三部电动机启动停止控制程序设计.docx

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三部电动机启动停止控制程序设计

广东石油化工学院

课程设计说明书

题目三部电动机启动停止控制程序设计

班级：

机电11-2

姓名：

郑铭涛

学号：

11024040249

指导老师：

邓昌奇（教授）

完成时间2014年12月（第15,16周）

广东石油化工学院

课程设计任务书

机电工程学院机械设计制造及其自动化专业机电11-2班学生郑铭涛

一、课程设计题目：

三部电动机启动停止控制程序设计

二、课程设计时间：

第15、16周

三、课程设计的要求

1、设计说明书一份（8000字）；

2、程序清单（有注释）；

3、电路原理图（A3）。

四、课程设计的内容

1.设计出电气原理图

2.设计出硬件系统的结构图、接线图

3.运用功能指令进行PLC控制程序设计

4.进行系统调试，实现三部电动机启动停止的控制要求

五、课程设计进度安排

第一周：

指导教师讲解设计题目、设计思路和说明书格式；学生查阅资料，理解FX2NPLC小型PLC的功能；掌握S7-200PLC系统编程；

第二周：

硬件电路设计；程序框图；设计并调试程序；整理设计说明书；答辩。

六、成绩评定

平时设计表现（含考勤、进度完成情况、独立解决问题的能力等）40%；答辩30%；设计说明书（含图）30%。

七、参考文献：

1.黄净.电气控制与可编程序控制器.北京：

机械工业出版社.2009.8

2.李增国.电子技术.北京：

北京航空航天大学出版社.2009.2

3.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

4.俞果亮.PLC原理与应用.清华大学出版社.2006.9

5.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

指导教师：

邓昌奇

目录

摘要……….......................................................................................................3

第一章硬件设计4

1.1系统整体设计4

1.2系统硬件设计41.2.1PLC的选型……………………………………………………………4

1.2.2电气原理图……………………………………………………………5

1.2.3PLC的外观接线图………………………………………………………6

第二章系统软件设计7

2.1控制系统的I/O及地址分配8

2.2系统流图8

2.3程序设计9

2.4完整软件程序设计并调试12

…………

参考文献（19）

附件（页码）

设计内容：

1、设计出电气原理图

2、设计出硬件系统的结构图、接线图

3、运用功能指令进行PLC控制程序设计

4、进行系统调试，实现三部电动机启动停止的控制要求

控制要求

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，5s后[PL2闪烁5次]M2停止，10s后[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（TH—RY3）动作，~W]M3、M2、M1全部停止。

Bz与PL4会交替响、亮（0．5s／ON，0．5s／OFF）。

此时将COS切于2，则BZ停响PL4亮。

当热继电器TH—RY3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TH—RY2动作，则M2、M1停止，M3继续运转，

BZ与PL4会交替响、亮（0．5s／ON，0．5s／OFF）。

此时将COS切于2位置，则BZ

停响PL4亮。

此时按PB6，则M3停止。

当热继电器TH—RY2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TH—RYl动作，~I]M1停止，M3、M2继续运转，Bz与PL4会交替响、亮（0．5s／ON，0．5s／OFF）。

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TH—RYl复位时PL4熄灭，COS切回1的位置。

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，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

第一章、硬件设计

1.1系统总体设计

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。

1.2系统硬件设计

1.2.1、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tg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特点选型的分许。

该控制系统选用三菱公司FX2N系列的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-48MR的PLC是日本三菱公司的可编程控制器,继电器输出,输入24点,输出24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

1.2.2、电器原理图主电路

PLC结构图如下：

三台电动机顺序启停，当然需要有一些短路过载等保护，继电器、空开的选型后面后详细介绍，系统的电气原理图主电路图如图2-2所示

图1-1主电路图

①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②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。

③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32/4

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之一。

1.2.3、PLC的外观接线图

PLC的外观接线图如图1-2所示：

图1-2

第二章、系统软件设计

2.1控制系统的I/O点及地址分配

第二章：

系统软件设计

2.1控制系统的I/O点及地址分配

输入/输出地址分配如表2-1

输入点

输出点

PB1=X1

PL1=Y1

PB2=X2

PL2=Y2

PB3=X3

PL3=Y3

PB4=X4

PL4=Y4

PB5=X5

MC1=Y5

PB6=X6

MC2=Y6

COS=X0

MC3=Y7

TH-RY1=X11

TH-RY2=X12

R1=M1

TH-RY3=X13

R1=M1R2=M2R3=M3

R4=M4R5=M5FR=M8013

表2-1三部电动机启动停止的控制系统输入/输出地址分配

2.2系统流程图

本系统的流程图如下图所示

2.3程序设计

本系统程序设计的梯形图2-3如下图所示。

X003闭合，则输出Y007、出M3，M3自锁。

（现象：

M3电动机运转）

X004闭合，则输出Y006、输出M2，M2自锁；（现象：

M2电动机运转）

X005闭合，则输出Y005、输出M1、输出Y001，M1自锁；（现象：

M1电动机运转）

X001闭合，则输出M14、T3和T4通电计时，输出M13，M13自锁；（现象：

M1停止，5s后M2停止，10s后M3停止）

X002闭合，则T2、T1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、M1、M2、M3、M10、M11、M13、M14、M5、M4停止输出；（现象：

所有电动机停止运转）

X013断开，M1、M2、M3、M5停止输出；（现象：

M3、M2、M1全部停止）

X012断开，则M2、M1停止输出、继续输出M3；（现象：

M2、M1停止，M3继续运转）

X011闭合，则M1停止输出，继续输出M3、M2；（现象：

M1停止，M3、M2继续运转）

2.4完整软件程序并调试

调试现象如图所示：

启动电源：

按SB3：

按SB3的时：

按SB6时：

调试注意事项：

1、调试的时候最值得重视的是按钮开关的常开和常闭与梯形图中触点常开和常闭的联系。

具体情况如下：

当梯形图中的触点要求是常开触点时，接线时要注意接线的开关要常开；如果梯形图中的触点要求是常闭，那么接线时开关要接成常开，所以可以知道梯形图里的触点和外面的开关并不是一致关系。

2、输入梯形图时，尽量输一次的时候转换一次，以检查梯形图是否正确，可以很快找到出现错误的程序。

总结

通过这一周的课程设计，我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。

使我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，使我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想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，使我在可编程控制这方面受益匪浅。

参考文献

[1]洪志育.例说PLC北京：

人民邮电出版社.2006.6

[2]黄净.电气控制与可编程序控制器.北京：

机械工业出版社.2009.8

[3]李增国.电子技术.北京：

北京航空航天大学出版社.2009.2

[4]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.2006.9

[6]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