两台电动机顺序控制的PLC系统

1毕业论文(设计)2010－2011学年度机电工程系系机电一体化专业班级班学号课题名称两台电动机顺序控制的PLC系统学生姓名指导教师20010年12月2日2目录课题、摘要、关键词----------------------------------------31.电动机的选择、维护及常见故障----------------------------------31.1电动机的选型-------------------------------------------------31.2电动机的维护------------------------------------------------41.3电动机常见故障----------------------------------------------42.PLC特点-------------------------------------------------------43.两台电动机顺序控制PLC方案的选择--------------------------------64.两台电动机顺序控制的运行原理、参考程序及梯形图指令表--------------74.1两台电动机顺序控制的运行原理-------------------------------74.2两台电动机顺序控制的电路图-----------------------------------74.3两台电动机顺序控制的梯形图--------------------------------74.4两台电动机顺序控制的梯形图指令表程序-------------------------84.5两台电动机顺序控制的梯形图指令表----------------------------94.6两台电动机顺序控制的参考------------------------------------9小结----------------------------------------------------------10参考文献-------------------------------------------------------10致谢----------------------------------------------------------123两台电动机顺序控制的PLC系统作者：【摘要】本设计是根据顺序控制设计法对电动机进行顺序循环控制。运用三菱FX2N编程软件进行绘图，在第一章介绍了本设计的PLC方案的选择，也对PLC的基本结构做了文字解说和图示。在第二章，本设计进入正文集中介绍了两台电动机顺序控制的工作原理，并坐出了参考指令和应对后面本设计涉及到的梯形图的指令表。本设计两台电动机的顺序启动可以运用到生活的各个方面，这也充分体现了PLC在当今社会对生活的重要之处。本设计在顺序控制的基础上采用PLC对电动机的控制，通过合理的选择和设计，提高了电动机的控制水平，使电动机达到了较为理想的控制效果。根据顺序功能图的设计法，联系到现实做出了本设计两台电动机顺序控制的PLC系统设计。本设计两台电动机相互协调运转，M1运转10S停止5S，M2要求与M1相反，M1停止M2运行，M1运行M2停止，如此反复动作3次，M1和M2均停止。【关键词】顺序控制FX2N梯形图1.电动机的选择、维护及常见故障在工农业生产中，各种生产机械都广泛应用电动机来驱动，正确地选用与机械负载配套的电动机，可以使电动机在最经济、最合理的方式下运行，从而达到降低能耗、提高效率的目的。1.1电动机的选型电动机的选用，首先要了解电动机的机械负载特性，根据机械负载的类型和特性来选择电动机的额定容量、额定转速、额定电压以及型式。要为某一生产机械选配一台电动机，首先要合理选择电动机的功率。通常根据生产机械负载的需要来选择电动机的功率，同时，还要考虑负载的工作制问题，也就是说，所选的电动机应适应机械负载的连续、短时或间断周期工作性质。功率选用时不能太大，也不能太小。选小了，保证不了电动机和生产机械的正常工作；选大了，虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机容量不能被充分利用，而且电动机经常不能满载运行，使得效率和功率因数不高。其次，根据电源电压条件，要求所选用的电动机的额定电压与频率同供电电源电压与频率相符合。电动机的转速一定要按生产机械铭牌上的要求选择，否则可能改变生产机械的性能。此外，电动机的结构、防护、冷却和安装形式，应适应使用环境条件的要4求，并且要力求安装、调试、检修方便，以保证电机能安全可靠的运行。1.2电动机的维护电动机启动前，首先应检查电动机的装配是否灵活，绕组绝缘电阻是否符合要求，转动部分有无卡阻，还要检查电动机的启动和保护设备是否合乎要求，比如电动机接地装置是否完好，所选的低压断路器、接触器、熔断器配置是否正确等等。电动机启动时，启动次数不能太多，否则电动机可能过热烧坏。电动机运行中，要密切监视其电压、电流和温度，电动机运行电压应严格控制在变化范围内，否则可能引起电机过热，同样，电流也不能过高或过低，因为电压一定时，运行电流则反映了电动机所拖动负载的情况，机械负载过重，电动机长期过负荷运行，电流会升高，使电动机严重过热，如果电机负载过轻，形成“大马拉小车”，电动机容量就不能够充分利用。在日常的维护中，还应密切监听电动机有无异常杂音或振动，检查螺丝是否脱落或松动，要定期对电动机进行检修和保养，及时清除外部灰尘，定期更换润滑油。1.3电动机常见故障电动机的常见故障主要有转子扫膛、振动，绕组匝间或层间短路，绕组接地，定子绕组缺相运行，定子绕组首尾反接，三相电流不平衡，铁芯硅钢片绝缘损坏等。电动机振动时会产生噪声和附加负荷，可能是传动装置不良造成，也可能是电动机本身引起的，比如转子动平衡不好，转轴弯曲，安装不到位，紧固件松动等等。电动机缺相运行的原因主要是线路熔断器熔体熔断，开关接触器触点烧损接触不良引起的。如果运行时间过长，将会烧坏电动机。电源三相电压不平衡或绕组匝间短路会引起三相电流不平衡，定子绕组首尾反接会引起电机温度升高，绕组接地或短路都会造成电流过大，铁芯硅钢片绝缘损坏会引起电动机过热等。总之，在实际运行中，要正确分析电机故障原因，加强巡视和维护，尽可能地及时发现和消除电动机的故障，确保电动机的安全运行。2.PLC特点自1969年第一台PLC（可编程序控制器）问世以来，经历了近40年的发展，PLC的种类在不断地更新，应用领域也在不断地扩大。目前，PLC的应用已经成为现代化设备的象征，并且PLC已经成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备之一。5国际电工委员会（IEC）对PLC作了规定：“可编程序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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”这段话道出了PLC的特点和应用领域。PLC之所以被广泛使用，是和它的突出特点以及优越的性能分不开的。归纳起来，PLC主要具有以下特点。（1）可靠性高为了满足工业生产对控制设备安全性和可靠性的要求，PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成。PLC选用的电子器件一般是工业级的，有的甚至是军用级的，平均无故障时间很长。例如，三菱F系列PLC平均无故障时间可以达到30万小时（约34年）。可以毫不夸张地说，到目前为止，没有任何一种工业控制设备可以有PLC这样高的可靠性。随着器件水平的提高，PLC的可靠性还在继续提高，尤其是近来开发出的多机冗余系统和表决系统更进一步提高了PLC的可靠性。PLC完善的自诊断功能，保证了PLC控制系统工作的安全性。由于PLC是用存储在其内部的程序来实现控制的，其控制程序设计本身就从各个方面考虑了PLC工作的可靠性、安全性和稳定性，这又进一步提高了可编程序控制器的可靠性。（2）环境适应性强PLC具有良好的环境适应性，可应用于十分恶劣的工业现场。在电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作；具有很强的抗空间电磁干扰能力，可以抗峰值1000V，脉宽10µs的矩形波空间电磁干扰；具有良好的抗振能力和抗冲击能力。一般对环境温度要求不高，在环境温度为-20℃～65℃，相对湿度为35%～85%的情况下可正常工作。（3）灵活通用在完成一个控制任务时，PLC具有很高的灵活性。首先，PLC产品已经系列化，结构形式多种多样，在机型上有很大的选择余地；其次，同一机型的PLC的硬件构成具有很大的灵活性，用户可以根据不同任务的要求，选择不同类型的输入和输出模块或特殊功能模块组成不同硬件结构的控制装置；最后，PLC是利用应用程序实现控制的，在应用程序编制上有较大的灵活性。在实现不同的控制任务时，PLC具有良好的通用性，相同硬件构成的PLC用不同的软件可以完或不同的控制任务。在被控对象的控制逻辑需要改变时，利用PLC可以很方便地实现新的控制要求，这在一般继电器控制中是很难做到的。（4）使用方便、维护简单6PLC控制的输入模块、输出模块和特殊功能模块都具有即插即用功能，连接十分容易。对于逻辑信号，输入和输出采用开关方式，不需要进行电平转换和驱动放大；对于模拟信号，输入和输出采用传感器、仪表和驱动设备的标准信号。各个输入和输出模块与外部设备的连接十分简单。PLC的用户界面十分友好，给使用者带来很大的方便。PLC提供标准通信接口，可以方便地构成PLC-PLC网络或计算机-PLC网络。PLC应用程序的编制和调试非常方便。PLC的基本编程语言有3种，其中梯形图语言与继电器控制线路图相似，即使没有计算机基础的人也很容易掌握。PLC具有监控功能，利用编程器或监视器可以对PLC的运行状态和内部数据进行监视或修改。PLC控制系统的维护非常简单，利用PLC的诊断功能和监控功能，可以迅速查找到故障点，对大多数故障都可以及时予以排除。当然，PLC由于其工作方式是扫描方式，因此，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。一般来说，PLC的速度与单片机等计算机相比相对比较低，其计算能力一般都比微机要差。PLC的这些缺点随着科学技术的发展正在逐渐地被克服。3.两台电动机顺序控制PLC方案的选择可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。顺序控制是为了满足生产需要而逐渐发展起来的。FX2N型PLC是PLC发展成熟后的小型控制器产品。之前，PLC与简易控制器曾并存过一段时间，后来由于技术的提高和应用的推动，PLC的品种逐渐增多、适应面更为广泛，PLC取得了绝对的优势。三菱FX_2N系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入出16~25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。它具有如下特点:（1）系统配置既固定又灵活在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16--256点的灵活输入输出组合。（2）备有可自由选择，丰富的品种7可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。（3）令人放心的高性能程序容量:内置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒，最大可扩充至16k步。（4）编程简单本系统采用三菱的FX2N系列PLC实现上下井口的各种操作。上井口为FX_2N128MR，下井口为F