1、四台三相异步电动机自动循环设计设计内容摘要本论文内容为四台三相笼型异步电动机按照课题要求的顺序依次启动的设计过程及相关程的序编写过程。包含四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制设计及四台三相笼型异步电动机的PLC控制设计。本文主要包含三章，第一章为总体的设计思路及主要设计要求；第二章是四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制的主电路、控制电路的设计，主要采用中间继电器和时间继电器不同组合实现互相控制，从而实现四台电动机的循环和单独启动；第三章是四台三相笼型异步电动机的PLC控制的主电路、外部I/O电路、电气安装接线以及梯形图的设计，主要使用计时指令实现PLC对主电路接触器的循环、延时控制
2、。本论文继电器-接触器部分的电气符号的标准依据是新国标GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西门子S7-200系列CPU为设计依据，梯形图设计软件为西门子S7-200编程模拟软件WinSPS-S5。关键词：继电器-接触器控制；PLC控制；控制线路；控制思路目 录第1章 引言 1第2章 继电器接触器控制设计 22.1 总体方案说明 22.2 设计步骤 2第3章 PLC控制设计 43.1 总体方案说明 43.2 设计步骤 4结论 12设计总结 13致谢 14附录（源程序代码） 15参考文献 17第1章 引言本次设计为四台三相笼型异步电动机按照课题要求的顺序依次启
3、动的设计，设计内容为：1. 有四台电动机作顺序循环控制，控制时序如下：一号电机ONONONON二号电机ONONONON三号电机ONONONONONON四号电机ONONONON 秒 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系统可以自动循环控制3.每台电动机可单独启停控制设计要求为：1. 采用继电器接触器控制，完成控制线路的设计。2. 采用PLC控制。（1） 列出输入输出点分配表；（2） 画出PLC的输入输出设备的接线图；（3） 利用Step7-Micro/Win32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试； 3.完成课程设计说明书第2章 继电器接触器控制设计2.1 总体方案说明本次设
4、计中系统自动循环控制利用了延时继电器的延时特性，采用延时继电器的延时开关控制四台电动机按照要求顺序启动。其中整个系统的启动为一个启动按钮控制，随后电动机对应的延时继电器计时，并控制下一步需要启动的电动机对应的接触器得电以及控制需要停止运行的电动机对应的接触器失电。本方案用到了中间继电器的常开和常闭开关，以及延时继电器的常开和常闭开关，在系统运行中起到实现继电器的自锁运行和控制系统顺序循环工作的作用。四台电动机的单独启停采用的每两个按钮直接控制一台电动机的接触器得电和失电，目的防止电动机单独启停和系统自动循环运行产生交叉和干扰。2.2 设计步骤1) 主电路的设计：主电路采用四台电动机并联的方式，
5、每台电动机均配置一个热继电器和3个熔断器，电动机的电路接通由接触器的主动合触点控制，主电路设计见附图一；2) 控制电路的设计：为了实现四台电动机的顺序控制，选择4个中间继电器、5个时间继电器控制电动机时序运动，其中延时继电器计时时间均为20秒，中间继电器常开开关连接主电路中接触器的主动合触点，控制接触器的得电与失电。3) 控制过程为：按钮SF2控制电动机自动循环运行，SF2控制中间继电器KF1、KF3得电自锁，同时通电延时继电器KF5得电计时，20秒后控制中间继电器KF2、KF4启动，同时通电延时继电器KF6、KF3、KF9得电计时，断电延时继电器得电，断电延时闭合开关闭合，20秒后KF2、K
6、F3断电，同时KF1得电自锁，KF5再次开始计时，20秒后中间继电器KF5控制KF2得电自锁，KF7控制中间继电器KF4断电，同时中间继电器KF3的自锁，20秒后KF2断电，同时KF1得电自锁，开始第二次运行，按钮SF1为总停按钮；4) 电动机的单独启动均采用两个按钮控制，其中SF3、SF5、SF7、SF9为四台电动机的单独启动按钮，SF4、SF6、SF8、SF10为四台电动机的单独停止按钮，控制电路设计见附图二；5) 单独启停控制电路中，中间继电器常开开关KF1、KF2、KF3、KF4分别控制接触器QA1、QA2、QA3、QA4得电自锁。6) 电器元件明细表如表2-1表2-1 继电器-接触器
7、控制电器元件列表序号代号名称数量规格备注1QA1-QA4接触器42KF1-KF4中间继电器43KF5通电延时继电器14KF6通电延时继电器15KF7断电延时继电器16KF8通电延时继电器17KF9通电延时继电器18BB1-BB4热继电器49SF1-SF10按钮1010FA1-FA4熔断器4第3章 PLC控制设计3.1 总体方案说明 本设计采用的是西门子S7-200系列CPU，根据课题的要求，本次设计以20秒为计时时间，利用PLC的输入输出接口以及其内部的中间继电器，配合不同的控制指令实现四台电动机的顺序控制，其中系统的自动循环运行信号和电动机的单独启停信号均采用按钮触发，通过中间继电器以及相关
8、指令控制输出接口得电和失电，输出接口连接的是接触器，用来控制电动机的运转。在这里系统的自动循环运行和电动机的单独启停为独立设计，两者互不干扰。本设计控制操作简单，可靠性高，程序便于修改。3.2 设计步骤1) 主电路的设计：与继电器接触器控制主电路相同，见附图1；2) 控制电路设计：根据课题的控制要求，通过I0.0的常开点控制中间继电器M0.0和M0.2的线圈得电，同时两者分别自锁，M0.0和M0.2分别对应输出接口Q0.0和Q0.2,而Q0.0和Q0.2分别对应着接触器QA1和QA3，M0.0得电后控制计时器T37开始计时，T37计时20秒后，控制中间继电器M0.5得电，使M0.0线圈失电，从
9、而使输出接口Q0.0失电，电动机MA1停转，同时中间继电器T37计时结束后，还控制中间继电器M0.1和M0.3得电，M0.1和M0.3分别对应的是输出接口Q0.1和Q0.4，后者分别控制着接触器QA2和QA4，实现电动机MA2和MA4的启动，而M0.1得电后，控制计时器T38继续控制下一个中间继电器，到此完成系统的一个20秒的控制，后面的控制方式与上述方法类似，系统的循环控制采用的是最后一个计时器的常开点控制M0.0和M0.2的线圈得电，从而重复上述动作。3) 本次控制需要10点输入，5点输出，根据I/O点数，选择S7-200-CPU224 AC/DC/RELAY基本单元， PLC电源采用交流
10、220V供电，直流输入，继电器输出。所有负载全部采用交流220V驱动（包括指示灯、接触器），I/O地址分配表如表3-1。4) 电器元件明细表见表3-2。表3-1 PLC控制电器元件列表序号代号名称数量规格备注1QA1-QA4接触器42PG1-PG6指示灯63KF中间继电器14FA1-FA4熔断器45SF1-SF10按钮106FA1-FA4熔断器47QB转换开关1表3-2 PLC控制I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号系统自动运行信号常开按钮SF1I0.0电动机停止信号常开按钮SF2I0.1电动机M1启动信号常开按钮SF3I0.2电动机M1停止信号常开按钮SF4I0.
11、3电动机M2启动信号常开按钮SF5I0.4电动机M2停止信号常开按钮SF6I0.5电动机M3启动信号常开按钮SF7I0.6电动机M3停止信号常开按钮SF8I0.7电动机M4启动信号常开按钮SF9I1.0电动机M4停止信号常开按钮SF10I1.1输出信号电动机M1驱动信号接触器QA1Q0.0电动机M2驱动信号接触器QA2Q0.1电动机M3驱动信号接触器QA3Q0.2电动机M4驱动信号接触器QA4Q0.3电动机停止信号继电器KFQ0.45) 工作流程图如下 是 否 I0.2 I0.4 I0.6 I1.0图3-2 工作流程图6) 梯形图设计7) PLC外部I/O电路图见附图3，PLC电气安装接线图见
12、附图4，电气安装位置图见附图5。8) 程序设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，设计好的程序下载到PLC主单元中。由外接信号源加入测试信号，用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况。结论两种方案的比较1）控制中采用的逻辑部件不同继电器-接触器控制全部用硬触点和“硬”线连接；PLC内部大部分采用“软”触点和“软”线连接。2）plc控制系统的结构和体积不同 继电器-接触器控制系统使用的电气元件多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用的电气元件少，体积小。3）控制中电器的触点不同继电器-接触器控制中全部为机械式的硬触点，动
13、作慢，弧光放电严重，寿命短，而且使用次数有限；PLC内部全部为“软”触点，动作快、寿命长，而且使用次数无限。4）灵活性不同继电器-接触器控制方案的改变，需拆线，重新再接线，乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制方案的改变，一般不需要修改硬件，只需修改程序即可，及其方便。设计总结历时两个星期的课程设计终于在今天完成了。这次课程设计让我学到了很多东西，在开始做的阶段，首先运用所学的东西，结合老师讲的再加上在网上找的资料，认真分析和学习，这为我后来的设计提供了很大的帮助。在做梯形图的时候我遇到了很多问题，经过老师的指点，两周时间之后，终于做出了这个设计。在主体框架完成的情况下，依据老师的要求，将上述所
14、做东西以报告的形式做成文档。这次课程设计，通过对PLC的学习，西门子S7-200软件的摸索、认识，编写的程序过程，以及制图软件的使用学到了许多的知识，也更加熟练了机械制图软件的使用，学到很多独立解决问题的方法和培养了这样的能力。致谢课程设计结束了，首先要感谢的是我的母校河南工业大学，她给了我这次锻炼的机会；其次要感谢我的指导老师薛东彬老师，他多次帮助我分析思路，给予了我很大的支持；最后感谢这次课程设计中和我一起努力的同学们，感谢他们给予我的帮助和鼓励。附录（源程序代码）Network 1 LD I0.0O M1.5O M0.0AN M0.5= M0.0 Network 2 LD I0.0O M
15、1.5O M0.2AN M0.6= M0.2 Network 3 LD M0.0TON T37, 200Network 4 LD T37A M0.0= M0.5Network 5 LD T37O M0.1AN M0.7= M0.1Network 6 LD T37O M0.3AN M1.0= M0.3Network 7 LD M0.1TON T38, 200Network 8 LD T38A M0.1= M0.7Network 9 LD T38O M1.1AN M0.5= M1.1Network 10 LD T38A M0.2= M0.6Network 11 LD M1.1TON T39, 20
16、0Network 12 LD T39LPSA M1.1= M0.5LPPA M0.3= M1.0Network 13 LD T39O M1.2AN M0.7= M1.2Network 14 LD T39O M1.3AN M0.6= M1.3Network 15 LD M1.2TON T40, 200Network 16 LD T40LPSA M1.2= M0.7LPPA M1.3= M0.6Network 17 LD T40O M1.5AN M1.4= M1.5Network 18 LD I0.2O M1.6AN M0.5= M1.6Network 19 LD I0.3A M0.6= M0.5
17、Network 20 LD M0.0O M1.1O M1.6= Q0.0Network 21 LD M0.1O M1.2O M1.7= Q0.1Network 22 LD M0.2O M1.3O M2.0= Q0.2Network 23 LD M0.3O M2.1= Q0.3Network 24 LD I0.1O Q0.4AN M2.2= Q0.4Network 25 LD I0.0A Q0.4= M2.2参考文献1王宗才.机电传动与控制.电子工业出版社.20102王永华。现代电气控制及PLC应用技术。北京航空航天大学出版社.20063史国生，赵阳等.电气控制与可编程控制器技术M.北京:化学工业出版社.2004.14温照方.SIMATIC S7-200 可编程控制器教程，北京理工大学出版社.20085现代电气控制及PLC应用技术M.北京航空航天大学出版社，2005 6袁任光.可编程控制器应用技术与实例.华南理工大学出版社.20097刘美俊.通用变频器应用技术M.福建:福建科学技术出版社.2001.68幻刘国光.提高PLC控制系统可靠性的软件设计.机床电器J.2004.11.9王卫兵.可编程控制器原理及应用.机械工业出版社.1998
