PLC控制三台电机的顺序起动毕业设计.doc

1、第 1 页 共 9 页PLC 控制三台电机的顺序起动机电工程系： 指导老师：用三菱 FX2N48PLC 控制三台电机逐一起动逐一停止。本文给了详细的设计过程，I/O 地址分配，和相关的梯形图，控制程序和控制过程的说明。关键词：PLC 逐一启动逐一停止 保护 梯形图 指令表。一：引言：（1）PLC 的发展史： PLC可编程序控制器，发展至今，除传统的硬 PLC 外，还有融入控制组态软件之中的软 PLC(Softplc)。它们正在扩展着 PLC 在工控、工业自动化领域中所占有的市场份额。由于习惯与技术积累 PLC 的传统用户，不可能一时放弃原有的投资，在技术改造过程中，在原有的投资基础上，增加性能

2、更好的设备，以提高生产效率和扩大再生产。PLC 传统的应用是在离散过程控制领域，即制造业。目前 PLC 已被广泛地应用于连续过程控制领域（2）PLC 的优点 : 1实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。2范围广 电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC 可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。 3高速率 PLC 能够提供高速的传输。目前，其传输速率为 14Mbps。远远高于拨号上网和 ISDN，比 ADSL 更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的 PLC 产品正在研

3、制之中。 4永远在线 PLC 属于“ 即插即用“，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！5便捷 不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有 PLC 带来的高速网络享受！（3）PLC 主要应用在哪些方面: 1.开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2.工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量） ，PLC 采用相应的 A/D 和 D/A 转换模块及各种各样的控制

4、算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3.运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4.数据处理 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5.通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及

5、 PLC 与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发第 2 页 共 9 页展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。二：PLC 控制电机起停的设计毕业设计书的要求：1利用三菱 PLC 来控制三台电机启动，在按下启动按钮后三台电机一每隔五秒的顺序启动，按下停车按钮后，三台电机，以每隔五秒的时间顺序停止。按下急停按钮后三台电机全部停止。 、2要求有急停和短路及过载保护。3设计的内容：（1）：电气原理图（2）：元器件排布图（3）：制作出成品（4）：接线图（一）可编程控制器的概述: PLC 可编程序控制器： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中

6、文全称为可编程逻辑控制器，定义是: 一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 二十世纪六十年代美国开始推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） ，用来取代传统继电器控制装置，从那时起，PLC 技术快速发展，在全世界范围内得到了广泛的应用。PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 的功能也不断完善，

7、PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。PLC 作为离散控的制的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，全世界 PLC 使用年增长率保持在 20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和 PLC 市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全球 PLC 的销售收入为 100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世

8、纪七十年代的 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，

9、循环扫描周期在 1微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理， 16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省 40%左右） 。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多个 I/O） 。如果被控对象主要是设

10、备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。第 3 页 共 9 页近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 进行控制，PLC 在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内 PLC 在我国仍将保持高速增长势头通用 PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但 PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC

11、取代嵌入式控制器，PLC 产业一定会有一个美好的未来（二）可编程控制器的系统构成与工作原理: PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而 PLC 则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。(三)可编程控制器的基本指令:(1) 逻辑取及线圈驱

12、动指令 LD . LDI .OUTLD：取指令。表示一个与输入母线相连接的常开接点指令。即常开接点逻辑运算开始。LDI：取反指令。常开接点逻辑运算开始。OUT：线圈驱动指令，也称输出指令。（2）接点串联指令 AND .ANIAND：与指令。用于单个常开接点的串联。ANI：与非指令。用于单个长闭接点的串联。AND 与 ANI 都是一个程序步的指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。这两条指令的目标元件为 X . Y. M. S. T. C。（3）：接点并联指令 OR .ORIOR：或指令。用于单个常开接点并联。ORI：或非指令。用于单个常闭接点的并联。OR 与 OR

13、I 都是一个程序不指令，它们的目标元件是 X. Y. M. S. T. C。(四)可编程控制器的程序设计:FX 系列可编程控制器的编程元件有输入继电器 X，输出继电器 Y，辅助继电器 M，状态器 S，定时器 T，计数器 C，数据寄存器 D，变址寄存器 V/Z，指针 P/I。PLC 软件分为两个部分：系统软件与用户程序。系统软件由 PLC 制造商固化在内部，用来控制可编程控制器本身的动作。用户程序由 PLC 的使用者编制并输入，用于控制PLC 外部元件的运行。1：软件系统 （1）系统管理程序（2）用户指令解释程序（3）标准程序模块和系统调用2：用户程序 （1）梯形图编程（2）指令语句表编程 （3

14、）顺序功能流程图编程三：熔断器 .刀开关 .交流接触器的简述（一）：熔断器：熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。第 4 页 共 9 页常用的熔断器（1）插入式熔断器 它常用于 380V 及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护用。（2）螺旋式熔断器 熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器。分断电流较大，可用于电压等级

15、500V 及其以下、电流等级 200A 以下的电路中，作短路保护。（3）封闭式熔断器 封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图 3 和图4 所示。有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V 以下、电流等级 1KA 以下的电路中。无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于 500V 以下，600A 以下电力网或配电设备中。（4）快速熔断器 它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低。只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但

16、熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有 V 形深槽的变截面熔体。（5）自复熔断器 采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。（二）刀开关：塑壳刀开关是一种结构简单，应用最广泛的手动电器，用作电路的电源开关和小容量的电动机非频繁启动的操作开关。塑壳开关由操作手柄、熔丝、触刀、触头座和底座组成，塑壳使电弧不至飞出灼伤操作人员，防止极间电弧造成电源短路，熔丝起短路保护作用。（三

17、）交流接触器：交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。 主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个“山”字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开短。20 安培以上的接触器加有灭弧罩，利用

18、断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护接点。交流接触器制作为一个整体，外形和性能也在不断提高，但是功能始终不变。无论技术的发展到什么程度，普通的交流接触器还是有其重要的地位。四：PLC 控制的主电路图第 5 页 共 9 页M1 M2M3KM1 KM2 KM3L1 L2 L3FRFUKM1KM2KM3LNKZ1KZ2KZ3第 6 页 共 9 页五：PLC 的 I/O 地址分配1）I/O 地址分配表：PLC 的地址分配类别 元件 编号 功能说明SB0 X000 启动按钮SB1 X001 停止按钮SB2 X002 急停按钮输入FR（1-3 ） X003 过载保护KM1 Y000 电机 M1KM

19、2 Y001 电机 M2输出KM3 Y002 电机 M32）.PLC 的控制系统的接线图：KM1 KM2 KM3Y000 Y001 Y002 COMP L CX000 X001 X002 X003 COM - 24 +SB0 SB1 SB2FR1FR2FR3启动 停止 急停 保护六：指令表与梯形图1）指令表第 7 页 共 9 页序号 指令 序号 指令0 LD X000 22 ANI X0011 OR Y000 23 OUT Y0022 MPS 24 LD X0015 ANI T3 25 OR M06 OUT Y0 26 AND Y0007 MPP 27 OUT T210 OUT T0 28 M

20、PS11 AND T0 31 AND T212 MPS 32 OUT T315 ANI T2 33 MPP16 OUT Y001 36 OUT M017 MPP 37 LD X00220 OUT T1 38 OUT M121 AND T1 3* END2)梯形图X000 T3 M1T2T0Y000X001 Y000T1 X001M0X002T2Y000T0K50Y001T1K50Y002T2K50T3K50M0M1七：控制要求及其工作过程第 8 页 共 9 页（一）控制要求：1.利用三菱 PLC 来控制三台电机启动，在按下启动按钮后三台电机一每隔五秒的顺序启动，按下停车按钮后，三台电机，以每隔

21、五秒的时间顺序停止。按下急停按钮后三台电机全部停止。2.要求有急停和短路及过载保护。（二）控制过程：按下启动按钮 SB0 后 PLC 的 Y000 动作 M1 启动。5 秒后 Y001 动作 M2 启动，再过 5秒 Y002 动作 电机 M3 动作。按停车按钮 SB1 后 Y002 动作电机 M3 停止，5 秒后 Y001 动作电机 M2 停止，再过 5秒 Y000 动作 电机 M1 停止。按下急停按钮 SB2 后 Y000/Y001/Y002 同时动作，电机 M1/M2/M3 同时停止。八：PLC 控制系统的调试说明1）.程序检查：运用编程器的 OTHER 菜单的 PROGAM CHECK

22、功能检查程序错误 与组态是否匹配，是否有重复输出，各种参数值是否超出范围及有无基本语法错误。若发现错误，编程器会自动显示错误代码，此时查阅附录 K 中的错误代码予以排除。2）.调试：将设计好的程序写入 PLC 后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通断状态用 PLC 上有关的发光二极管来显示，一般不用接 PLC 实际的负载(如接触器、电磁阀等) 。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表

23、图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，

24、PLC 之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。3）.现场调试：完成上述的工作后，将 PLC 安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及 PLC 的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了。九.小结：经过近半个月的努力,到此为止,课程设计已基本完成。在进行过程中也碰到了一些困难，特别是在按装调试的过程中遇到的一些问题,还不是那么容易解决,尽管理

25、论研究可行,但用于实际电路却效果不同,甚至越是着急越是迷惘。后来还是从电路原理图的基本入手，经过分析、查找、总结；再安装、再调试、再查找，一步步逐次分析，最终才把正确的理论在这次课程设计中，我学会了怎样通过查阅相关资料和一些文献来进行自己的设计，加深了对一些常用元器件的认识，并提高了独立分析和解决实际问题的能力。另外，动手能力也得到了很大的提高。但从中我也发现自己存在的一些不足，在安装、调试及故障检修过程中碰到的一些问题表明：我并不能很好的熟练去使用我所学到的知识。对于可编程控制器的知识在这一个月里我学到了很多，有许多书本上学不到的，但最重要的第 9 页 共 9 页一点就是从老师那里学到了学习

26、的方法和分析问题的方法。这次的毕业设计不是简简单单的完成一个课题，而是使我初步掌握了科学研究的步骤和方法，巩固了我的专业知识，锻炼了我的实际动手能力，提高了我的解决分析问题的能力，为我今后的工作打下一个坚实的基础。十：答谢辞论文的写作宣告结束了，在此，我要对我的指导老师姜之平表示感谢。在做这篇毕业论文时，从开始的定方向、定题目，到论文资料的搜集，一切就绪后，再到论文写作过程中的行文、语言，导师姜之平老师都给予了我很多帮助和指导，在此，对姜老师给予的帮助和辅导表示衷心的感谢和敬意。同时也谢谢学校领导对这次毕业设计论文的重视！最后祝母校在新的一学期里更上一层楼！参考文献 ：孙振强 可编程控制器原理及应用教程 清华大学出版社 2005.7 第一版陶维利 机床电气与 PLC 西安电子科技大学出版社 2006.9 第一版高钦和 可编程控制器应用技术和设计实例 人民邮电出版社 2004.7 第一版