机电一体化毕业设计（论文）-设计两台电动机顺序起、停的电气原理

继续教育学院毕业设计继续教育学院毕业设计（论文）（论文）题目：设计两台电动机顺序起、停题目：设计两台电动机顺序起、停的电气原理的电气原理院、系（站）：渭南工业学校函授站学 科 专 业： 机电一体化技术 学 生： 学 号： 指 导 老 师： 2011 年 12 月继续教育学院毕业设计继续教育学院毕业设计（论文）（论文）题目：两台电动机顺序启动题目：两台电动机顺序启动摘摘 要要可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。本课程设计介绍了可编程序控制器（PLC）和 PLC 控制系统的基本知识，包括 PLC 的定义、特点、分类、技术指标、基本结构、工作原理、硬件知识及 PLC 控制系统等相关知识。用三菱 FX2n-48MR 系列的 PLC，设计了一个简单平移自动门的自动门控制系统。该系统主要完成自动门的开、关控制及其出现故障时能实行手动控制。关键词：关键词：电气控制电气控制 可编程序控制器可编程序控制器目目 录录第一章 设计任务书.1第二章 PLC 的结构和工作原理82.1PLC 简介2.2 PLC 的基本结构.82.3 PLC 的工作原理132.4 PLC 的分类142.5 可编程控制器的技术性能指标142.6 PLC 的发展趋势16第三章 主电路控制两台电动机顺序启动175.1 主控路图175.2 控制电路图185.3 电动机的控制工作原理195.4 输入输出点的分配表195.5 PLC 的接线图205.6 PLC 梯形图205.7 指令表215.8 PLC 梯形图时序分析22心得体会.23参考资料.24西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）1第一章第一章 设计任务书设计任务书 1、设计题目：两台电动机顺序启动设计题目：两台电动机顺序启动2、控制要求控制要求1 两台三相笼型异步电机顺序启动，采用触摸屏及 PLC 控制。2 触摸屏画面设计及参数设置。3 PLC 连线图及梯形图设计。西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）2第第二二章章 PLCPLC 简介简介PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，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。1 1、P PL LC C 的的基基本本概概念念可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC2 2、p pl lc c 目目前前的的主主要要品品牌牌松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，ABB 等西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）3第二章第二章 PLCPLC 的结构和工作原理的结构和工作原理2.1 PLC 的简介PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，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。1 1、P PL LC C 的的基基本本概概念念可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC2 2、p pl lc c 目目前前的的主主要要品品牌牌松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，ABB 等西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）42.22.2 PLCPLC 的结构的结构 1 1主机主机 2 2I/OI/O 扩展机扩展机 3 3外部设备外部设备1 1主机主机 CPU（微处理器） 存储器 输入单元 输出单元 电源 I/O 扩展接口 外设 I/O 接口（1 1）CPUCPUCPU 是 PLC 的核心，类似于人的大脑。具体作用如下： 接受、存储用户程序。西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）5 按扫描方式接收来自输入单元的数据和各状态信息，并存入相应的数据存储区。 执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。 响应外部设备的请求。（2 2）存储器）存储器 PLC 的存储器有两种：系统程序存储器和用户程序存储器。 系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指令解释程序、监控程序等。这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进 EPROM 中，不能由用户直接存取、修改。 用户程序存储器主要存放用户程序（用户利用 PLC 的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计继电器控制系统硬接线的控制电路图） ，可修改。(3)输入单元 输入单元的作用是接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成 CPU 能接收和处理的数字信号。 根据输入信号形式的不同，可分为开关量输入单元和模拟量输入单元两大类。开关量输入单元开关量输入单元模拟量输入单元：西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）6（4）输出单元 输出单元接收经过 CPU 处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。 根据输出信号形式的不同，可分为开关量输出单元和模拟量输出单元两大类。开关量输出单元： 继电器输出方式 晶体管输出方式 晶闸管输出方式1.继电器输出电路继电器输出方式的特点继电器输出方式的特点 既可驱动交流负载,又可驱动直流负载。 驱动负载的能力在 2A 左右。 优点：适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。 缺点：动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）7 建议在输出量变化不频繁时优先选用。2.晶体管输出电路晶体管输出方式的特点晶体管输出方式的特点 只可驱动直流负载。 驱动负载的能力为零点几安培左右。 优点：可靠性强，执行速度快，寿命长。 缺点：过载能力差。 适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。晶闸管输出电路晶闸管输出电路晶闸管输出方式的特点晶闸管输出方式的特点 适合驱动交流负载。 驱动负载的能力为 1A 左右。 优点：可靠性强，执行速度快，寿命长。 缺点：过载能力差。 适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。模拟量输出单元模拟量输出单元西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）8（5 5）电源）电源 电源单元的作用是把外部电源（220V 的交流电源）转换成内部工作电压。 外部连接的电源，通过 PLC 内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为 PLC 内部电路需要的工作电源（直流 5 伏、±12 伏、24 伏） ，并为外部输入元件（如接近开关、 ）提供 24V 直流电源（仅供输入端点使用） ，而驱动 PLC 负载的电源由用户提供。 电源组件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。（6 6）I/OI/O 扩展接口扩展接口 I/O 扩展接口是 PLC 主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件，输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。 I/O 扩展接口有并行接口、串行接口等多种形式。（7 7）外设 I/O 接口 外设 I/O 接口是 PLC 主机实现人机对话、机机对话的通道。 通过它，PLC 可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以与其他 PLC 或上位计算机连接。2 2I/OI/O 扩展机扩展机 每种 PLC 都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。 PLC 的扩展模块内一般不设 CPU，仅对 I/O 通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）93 3外部设备外部设备 编程设备 盒式磁带机 打印机 EPROM 写入器 图形监控系统 PLC 或上位计算机2.32.3 PLCPLC 的工作原理的工作原理1.PLC 的工作方式循环扫描方式一个扫描周期主要可分为： （1）输入采样阶段 （2）执行程序阶段 （3）处理通信请求阶段 （4）执行 CPU 自诊断测试阶段 （5）输出刷新阶段输入输出的处理过程输入输出的处理过程 输入采样阶段 执行程序阶段 输出刷新阶段输入采样阶段输入采样阶段 PLC 以扫描方式按顺序将所有输入端的状态读入到输入状态寄存器中存储，这一过程称为采样。 在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，而且将在 PLC 执行程序时被使用。执行程序阶段执行程序阶段PLC 按从上到下、从左到右顺序对程序进行扫描，并分别从输入状态寄存器和输出状态寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入输出状态寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完毕之前不会送到西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）10输出端口上。输出刷新阶段输出刷新阶段在所有用户程序执行完毕后，PLC 将输出映像寄存器中的内容送入输出锁存器中，通过一定的方式输出，驱动外部负载。扫描周期扫描周期 PLC 重复执行输入采样、执行程序、输出刷新三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。 PLC 的一个扫描周期一般为 10100ms 之间2.42.4 PLCPLC 的分类的分类1、小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。2、中型PLC中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。3、大型PLC一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决