1、机电工程学院课 程 设 计 说 明 书设计题目: 四台三相笼形异步电动机 控制系统设计 学生姓名： 刘 小 刚 学号： 201048050110 专业班级： 机制 F1006 班 指导教师： 薛 东 彬 2013 年 12 月 20 日内容摘要本文针对四台三相笼形异步电动机作顺序循环控制的要求进行了继电接触器控制系统和 PLC 控制系统的设计，并对两种控制系统的优缺点进行对比分析。两种系统均可实现四台三相笼形异步电动机的自动循环控制，且可实现每台电动机的单独启停控制。继电接触器控制系统的设计主要包括总体方案流程图设计，主电路和辅助电路的设计；PLC 控制系统的设计主要包括 I/O 地址分配，外
2、部接线图设计以及程序梯形图和语句表的设计。其中 PLC 采用西门子 S7-200 系列，CPU 模块采用 CPU216，程序采用 STEP 7-Micro/WIN 编程软件编制，采用 S7-200 模拟软件进行仿真。四台三相笼形异步电动机继电接触器控制系统可实现总启动与总停止控制，并在总停止状态下实现单个电动机的单独启动与停止；PLC 控制系统可在任意情况下实现系统总体循环启动与停止和单个电动机单独启动与停止的无干涉切换，且系统总体停止按钮可以充当紧急停止按钮实现急停。仿真结果显示，四台三相笼形异步电动机 PLC 控制系统可以满足现实应用中各种情况下的控制需求。关键词：电动机；继电接触器控制；
3、PLC 控制；程序目 录第 1 章 引言 1第 2 章 控制要求22.1 系统的控制要求2第 3 章 继电接触器控制系统设计 33.1总体方案设计33.2主电路设计53.3控制电路设计5第 4 章 PLC 控制系统设计 84.1PLC 选择84.2I/O 地址分配84.3I/O 接线图9结论10设计总结 11谢辞 13附录：（带功能注释的程序） 14参考文献 211第 1 章 引言继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域，他们比以往的产品具有更高的可靠性，但是这也随之带来一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。再者继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误
4、操作，引起严重的后果。另外对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试，这样增加了其使用成本。可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、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。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了 PLC 的功能，使它具有很强的联网通讯
5、能力，从而更广泛地应用于众多行业。在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。使用 PLC 的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于 PLC 的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。要实现四台三相笼形异步电动机的顺序循环控制，可以采用继电接触器控制，也可以采用 PLC 控制。相比继电接触器控制，PLC 控制表现出很多优点。尤其是控制多台电动机的不同循环启动，其在可靠性、安全性方面
6、的优越性相对继电接触器控制系统更加明显。 2第 2 章 控制要求2.1 系统的控制要求选题 6 四台三相笼形异步电动机控制系统设计一、控制要求：1.有四台电动机作顺序循环控制，控制时序如下图所示一号电动机 ON ON ON ON二号电动机 ON ON ON ON三号电动机 ON ON ON ON ON ON四号电动机 ON ON ON ON秒 0 10 20 30 40 50 60 70 802.系统可以自动循环控制3.每台电动机可单独启停控制二、课题要求：1.采用继电器控制，完成控制线路设计2.采用 PLC 控制。采用 PLC 控制（1）列出输入输出点分配表；（32）画出 PLC 的输入输出
7、设备的接线图；（3）利用 Step7-Micro/Win32 软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；3.完成课程设计说明书第 3 章 继电接触器控制系统设计3.1 总体方案设计四台三相笼形异步电动机继电接触器控制系统采用通电延时继电器和中间继电器来实现控制。系统通过控制通电延时继电器的线圈来控制其对应触点的时序动作，并以此来控制继电接触器 KM1、KM2、KM3、KM4 触点的动作，从而实现四台三相笼形异步电动机按照要求时序启动和停止，并通过中间继电器的触点来实现所需要的自锁及互锁功能。系统设计了一对总启动和总停止按钮 SB0 和 SB9，针对每一台电动机设计了单独启动与停止按钮分别为 SB
8、1 和 SB5、SB2 和 SB6、SB3 和 SB7、SB4 和 SB8。其中每一个控制周期（80s）中，通电延时继电器 KT1、KT2、KT3 的触点分别在第20s、40s 和第 60s 动作，并且触点状态持续到周期结束（即第 80s） 。第 80s 时刻，通电延时继电器 KT4 触点动作后并立即掉电复位，同时实现KT1、KT2、KT3 的掉电复位，随即进入下一个控制周期。各个通电延时继电器不仅接受总启动按钮的控制，也接受每一个单独启动按钮的控制，即无论何种启动状态，KT1、KT2、KT3、KT4 总是在每个周期中的第 20s、40s、60s 和第80s 实现动作。按下总启动按钮 SB0，
9、四台电动机按照要求时序工作，按下总停止按钮 SB9，系统停止工作。在总停止状态下，按下单独启动按钮，相应电动机可按工作时序实4现单独启动。按下单独停止按钮，单个电动机实现停止工作。元件列表如表 3-1 所示，系统控制流程图如图 3-1 所示：序号 名称 符号 数量1 通电延时继电器 KT1-KT4 42 中间继电器 KA0-KA4 53 继电接触器 KM1-KM4 44 按钮 SB0-SB9 105 热继电器 FR1-FR4 46 熔断器 FU 1表 3-1开始启动方式总启动 单独启动1 号启动 2 号启动 4 号启动3 号启动5图 3-13.2 主电路设计主电路的设计：主电路采用四台电动机并联的方式，电动机的电路接通由接触器的主动合触点控制，主电路设计图 3-2：1 号停止 4 号停止3 号停止2 号停止总停止结束
