1、河南机电高等专科学校电气工程系微控制器技术课程设计报告设计题目：电机正反转控制专业： 电力系统自动化 班级： 电力 学号： 姓名： 指导教师： 设计时间： 2013.10.21-2013.10.27 微控制器技术课程设计任务书设计题目： 电机正反转控制 设计时间： 2013.10.21-2013.10.27 设计任务：在 Proteus 中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：1、理解电机正反转驱动电路工作原理。2、编制驱动程序，使用 LED 数码管显示电机状态：1：正转；2：反转。3、有按键，可改变电机转动方向。显示全 0。背景资料：1、单片机原理与应用2、检测技术3、计算机原理与接
2、口技术进度安排：1、第一天，领取题目，熟悉设计内容，分解设计步骤和任务；2、第 2 天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。3、第 3 天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。4、第 4 天，中期检查，书写设计报告。5、第 5 天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。6、第 6 天，设计答辩。题目：电机正反转控制1、设计目的通过电机正反转控制的电路设计，使学生掌握三极管用作开关管时的工作原理，直流电机的驱动方法、H 桥电路的构成和特点，训练学生的动手能力，培养独立解决问题的能力，为今后电路设计和电类后续课程的学习奠定基础。2、设计要求 对于较大容量的交流电动机，启动是可采用 Y-降
3、压启动。电动机开始启动是形连接，延时一定时间后，自动切换到 Y 形连接运行。Y-转换用两个接触器切换完成，由 PLC 输出点控制。正转时按下反转开关无反应，按下停止按钮，电动机停止转动，按下反转按钮，启动 Y 形连接。此时按下正转按钮系统无反应。三、方案设计与论证方案设计： 使用三段拨码开关控制 H 桥控制电路的上电。如果电源接在 2端，则电流流通的路径是 VccQ2电机Q4，电机正转。如果电源接在 3 端，则则电流流通的路径是 VccQ2电机Q4，则电机反转。 二极管 D1-D4 此处用作续流二级管。 单相电机的启动绕组串接有一个合适的电容，借助于移相电容使其定子的两绕组获得相差 90 度的
4、两个旋转磁场而能自动旋转起来。要改变电机的转向，需要在电机绕组引出线的接点上、找出启动绕组，将原来串接电容的一端、与原来接公用点的另一端线对调、连接，就能达到改变转向的目的。 如果该电机主、副绕组一样，需要随意控制转向的；只需将原来接电容器的电源线通过一个双控开关，与电机电容的两端线连接，操作开关改变电源接入电容的方向、就能控制电机的转向了。 方案论证：设计一电动机正反转控制电路，当按下正转按钮时，小型直流电动机正转，正转指示灯亮；当按下反转按钮时，小型直流电动机反转，反转指示灯亮； 无按键时，电动机不转。电动机可逆运行控制电路 电动机可逆运行控制电路 线路分析如下：（1） 正向启动：1、合上
5、空气开关 QF 接通三相电源2、按下正向启动按钮 SB3，KM1 通电吸合并自锁，主触头闭合接通电动机，电动机这时的相序是 L1、L2、L3，即正向运行。（2） 反向启动：1、合上空气开关 QF 接通三相电源2、按下反向启动按钮 SB2，KM2 通电吸合并通过辅助触点自锁，常开主触头闭合换接了电动机三相的电源相序，这时电动机的相序是 L3、L2、L1，即反向运行。 （3）互锁环节：具有禁止功能在线路中起安全保护作用。1、接触器互锁：KM1 线圈回路串入 KM2 的常闭辅助触点，KM2 线圈回路串入KM1 的常闭触点。当正转接触器 KM1 线圈通电动作后，KM1 的辅助常闭触点断开了 KM2 线
6、圈回路，若使 KM1 得电吸合，必须先使 KM2 断电释放，其辅助常闭触头复位，这就防止了 KM1、KM2 同时吸合造成相间短路，这一线路环节称为互锁环节。2、按钮互锁：在电路中采用了控制按钮操作的正反传控制电路，按钮SB2、SB3 都具有一对常开触点，一对常闭触点，这两个触点分别与 KM1、KM2 线圈回路连接。例如按钮 SB2 的常开触点与接触器 KM2 线圈串联，而常闭触点与接触器 KM1 线圈回路串联。按钮 SB3 的常开触点与接触器 KM1 线圈串联，而常闭触点压 KM2 线圈回路串联。这样当按下 SB2 时只能有接触器 KM2 的线圈可以通电而KM1 断电，按下 SB3 时只能有接
7、触器 KM1 的线圈可以通电而 KM2 断电，如果同时按下 SB2 和 SB3 则两只接触器线圈都不能通电。这样就起到了互锁的作用。 （4）电动机的过载保护由热继电器 FR 完成。四、设计原理和电路图如下输入设备 输出设备代号 功能PLC输入继电器 代号 功能PLC输出继电器SB1 正传按钮 I0.0 KM1 主接触器 Q0.0SB2 停止按钮 I0.1 KM2 Y 接触器 Q0.2SB3 反转按钮 I0.3FR 过载保护 I0.2 KM3 接触器 Q0.1I/O 接线图电源 KM1 KM2 KM3SB1 SB2 FRAC220V1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0.31M 0.0
8、0.1 0.2 0.3 2M 0.4 0.5CPU 226 AC/DC/RALAYN L1M L+时序图/顺序功能图/电气原理图M3FUKM1FRKM3KM2YQS用 PLC 实现电动机反接制动控制电路。如图六所示，其工作原理如下：（1）按下正向起动按钮 SB2，运行过程如下：中间继电器 KA1 线圈得电，KA1 常开触点闭合并自锁，同时正向接触器 KM1 得电，主触点闭合，电动机正向起动；在刚起动时未达到速度继电器 KV 的动作转速，常开触点 KS-Z 未闭合，中间继电器 KA3 断电，KM3 也处于断电状态，因而电阻 R 串在电路中限制起动电流；当转速升高后，速度继电器动作，常开触点 KS
9、-Z 未闭合，KM3 线圈得电，其主触点短接电阻 R，电动机起动结束。（2）按下停止按钮 SB1，运行过程如下：中间继电器 KA1 线圈失电，KA1 常开触点断开接触器 KM3 线圈电路，电阻 R 再次串在电动机定子电路限制电流；同时，KM1 线圈失电，切断电动机三相电源；此时电动机转速仍然较高，常开触点KS-Z 仍闭合，中间继电器 KA3 线圈也还处于得电状态，在 KM1 线圈失电的同时又使得 KM2 线圈得电，主触点将电动机电源反接，电动机反接制动，定子电路一直串联有电阻 R 以限制制动电流；当转速接近零时，速度继电器常开触点 KS-Z 断开，KA3 和 KM2 线圈失电，制动过程结束，电
10、动机停转。（3）按下反向起动按钮 SB3，运行过程如下：如果正处于正向运行状态，反向按钮 SB3 同时切断 KA1 和 KM1 线圈；然后中间继电器 KA2 线圈得电，KA2 常开触点闭合并实现自锁，同时正向接触器 KM2 得电，主触点闭合，电动机反向起动；由于原来电动机处于正向运行，所以首先制动。制动结束后，反向速度在未达到速度继电器 KV 的动作转速时，常开触点 KS-F 未闭合，中间继电器 KA4 断电，KM3 也处于断电状态，因而电阻 R 仍串在电路中限制起动电流；当反向转速升高后，速度继电器动作，常开触点 KS-F 闭合，KM3 线圈得电，其主触点短接电阻R，电动机反向起动结束。反向
11、制动过程与正向制动过程类似。F U 1F U 2L 1 L 2 L 3M 13nnQ SK M 1 K M 2K M 3 RF RF RS B 1S B 2S B 3K A 2K A 1K M 2K A 1 K A 4K A 1 K M 1S B 3K A 2S B 2K A 1K A 2K A 2 K A 3K M 1K M 2K S - ZK S - FK M 1 K A 3K A 3K M 2 K A 4K A 4 K M 3K A 1 K A 2K A 3 K A 4图六 反接制动控制电路(4)用 PLC 实现图七所示的三相绕线感应电动机串电阻继电器接触器控制电路。试列出 I/O 分配
12、表、编写梯形图并上机运行调试。F RS B 1F U 2Q SL 1L 2L 3F RM3 S B 2K M 1K M 2K MK M 3K MK T 1K T 3K MK M 3K M 2K M 1R 1R 2R 3( a ) 主 电 路 ( b ) 控 制 电 路K T 2R 3R 3R 2R 2R 1R 1K M 1K M 2K M 3K MK T 1 K M 1 K T 2 K M 2 K T 3 K M 3F U 1图七 三相绕线感应电动机串电阻起动电路(a)主电路(b)控制电路五、软件设计梯形图6、调试首先进行编写程序，下载，然后再接线，然后在打开开关，进行调试，看是否能达到要求，
13、如果出现问题，在检查接线问题，如果没有问题在看程序，是否正确，如果没有达到要求在进行调试，当按下按钮 SB1，形接通，5S 后接通，Y 形断开，再按下 SB1 无反应。按下按钮 SB3，Y 形形断开。按下 SB2， Y 型接通；再按下 SB1 无反应。系统调试分几种情况：硬件调试：接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。软件调试：按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，使 PLC 进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转、快速、中速、慢速、单步、定步控制。根据以上调试情况，此电机控
14、制系统设计符合控制要求。通过调试找出问题的所在，相应的修改程序。在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再修改程序可以更好实现相应的功能。例如原来我用PO1、PO2、PO3 来控制电机运行的快速、中速、慢速，发现按钮不能自锁，后来通过 20.00、20.01、20.02 三个中间继电器，并补充了一些程序实现了自锁功能。电动机可逆运行控制电路的调试1、检查主回路路的接线是否正确，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。2、检查接线无误后，通电试验，通电试验时为防止意外，应先将电动机的接线断开。（5）故障现象预处理；1、不启动；
15、原因之一，检查控制保险 FU 是否断路，热继电器 FR 接点是否用错或接触不良，SB1 按钮的常闭接点是否不良。原因之二按纽互锁的接线有误。2、起动时接触器“叭哒”就不吸了；这是因为接触器的常闭接点互锁接线有错，将互锁接点接成了自己锁自己了，起动时常闭接点是通的接触器线圈的电吸合，接触器吸合后常闭接点又断开，接触器线圈又断电释放，释放常闭接点又接通接触器又吸合，接点又断开，所以会出现“叭哒”接触器不吸合的现象。3、不能够自锁一抬手接触器就断开，这是因为自锁接点接线有误。7、设计总结图中，SB 为停机按钮，SB1 为正转启动按钮，SB2 为反转启动按钮，KM1 为正转控制接触器，KM2 为反转控
16、制接触器。继电控制电路的工作分析不再赘述，PLC 控制的工作过程，参照其 I/O 接线图和梯形图，分析如下：(1)正转启动过程点动 SB1X2 吸合A 区 X2 闭合Y1 吸合Y1 输出触点闭合KM1 吸合电动机正转B 区 Y1 闭合自锁 Y1C 区 Y1 分断互锁 Y2(2)停机过程点动 SBX1 吸合A 区 X1 分断Y1 释放各器件复位电动机停止反转启动与停机过程，请读者自行分析。图中的指令语句表，是用英文助记符描述梯形图中各部件的连接关系和编程指令。常用助记符指令见表分 类 助记符 英 文 指 令 用 途 梯 形 图LD Load 在左母线或副母线上加载常开触点AND And 在电路右
17、方串联常开触点常开触点连接指令OR Or 向上方电路并联常开触点xxI Inverse 连接常闭触点xxxP Pulse 连接上升沿瞬间通断的边沿触点派 生连接指令xxxF Fall 连接下降沿瞬间通断的边沿触点触点块连 接ANB And block 在电路右方串联触点块指 令 ORB Or block 向上方电路并联触点块驱动指令 OUT Output 由触点的逻辑运算结果驱动线圈交替驱动 ALT ALTeration边沿触点控制该指令使继电器交替吸放SET Setup 使继电器置位吸合并保持置位与复位指令 RST Reset 使置位吸合的继电器释放复位区间复位 ZRST 使指定区间内的多个
18、继电释放复位STL Setup line 加载置位的步进接点，形成副母线步进控制指令 RET Reset 撤销副母线，恢复到左母线MOV Movability将元件中的 BIN 码(二进制数据)传送到若干组其他元件(每组 4 个)传送和转换指令BCDBinary Code Decimal将元件中的 BIN 码转换成 BCD 码传送到若干组其他元件(每组 4 个)RET参考文献1凌云.PS7219 显示驱动器及其在 PLC 中的应用.湖南冶金职业技术学院报，20032张桂香.电气控制与 PLC 应用.化学工业出版社，20033王成福.PLC 在多路温度采集显示系统中的应用.电子技术，20033张
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