1、內(nèi)容摘要本論文內(nèi)容為四臺三相籠型異步電動機按照課題要求的順序依次啟動的設計過程及相關程的序編寫過程。包含四臺三相籠型異步電動機的繼電器-接觸器控制設計及四臺三相籠型異步電動機的PLC控制設計。本文主要包含三章，第一章為總體的設計思路及主要設計要求；第二章是四臺三相籠型異步電動機的繼電器-接觸器控制的主電路、控制電路的設計，主要采用中間繼電器和時間繼電器不同組合實現(xiàn)互相控制，從而實現(xiàn)四臺電動機的循環(huán)和單獨啟動；第三章是四臺三相籠型異步電動機的PLC控制的主電路、外部I/O電路、電氣安裝接線以及梯形圖的設計，主要使用計時指令實現(xiàn)PLC對主電路接觸器的循環(huán)、延時控制。本論文繼電器接觸器部分的電氣符號

2、的標準依據(jù)是新國標GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西門子S7-200系列CPU為設計依據(jù)，梯形圖設計軟件為西門子S7-200編程模擬軟件WinSPS-S5。關鍵詞：繼電器-接觸器控制；PLC控制；控制線路；控制思路目 錄第1章 前 言11.1設計內(nèi)容11.2總體設計思路1第2章 繼電器接觸器控制設計22.1總體方案說明22.2設計步驟22.2.1主電路設計42.2.2控制電路設計5第3章 PLC控制系統(tǒng)設計63.1總體方案說明63.2設計步驟63.2.1主電路設計63.2.2控制電路設計63.3 I/O點的分配與編號63.4 I/O接線圖73.5控制程

3、序梯形圖83.6 控制程序語句表103.7程序調(diào)試12結 論16設計總結17謝 辭18參考文獻191第1章 前言1.1設計內(nèi)容本次設計為四臺三相籠型異步電動機按照課題要求的順序依次啟動的設計，設計內(nèi)容為：1. 有四臺電動機作順序循環(huán)控制，控制時序如下：一號電機ONONONON二號電機ONONONON三號電機ONONONONONON四號電機ONONONON 秒 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系統(tǒng)可以自動循環(huán)控制3.每臺電動機可單獨啟停控制設計要求為：1. 采用繼電器接觸器控制，完成控制線路的設計。2. 采用PLC控制。（1） 列出輸入輸出點分配表；（2） 畫出PLC的輸入

4、輸出設備的接線圖；（3） 利用Step7-Micro/Win32軟件完成梯形圖、指令表的程序設計與調(diào)試；第2章 繼電器接觸器控制設計2.1總體設計方案本次設計中系統(tǒng)自動循環(huán)控制利用了延時繼電器的延時特性，采用延時繼電器的延時開關控制四臺電動機按照要求順序啟動。其中整個系統(tǒng)的啟動為一個啟動按鈕控制，隨后電動機對應的延時繼電器計時，并控制下一步需要啟動的電動機對應的接觸器得電以及控制需要停止運行的電動機對應的接觸器失電。本方案用到了中間繼電器的常開和常閉開關，以及延時繼電器的常開和常閉開關，在系統(tǒng)運行中起到實現(xiàn)繼電器的自鎖運行和控制系統(tǒng)順序循環(huán)工作的作用。四臺電動機的單獨啟停采用的每兩個按鈕直接控

5、制一臺電動機的接觸器得電和失電，目的防止電動機單獨啟停和系統(tǒng)自動循環(huán)運行產(chǎn)生交叉和干擾，其工作流程圖如圖2-2。2.2 設計步驟2.2.1 主電路的設計主電路采用四臺電動機并聯(lián)的方式，每臺電動機均配置一個熱繼電器和3個熔斷器，電動機的電路接通由接觸器的主動合觸點控制，主電路設計如圖2-1；2.2.2 控制電路的設計為了實現(xiàn)四臺電動機的順序控制，選擇4個中間繼電器、5個時間繼電器控制電動機時序運動，其中延時繼電器計時時間均為20秒，中間繼電器常開開關連接主電路中接觸器的主動合觸點，控制接觸器的得電與失電。1.控制過程為：按鈕SB5控制電動機自動循環(huán)運行，KM1、KM3控制中間繼電器KA1、KA3

6、得電自鎖，同時通電延時繼電器KT1得電計時，20秒后控制中間繼電器KA2、KA3、KA4啟動，同時通電延時繼電器KT2得電計時，斷電延時繼電器得電，斷電延時閉合開關閉合，20秒后KA2、KA3斷電，同時KA1、KA4得電自鎖，KT3再次開始計時，20秒后中間繼電器KM2控制KA2得電自鎖，KF7控制中間繼電器KF4斷電，同時中間繼電器KF3的自鎖，20秒后KA3斷電，同時KA1得電自鎖，開始第二次運行，按鈕SB5為總停按鈕；2.電動機的單獨啟動均采用兩個按鈕控制，其中SB1、SB2、SB3、SB4為四臺電動機的單獨啟動按鈕，SB11、SB12、SB13、SB14為四臺電動機的單獨停止按鈕，控制

7、電路設計見圖2-2；3.單獨啟停控制電路中，中間繼電器常開開關KA1、KA2、KA3、KA4分別控制接觸器KM1、KM2、KM3、KM4得電自鎖。4.電器元件明細表如表2-1表2-1序號代號名稱數(shù)量備注1KM1-KM4接觸器42KA1-KA4中間繼電器43KT1-KT4通電延時繼電器44FR1-FR4熱繼電器45SB1-SB5常開按鈕56SB11-SB15常閉按鈕57熔斷器FU熔斷器1圖2-1主電路設計圖電動機一、四停止運轉(zhuǎn)電動機二、三運轉(zhuǎn)20s電動機二、三停止運轉(zhuǎn)電動機一、四運轉(zhuǎn)20s一號電動機運轉(zhuǎn)一號電動機運轉(zhuǎn)一號電動機運轉(zhuǎn)一號電動機運轉(zhuǎn)電動機一停止電動機二、三、四號運轉(zhuǎn)20s一號電動機運

8、轉(zhuǎn)二號電動機運轉(zhuǎn)三號電動機運轉(zhuǎn)四號電動機運轉(zhuǎn)電動機一、三運轉(zhuǎn)20s開始是否自動循環(huán)結束圖2-2四臺電動機循環(huán)啟動工作流程圖 圖2-2控制電路圖第3章 PLC控制系統(tǒng)設計3.1總體方案說明本設計采用的是西門子S7-200系列CPU，根據(jù)課題的要求，本次設計以20秒為計時時間，利用PLC的輸入輸出接口以及其內(nèi)部的中間繼電器，配合不同的控制指令實現(xiàn)四臺電動機的順序控制，其中系統(tǒng)的自動循環(huán)運行信號和電動機的單獨啟停信號均采用按鈕觸發(fā)，通過中間繼電器以及相關指令控制輸出接口得電和失電，輸出接口連接的是接觸器，用來控制電動機的運轉(zhuǎn)。在這里系統(tǒng)的自動循環(huán)運行和電動機的單獨啟停為獨立設計，兩者互不干擾。本設計

9、控制操作簡單，可靠性高，程序便于修改。3.2設計步驟3.2.1主電路的設計與繼電器接觸器控制主電路相同，見圖2-1；3.2.2控制電路設計根據(jù)課題的控制要求，首先要確定輸入信號，主要有1號電機的啟動與停止，2號電機的啟動與停止，3號電機的啟動與停止，4號電機的啟動與停止以及總啟動和總停止。而對于控制其按鈕與繼電器控制電路比較，每個電機的常開按鈕和每個電機的常閉按鈕。同時對于輸出信號，則要求1號電機的驅(qū)動，2號電機的驅(qū)動，3號電機的驅(qū)動，4號電機的驅(qū)動。有此可以判斷出有10個輸入信號和4個輸出信號。因此選擇CPU224類型。然后對于端口進行分配。.3.3 I/O點地址的分配I/O信號在PLC接線

10、端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。只有分配I/O點地址以后才可以進行編程；對控制柜及PLC的外圍來說，只有I/O點地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖，所以只有準確、合理的進行I/O地址的分配與編號，才方便進行后續(xù)的設計圖，3-1所示為該控制系統(tǒng)的I/O分配表。表3-1 I/O分配表控制信號信號名稱原件名稱原件符號地址編碼輸入信號1號電機啟動信號常開按鈕SB1I0.02號電機啟動信號常開按鈕SB2I0.13號電機啟動信號常開按鈕SB3I0.24號電機啟動信號常開按鈕SB4I0.3同時啟動信號常開按鈕SB5I0.41號電機停止信號常閉按鈕SB11I0.52號電機停止信號常閉按鈕SB1

11、2I0.63號電機停止信號常閉按鈕SB13I0.74號電機停止信號常閉按鈕SB14I1.0總停止信號常閉按鈕SB15I1.1輸出信號1號電機驅(qū)動信號接觸器KM1Q0.02號電機驅(qū)動信號接觸器KM2Q0.13號電機驅(qū)動信號接觸器KM3Q0.24號電機驅(qū)動信號接觸器KM4Q0.33.4 I/O接線圖I/O接線圖是進行施工接線的主要技術文件，圖3-3所示為該四臺電動機順序循環(huán)控制系統(tǒng)的I/O接線圖。v圖3-3 I/O接線圖3.5 控制程序設計梯形圖是用的最多的圖形編程語言，梯形圖由觸點、線圈和應用指令等組成。觸點代表邏輯輸入條件。CPU運行掃描到觸點符號時，便轉(zhuǎn)到觸點位指定的存儲器位訪問（即CPU對

12、存儲器的讀操作）。在用戶程序中常開觸點和常閉觸點可以使用無數(shù)多次。線圈通常代表邏輯輸出結果和輸出標志位，當線圈左側接點組成的邏輯運算結果為“1”時，“能流”可以到達線圈，使得線圈得電動作，則CPU將線圈的位地址指定的存儲器的位置為“1”，邏輯運算結果為“0”時，線圈斷電，存儲器的位置為“0”。STEP7-Micro/WIN32軟件是西門子S7-200PLC的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。以下為用STEP7-Micro/WIN32軟件編制的該控制系統(tǒng)的程序梯形圖。設計圖如下3-4所示。圖3-4梯形圖梯形圖分析：1.按下總開關I0.4,電動機循環(huán)啟動開始，一號和三

13、號電動機開始運轉(zhuǎn)20s，計時器T37開始計時。 2.然后一號電動機停止運轉(zhuǎn)，二、三、四號電動機開始運轉(zhuǎn)20s，計時器T38開始計時。3然后二號和三號電動機停止運轉(zhuǎn)，一號和四號電動機開始運轉(zhuǎn)20s，計時器T39開始計時。4.然后一號和四號電動機停止運轉(zhuǎn)，二號和三號電動機開始運轉(zhuǎn)20s，計時器T40開始計時。5.進入下一個循環(huán)。3.6 控制程序語句表語句表是用一個或幾個字符來表示某種操作功能的編程語言，類似于計算機中的指令助記符編程語言。語句表通常和梯形圖配合使用，互為補充。將該控制系統(tǒng)的梯形圖轉(zhuǎn)化為語句表如下所示：Network 1 / Network Title/ I0.4電動機循環(huán)啟動按鈕，

14、線圈M0.0自鎖LD I0.4O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 / T37計時器開始計時，計時0-20S第一個過程LD M0.0AN T40TON T37, 200Network 3 / 一號電動機啟動，同時在20-40S和60-80S電動機停止運轉(zhuǎn)LD M0.0O I0.0O Q0.0AN I0.5LDN T37O T38ALDAN T39AN T40= Q0.0Network 4 / 三號電動機運轉(zhuǎn)，在20-80s運轉(zhuǎn)LD M0.0O I0.2O Q0.2AN I0.7LD T39ON T38ALDAN T40= Q0.2Network 5 / 20-60s計時器開

15、始計時，計時200msLD T37TON T38, 200Network 6 / 二號電動機在20-40s和60-80s運轉(zhuǎn)LD T37O I0.1O Q0.1AN I0.6LDN T38O T39ALD= Q0.1Network 7 / 三號電動機在0-40s和60-80s運轉(zhuǎn)LD T37O I0.3O Q0.3AN I1.0AN T39= Q0.3Network 8 / 40-60s開始計時LD T38AN T40TON T39, 200Network 9 / 60-80s開始計時LD T39AN T40TON T40, 2003.7 程序調(diào)試程序調(diào)試有模擬器調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試等方法，根據(jù)課程

16、設計要求并結合實際情況使用了STEP 7-Micro/WIN模擬器進行了本程序的調(diào)試。西門子S7200的仿真軟件Simulation1.2版是從西班牙原版1.2直接漢化過來的，支持TD200仿真界面和增減計數(shù)器等多種指令。調(diào)試方法如下 ：1.將在Step 7 MicroWin中編譯正確的程序在文件菜單中導出為AWL文件；2.打開仿真軟件，點“配置”-“CPU 型號”，然后選擇CPU 222；3.點“程序”-“載入程序”； 4.選擇Step 7 MicroWin的版本； 5.將先前導出的AWL文件打開；6.點“PLC”-“運行”，開始調(diào)試程序；調(diào)試的結果如下：1、按下啟動按鈕SB5，如圖3-5程

17、序調(diào)試圖a所示，Q0.0和Q0.2為1，輸出Q0.0和Q0.2線圈得電，一、三號電動機運轉(zhuǎn)20s。2、20-40s時一號電動機停止，二、三、四號電動機運轉(zhuǎn)20s，如圖3-6程序調(diào)試圖b所示。3、40-60s時三、四號電動機停止，一、四號電動機運轉(zhuǎn)20s，如圖3-7程序調(diào)試圖c所示。4、60-80s時，一、三號電動機停止，二、四號電動機運轉(zhuǎn)20s如圖3-8程序調(diào)試圖d所示。5、程序進入自動循環(huán)如圖3-8程序調(diào)試所示。圖3-5程序調(diào)試圖a圖3-6程序調(diào)試圖b圖3-7程序調(diào)試圖c圖3-8程序調(diào)試圖d圖3-9程序調(diào)試圖e結 論兩種方案的比較: 1.控制中采用的邏輯部件不同繼電器-接觸器控制全部用硬觸點

18、和“硬”線連接；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”觸點和“軟”線連接。2.plc控制系統(tǒng)的結構和體積不同繼電器-接觸器控制系統(tǒng)使用的電氣元件多，體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結構緊湊，使用的電氣元件少，體積小。3.控制中電器的觸點不同繼電器-接觸器控制中全部為機械式的硬觸點，動作慢，弧光放電嚴重，壽命短，而且使用次數(shù)有限；PLC內(nèi)部全部為“軟”觸點，動作快、壽命長，而且使用次數(shù)無限。 4.靈活性不同繼電器-接觸器控制方案的改變，需拆線，重新再接線，乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制方案的改變，一般不需要修改硬件，只需修改程序即可，及其方便。設計總結歷時兩個星期的課程設計終于在今天完成了。這次課程設

19、計讓我學到了很多東西，在開始做的階段，首先運用所學的東西，結合老師講的再加上在網(wǎng)上找的資料，認真分析和學習，這為我后來的設計提供了很大的幫助。在做梯形圖的時候我遇到了很多問題，經(jīng)過老師的指點，兩周時間之后，終于做出了這個設計。在主體框架完成的情況下，依據(jù)老師的要求，將上述所做東西以報告的形式做成文檔。這次課程設計，通過對PLC的學習，西門子S7-200軟件的摸索、認識，編寫的程序過程，以及制圖軟件的使用學到了許多的知識，也更加熟練了機械制圖軟件的使用，學到很多獨立解決問題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。機電傳動控制是一門極其重要的課程，它綜合了計算機技術和自動控制技術和通訊技術。在當今由機械化向自動化，信息化飛速發(fā)展的社會，尤其是PLC技術越來越受人們廣泛應用。因此學會和運用PLC，將對我們以后踏上工作崗位有極其重要的幫助，在此次設計中，我們遇到了許多困難，通過對自身的查找，我找出幾點不足之處：1.不會利用查翻資料。在理論課學習過程中，老師曾經(jīng)給過我們很多關于PLC的參考資料，而我沒有去充分利用。