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1、电气控制技术课程设计说明书 三部电动机启动停止控制系统设计学生姓名： 冯玉亮 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 1203 学 号： 1230140314 指导教师： 陆秀令 职称 教授 完成时间： 2015.12 湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 指导教师陆秀令学生姓名冯玉亮课题名称三部电动机启动停止控制程序设计及仿真内容及任务一、目标： 设计一个基于PLC的三台电动机启停控制系统。二、任务：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行三部电动机启动停止运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新
2、设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现三部电动机启动停止的控制要求。三、要求：1电源ON时，按PB4、PB5无作用，控制电路如图所示。2按PB3，M3电动机运转MC3、PL3动作，此时按PB5无作用。3按PB4，M2运转MC2、PL2动作。4按PB5，M1运转MCl、PLl动作。5按PBl时M1停止，5 s后PL2闪烁5次M2停止，10s后
3、PL3闪烁10次 M3停止。6按PB2时M3运转，5s后PL3闪烁5次M2加入运转，10s后PL2闪烁10次 M1加入运转。7运转中按PB6，全部电动机立即停止运转。8电动机全部运转，热继电器(THRY3)动作，WM3、M2、M1全部停止。Bz与PL4会交替响、亮(05sON，05sOFF)。此时将COS切于2，则BZ停响PL4亮。当热继电器THRY3复位时，PL4熄灭，COS切回1的位置。9电动机全部运转中，热继电器THRY2动作，则M2、M1停止，M3继续运转， BZ与PL4会交替响、亮(05sON，05 sOFF)。此时将COS切于2位置，则BZ停响PL4亮。此时按PB6，则M3停止。当
4、热继电器THRY2复位时，PL4熄灭，COS切回l的位置。10电动机全部运转中，热继电器THRYl动作，IM1停止，M3、M2继续运转， Bz与PL4会交替响、亮(05sON，05sOFF )。此时将COS切于2位置，PL4亮BZ停响。此时按PB6，则M3、M2停止。当热继电器THRYl复位时PL4熄灭，COS切回1的位置。主要参考资料1 可编程控制器教程M.王兆义机,械工业出版社.2 电气控制与可编程控制器技术M.史国生.化学工业出版社.3 可编程控制器原理与应用M.赵燕,，周新建.北京大学出版社.4 GT培训教程M.百度文库. 5 PLC编程及应用M. 廖常初.北京：机械工业出版社,200
5、5年.6 可编程控制器应用技术M.胡学林.北京：高等教育出版社,2001年.7 模拟电子技术基础M. 沈任元.北京：机械工业出版,2000.6.8 三菱FX系列可编程序控制器编程手册M.三菱公司编,2001年.9 三菱可编程序控制器应用101例M.三菱公司编, 1994年.10 三菱可编程序控制器使用手册M. 三菱公司编,1999年.教研室意见 教研室主任：（签字）年 月 日摘 要 可编程控制器（PLC）一种用于工业环境的数字式电子系统。这种系统用可编程的存储器作面向用户指令的内部寄存器，完成规定的功能，如逻辑、顺序定时、计数、运算等，通过数字或模拟的输入、输出，控制各种类型的机械或过程，可编
6、程控制器及其外围设备的设计，使它能够非常方便地集成到工业控制系统中，并能很容易地达到人们所期望的目标。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。进入20世纪80年代，由于计算机计数和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，
7、大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了PLC的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。 关键词：PLC；电动机；编程；设计目 录1 引言12 控制系统硬件设计22.1 系统硬件配置及其组成原理22.2 系统输入输出点分析32.3 PLC的选型32.4 系统硬件接线图设计43 PLC控制系统软件设计53.1 控制系统的I/O点及地址分配53.2 控制系统流程
8、图设计63.3 程序设计84 系统调试及结果分析104.1 程序仿真并调试105 设计总结15参考文献17致谢16附录18附录A：梯形图程序18附录B：系统接线图201 引言随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在机械、炼油、化工、制药等行业中，电动机的启动停止控制是必不可少的程序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。 所以为了更好的学习PLC控制，必要的课程设计是必不可少的通过课程设计可以帮我们学习基本理论在实践中的综合运用的初步经验，掌握PLC设计的基本方法，设计步骤，培养综合设计与调
9、试的能力；掌握PLC汇编语言程序设计方法；培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。2 控制系统硬件设计2.1 系统硬件配置及其组成原理 根据系统的要求，本课程设计是采用 PLC进行设计。结合设计要求本设计采用小型PLC其主机的基本结构是整体式，主机上有一定数量的输入/输出点，一个主机单元就是一个系统。它还可以进行灵活的扩展，如果I/O点不够，则可增加I/O扩展模块；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，则可以增加相应的功能模块。本系统的其它各种硬件包括电动机、各种开关按钮、COS、熔断器、热继电器、电灯及电铃等设备，它们通过PLC连接在一起并通过设计的程序使整个系统按规定的方式运行
10、。 热继电器 选用JR16B-60/3D型热继电器，其中“J”表示继电器，“D”带断相保护相关元件。 空气开关 市面上的空气开关多种多样， 但要点都基本一样：1、空气开关额定电压大于等于线路额定电压。2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。 接触器 接初期(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是
11、联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。 在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达800安培)电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象也可用作控制工厂设备电热器工作。 主要技术参数及原理如下：（1） 额定电流为20A（2） 热元件额定电流为4/32母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件。2.2 系统输入输出点分析 根据系统设计要求，输入点为：6个按键（PB1PB6）
12、，三个热继电器的常开； 输出点为：三台电动机（M1、M2、M3），4个指示灯（PL1、PL2、PL3），MC1、MC2、MC3 。2.3 PLC的选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 （1）输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输
13、出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 （2）存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。 （3）控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计控制的需求。 通过对输入/输出点的选择、对存储量的选择对I/O响应时间的选择输出负载的
14、特点选型的分许。 控制系统选用三菱公司FX2N系列的FX2N-32MR的PLC。它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输出点数。 FX2N-32MR的PLC是日本三菱公司的可编程控制器,继电器输出,输入16点,输出16点.FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC，内置用户存储器8K步，可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。有功能很强的数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接。2.4 系统硬件接线图设计 (1) PLCI
15、/O接线图如图1所示图1(2)主电路图如图2所示图2 3 PLC控制系统软件设计3.1 控制系统的I/O点及地址分配 输入/输出地址分配如表1所示表1输入点输出点PB1X001PL1Y001PB2X002PL2Y002PB3X003PL3Y003PB4X004PL4Y004PB5X005接触器KM1Y005PB6X006接触器KM2Y006热继电器（TH-RY1）X011接触器KM3Y007热继电器（TH-RY2）X012热继电器（TH-RY3）X0133.2 控制系统流程图设计 本系统的流程图如图3、图4所示图3图43.3 程序设计（1）X003闭合，则输出Y007、出M 3，M 3自锁。（
16、现象：M 3电动机运转）（2）X004闭合，则输出Y006、输出M 2，M 2自锁；（现象：M 2电动机运转）X005闭合，则输出Y005、输出M 1、输出Y001，M 1自锁；（现象：M1电动机运转）X001闭合，则输出M14、T 3和T 4通电计时，输出M13，M13自锁；（现象：M 1停止，5s后M 2停止，10s后M 3停止） X002闭合，则T 2、T 1通电计时，输出M12、M11，M11自锁；（现象：M3运转，5s后M2加入运转，10s后M1加入运转） 断开X006，M0、M 1、M 2、M 3、M10、M11、M13、M14、M5、M4停止输出；（现象：所有电动机停止运转）（3
17、） X012断开，则M2、M1停止输出、继续输出M 3；（现象：M2、M1停止，M3继续运转） X011闭合，则M 1停止输出，继续输出M 3、M 2；（现象：M1停止，M3、M2继续运转）4. 系统调试及结果分析4.1 程序仿真并调试 仿真图如图5图17所示：(1)按PB3图5 按PB3，M3电动机运转，此时按PB5无作用。（2）按PB4图6按PB4，M2运转。（3）按PB5图7按PB5，M1运转。（4）按PB1图8按PBl时M1停止图9 计时器开始计时图10 5 s后M2停止，图11 10s后PL3闪烁10次 M3停止。(5)按PB2 图12 按PB2计时器开始计时图13 M3运转图14
18、5s后M2加入运转。图15 10s后M1加入运转。（6） 按PB6 图16图17 运转中按PB6，全部电动机立即停止运转。5 设计总结 通过这一周的课程设计，掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了三部电动机启动停止控制程序设计控制系统的组成，三菱系列PLC的功能及特点。更深入的学习了电气控制系统与可编程控制器这门课程，熟练掌握了PLC的使用。并且由于希望更好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料，对三部电动机控制系统的设计制作过程有了很深的认识。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握了一个系统的设计过程。学会了如何发现问题、解决问题。并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了
19、新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题的理解更加深刻。同时在老师的指导的过程中向老师学习到了解决问题的新方法、新思路。 总之，经过这段时间的课程设计，在可编程控制这方面受益匪浅。致谢 电气控制课程设计结束了，我收获了许多，这都要感谢老师，通过老师在课堂上深入浅出的讲解让我对电气控制的理论知识了解了很多，更是因为老师在实验上的严格要求让我的理论通过实践得到了升华，大大提升了我的实践动手能力，编程能力。正是老师严谨的态度让我们时刻不敢放松，我才能真正认真的去听课，课后消化课堂知识，实验前认真做好准备。同时也感谢同学们在我做设计的过程中对我的帮助，帮我解决了不少在程序编写过程中遇到的问题。参考文献1洪志育.例说PLC 北京：人民邮电出版社.2006.62 黄 净.电气控制与可编程序控制器. 北京：机械工业出版社.2009.83 李增国.电子技术. 北京：北京航空航天大学出版社.2009.24 王永华.现代电器控制及PLC应用技术，北京航空航天大学出版社，2008 5 俞果亮. PLC原理与应用. 清华大学出版社.2006.96 张凤珊.电器控制及可编程控制器.北京：中国轻工业出版社.2001附 录附录A：梯形图程序 附录B系统硬件接线图
