改。PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)非常簡(jiǎn)單，利用PLC的診斷功能和監(jiān)控功能，可以迅速查找到故障點(diǎn)，對(duì)大多數(shù)故障都可以及時(shí)予以排除。當(dāng)然，PLC由于其工作方式是

13、掃描方式，因此，掃描周期的長(zhǎng)短決定了PLC的工作速度。一般來(lái)說(shuō)，PLC的速度與單片機(jī)等計(jì)算機(jī)相比相對(duì)比較低，其計(jì)算能力一般都比微機(jī)要差。PLC的這些缺點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正在逐漸地被克服。3. 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制PLC方案的選擇可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（

14、RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。順序控制是為了滿足生產(chǎn)需要而逐漸發(fā)展起來(lái)的。FX2N型PLC是PLC發(fā)展成熟后的小型控制器產(chǎn)品。之前，PLC與簡(jiǎn)易控制器曾并存過(guò)一段時(shí)間，后來(lái)由于技術(shù)的提高和應(yīng)用的推動(dòng)，PLC的品種逐漸增多、適應(yīng)面更為廣泛，PLC取得了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。三菱FX_2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。它具有如下特點(diǎn):（1） 系統(tǒng)配置既固定又靈活 在基本單元上連接擴(kuò)展

15、單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。 （2） 備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。 （3） 令人放心的高性能 程序容量:內(nèi)置800步RAM(可輸入注釋)可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16k步。 （4） 編程簡(jiǎn)單本系統(tǒng)采用三菱的FX2N系列PLC實(shí)現(xiàn)上下井口的各種操作。上井口為FX_2N128MR，下井口為FX_2N80MR，車房為FX_2N48MR除緊停信號(hào)單獨(dú)外的各種操作及信號(hào)的處理均由可編程控制器完成。本設(shè)計(jì)FX2N型PLC的指令豐富能滿足本設(shè)計(jì)的要求，而且更為方便

16、，故采取了FX2N型PLC來(lái)介紹本設(shè)計(jì)。4. 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的運(yùn)行原理、參考程序及梯形圖指令表4.1 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的運(yùn)行原理（ 1 ）當(dāng)按下X0即SB1時(shí)，電動(dòng)機(jī)M1動(dòng)作。（ 2 ）計(jì)時(shí)器T1通電，計(jì)數(shù)器CO計(jì)1。（ 3 ）延時(shí)10S后電動(dòng)機(jī)M2動(dòng)作，常閉開關(guān)T1斷開，電動(dòng)機(jī)M1停止運(yùn)作。（ 4 ）計(jì)時(shí)器T2通電，延時(shí)5S后常閉開關(guān)T2斷開，常開開關(guān)T1閉合，電動(dòng)機(jī)M2停止動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M1動(dòng)作。（ 5 ）反復(fù)動(dòng)作，計(jì)數(shù)器C0計(jì)3時(shí)常閉開關(guān)C0斷開，YO、Y1都斷開。（ 6 ）C0復(fù)位，停止動(dòng)作。（ 7 ）X1為停止按鈕，按下X1時(shí)M1、M2都停止運(yùn)轉(zhuǎn)。4.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的電路

17、圖4.3 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的梯形圖4.4 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的外部接線圖4.5 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的梯形圖指令表輸入器件器件號(hào)功能說(shuō)明0XO開起1X1關(guān)閉輸出器件器件號(hào)功能說(shuō)明0Y0M1電動(dòng)機(jī)1Y1M2電動(dòng)機(jī)4.6 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的參考程序LD X0OR M1OR T2LD I T1LD I X1OUT M1OUT T1 K100LD T1OR M2LD I T2LD I X1OUT M2OUT T2 K50LD X0OUT X0RST C0LD T2OUT C0 K3LD M1LD I C0OUT Y0LD M2LD I C0OUT Y1END本設(shè)計(jì)所講述的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序控制可以在工

18、業(yè)上得到廣泛運(yùn)用。在工業(yè)上可以作為流水線的程序，可以作為生產(chǎn)機(jī)器的電機(jī)控制系統(tǒng)。在日常生活中本設(shè)計(jì)還可以運(yùn)用在娛樂(lè)場(chǎng)的控制系統(tǒng)。PLC在生活中的運(yùn)用無(wú)處不在，它的地位在日益突出，本設(shè)計(jì)只是講述了一個(gè)極為簡(jiǎn)單的PLC系統(tǒng)。小 結(jié)本設(shè)計(jì)是運(yùn)用PLC中順序控制的基本原理而設(shè)計(jì)的?？删幊炭刂破鲀?nèi)部有許多具有不同功能的器件，實(shí)際上這些器件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的。例如本設(shè)計(jì)運(yùn)用到的繼電器X是由輸入電路和映像輸入接點(diǎn)的存儲(chǔ)器組成的；輸出繼電器Y是由輸出電路和映像輸出接點(diǎn)的存儲(chǔ)器組成的；定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、輔助繼電器M、都是由存儲(chǔ)器組成的。本設(shè)計(jì)PLC梯形圖都是運(yùn)用三菱的FX2N編程軟件完成的，F(xiàn)X2N編程軟件能充分滿足本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。通過(guò)本設(shè)計(jì)PLC在生活中的運(yùn)用得到體現(xiàn)。PLC的集成度越來(lái)越高，工作速度越來(lái)越快，功能越來(lái)越強(qiáng)，使用越來(lái)越方便，工作越來(lái)越可靠?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】方大千.電動(dòng)機(jī)控制裝置制作與調(diào)試M.北京國(guó)防工業(yè)出版社，2006莫操君.三菱FX2N編程技術(shù)及應(yīng)M.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2009孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程M.北京清華大學(xué)出版社，2008致 謝本文主要闡述了兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制的PLC系統(tǒng)，我對(duì)PLC產(chǎn)生了濃厚的興