绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制监控设计

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1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2012 /2013 学年第 一 学期）课程名称 ： 工业监控系统工程设计 题 目 ： 绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制监控设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ：等 设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2013年 1月 4日目录1、课程设计的目的. 32、课程设计的要求. 33、课程设计正文 . 43.1、方案设计. 43.2 、原理图 . 53.3 、软件设计 . 64、课程设计总结 . 135、参考文献 . 1415 / 15文档可自由编辑打印一、课程设计目的 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实

2、践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新月异，PLC在生产生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学生来说熟悉和掌握PLC的结构，工作原理及应用是十分重要的。组态软件时完成数据采集与过程控制的专用软件，它以计算机为基本工具，为实时数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台和开发环境。组态软件功能强大，使用方便，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现监控层的各项功能，并可以向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，使用组态软件可以方便、快速地进行系统集成，构造不同需求的数据采集与监控系统。这次课程设计我们将PLC应用和力控组态软件相结合，达到模拟

3、生产控制，上位机和下位机相结合，记录数据，实时控制。1、 掌握s7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2、 熟练使用s7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3、 掌握s7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4、 通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。5、 熟悉力控监控组态软件。6、 掌握力控监控组态制作动画，与PLC接口相连接。7、 掌握力控监控组态软件的脚本编写，实现上位机控制下位机。二.设计要求1.异步电动机控制

4、装置设计异步电动机控制装置的硬件组成：异步电动机控制装置由绕线式异步电动机、PLC、5段电阻、制动闸等部件组成。2. 控制要求：1）按下正向起动按钮,电机在转子串入所有5段电阻的情况下正相序接通主电源开始起动。同时给制动闸通电松闸2）分别按照5.4.3.2.1秒的时间间隔切除第1-5段电阻。3）按下停车按钮，电机转子串入所有电阻，切断主电源。4）经过消弧时间1秒钟后，接通定子回路的直流电源，开始动力制动。5）动力制动2秒钟后，切除第一段电阻。6）再过2秒钟，切断动力制动电源，同时切断制动闸电源。7）按下反向起动按钮以及停止按钮后，控制过程与上述（1）-（6）类似。8）正反向运转的切换必须经过停

5、车按钮及停车过程。9）正反向接触器以及动力制动接触器之间要互锁，要考虑消弧时间。三. 课程设计正文3.1、方案设计 3.1.1、概述该系统有3个输入点，分别为正向启动、反向启动、停车按钮，9个输出点。按下正向或反向按钮，电机在转子串入所有5段电阻的情况下接通主电源，开始启动，同时制动闸通电松闸。然后5段电阻按照一定时间间隔逐级切断，需要5个定时器来控制。按下停车按钮，电机转子串入所有5段电阻，断开主电源。消弧1秒后，接通定子回路直流电源，开始动力制动。制动2秒后，切除第一段电阻。再过2秒，切断动力制动电源和制动闸电源。时间段通过定时器来控制。正反向接触器以及动力制动接触器之间有互锁。3.1.2

6、、PLC选型及IO地址分配PLC选型 在该电动机系统中，所用到的输入点数有3个，输出点数有10个，由于在选择PLC型号时须留有一定的裕量，经查资料可知CPU224输入点数为14个，输出点数有10个，故选择型号为PLC S7200系列中的CPU224。(2)IO地址分配表3.2、原理图（硬件）3.2.1、接触器电气控制图1L 0.0 0.1 0.2 0.3 . 2L 0.4 0.5 0.6 . 3L 0.7 1.0 1.1 N L1 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+CPU 224DC24V正向启动

7、按钮S1反向启动按钮S2停止按钮S3直流KM4KM0.1KM0.2KM0.4KM0.5正转KM1反转KM2主开关QSQSKM0.3制动KM33.2.2、Plc控制输出输入接线图3.3 软件设计3.3.1 系统分析及设计本课题是通过PLC来实现绕线式异步电动机转子串电阻启动制动控制系统设计。本系统有3个输入点，分别为电动机正向启动按扭、反向启动按扭、停车按扭。10个输出点，分别为正向启动、反向启动、制动闸电源、动力制动电源以及控制转子电阻接通的5个控制量。通过PLC软件编程来实现电动机正、反向转子串电阻降级启动以及停车制动控制。3.3.2 系统调试当PLC软件程序编制结束且软件调试成功后，进行系

8、统调试。按照正常的控制步骤分阶段将各个控制步骤逐一进行测试，确保每个环节正常无误。然后进行整个控制过程的连贯运行。当一切测试正常后，再进行模拟故障告警情况的调试。当所有测试均正常后，系统调试结束3.3.3 系统实施及程序 1、下位机设计2、上位机设计 根据绕线式异步电动机转子串电阻起动控制监控系统设计的要求，在做好下位机PLC的程序后，在PLC试验台上测试成功后，设计上位机力控监控组态程序，实现上位机对下位机的实时监控。上位机设计包括以下步骤：2.1 在力控中建立新工程2.2、创建组态界面建好工程以后单击“开发系统”按钮，进入力控的开发环境Draw，Draw中新建一个窗口，然后利用工具箱和图库

9、创建组态界面如图2.2。2.3、定义I/O设备打开开发环境Draw的工程项目导航栏如图2.3。单击IO设备组态，在PLC下面双击选择西门子S7-200(PPI)。 然后配置IO设备如图2.4，设备地址选择2，其他默认然后下一步，选择串口COM1，下一步，完成。2.4、创建实时数据库双击图工程项目中的数据库组态，建立数据如下2.4、创建动画连接其他类似这里不再一一列举2.5、运行数据和动画设置好了就可以运行了，点击文件进入运行。然后单击启动按钮，系统进入正常运行如下：四、课程设计总结回顾起此次监控组态课程设计，我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多

10、很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次监控组态课课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对PLC编程语言掌握得不好。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次监控组态课课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目的有条不絮。这次监控组态课课程设计终于顺利完成了，另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。五、参考文献1 曾庆波,孙华,周卫红.监控组态软件及其应用技术.哈尔滨工业大学出版社,2010.3.2 殷洪义.可变程序控制器选择设计与维护.机械工业出版社,2002.11. 课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日注：此表必须在同一页面。