可编程控制器选择设计与维护

信电学院

课程设计说明书

（2014/2015学年第二学期）

课程名称： 可编程控制器课程设计 题 目： 可编程控制器选择设计与维护 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导老师：

设计周数： 两周

设计成绩：

2015年7月9日

第1章 课程设计目的与要求

综合运用所学的《可编程控制器基本原理与应用》理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计plc 应用系统的能力，以单片机为核心设计一个三相异步电机正反转控制系统，要求能够通过按钮控制三相异步电机的转向，并实现电机正反转互锁，星形三角形链接的相互转换等安全功能。本课题以plc 为核心，设计并制作出三相异步电机控制系统，设计要求： ⑴. 按下正向启动按钮，电机在星形连接下启动。 ⑵. 过3秒钟后，断开星形连接接触器。

⑶. 经过消弧时间1秒钟后，接通三角形连接接触器，电机正向运行。 ⑷. 按下反向启动按钮，断开电机电源。

⑸. 经过消弧时间1秒钟，电机恢复星形连接。同时接通反相序电源，电机进入反接制动以及反向起动。

⑹. 过5秒钟后，断开星形连接接触器。

⑺. 经过消弧时间1秒钟后，接通三角形连接接触器，电机反向运行。 ⑻. 按下停车按钮，断开电机电源。

⑼. 经过消弧时间1秒钟，电机恢复星形连接。同时接通反相序电源，电机进入反接制动状态。 ⑽. 零速检测电路输出信号为零后，断开电机电源，同时断开星形连接接触器。停止运行。 ⑾. 正反向接触器之间要有互锁，要考虑消弧时间。星／三角接触器之间要有互锁，要考虑消弧时间。

第2章 课程设计

2.1三相异步电机工作原理分析

图2.1-1为三相异步电动机工作原理示意图。图中用一对磁极来进行分析。当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

如图所示：

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图2.1-1

2.2设计总体思路

交流电动机有正转启动和反转启动，而且正反转可以切换，启动时，要求电动机先接成星型连接，过三秒钟再变成三角形连接运行。在电机制动时，首先断电一秒消弧，之后使用星形连接反省制动，直到电机速度为零断电（再次使用一个IO 口为零状态信号输入口）。

2.3程序设计

2.3.1设计目的

本程序通过SB1、SB2、SB3三个按键控制三相异步电机的正转反转和停机，我们将通过可编程控制器梯形图来实现该目的，梯形图采用逻辑与和逻辑或的方式，使用多个计时器控制延迟的方法，来实现连续的正转反转控制。 2.3.2主流程图及程序

主程序由电机正传控制模块、反转控制模块、电机制动控制模块、输出模块三部分组成，主程序首先定义三个IO 口作为程序三部分的控制开关，各个开关指向各个程序模块。每个模块的输出由线圈作为临时输出，在最后的输出模块中读取各个线圈状态从而输出到QO 口。

流程图如下：

正转 YC星形启动3秒 YC断1秒消弧 SC三角形运行

反转 1秒消弧 反向电源YC 三角形启动5秒 YC断1秒 SC三角形运行 制动 1秒消弧 相反向电源YC 启动 速度为零 断电 停车

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（2）反转模块

反转模块使用I0.1作为反转控制开关，使用M1.1做反转状态信号线圈。使用三个ton 型计时器达到1秒消弧，和三秒星形启动转换到三角形连接。

（3）制动模块

输出模块使用M0.7和M1.7来控制主电源，本模块读取其他模块的输出状态，并输出。并在最终输出口来实现正转反转、星形三角形连接的互锁。

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图2-1

正转星形启动

图2-2正转三角形运行 图2-3反转星形启动 图2-4反转三角形运行 2.4.3故障分析及解决

由于各个模块均有对电机正反转控制输出信号，即均有Q0.0 Q0.1 Q0.2和Q0.7状态输出信号输出，所以形同的的输出口在一条程序里只能有一个。所以我们采用了在每个模块采用继电器m 做临时输出信号，并在输出模块将各个输出继电器的状态读取并输出。

第三章 总结

本次课程设计我研究了用plc 简单地控制三相异步电动机，我感觉这样的设计使系统很稳定，在工厂或者农业生产中都有很大的作用，达到了研究的目的。通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理和功能。说明书概要介绍了其可靠性和实用性、本文设计的目的、意义及主要内容等；第一章介绍了本次课程设计的目的和要求；第二章 介绍了三相异步电机的工作原理分析和实用性，说明了设计思路，和设计过程等。 第三章进行了总结。 通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC 控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC 控制分析中对PLC 产生了浓厚的兴趣，提高了理论结合实际的能力，由于本人水平有限，时间紧促，对其中的原理和实际操作方法不是很熟悉。以后还得更加努力的研究，论文中有不对或者欠缺的地方请老师斧正。

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参考文献

殷洪义. 《可编程控制器选择设计与维护》. 机械工业出版社2002，11

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注：此表必须在同一页面。

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