基于PLC触摸屏控制电动机正反转初稿.docx

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基于PLC触摸屏控制电动机正反转初稿

毕业设计（论文）

题目：

基于PLC触摸屏控制电动机正反转

学生姓名：

杨云海

学号：

2010010691

所在学院：

机械与电子工程学院

专业班级：

电气1004班

届别：

2010届

指导教师：

俞鹤

皖西学院本科毕业设计（论文）创作诚信承诺书

1.本人郑重承诺：

所提交的毕业设计（论文），题目《基于PLC触摸屏控制电动机正反转》是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容；

2.毕业设计（论文）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已标注说明来源；

3.毕业设计（论文）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况；

4.本人已被告知并清楚：

学校对毕业设计（论文）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业设计（论文）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果；

5.若在省教育厅、学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学校按有关规定给予的处理，并承担相应责任。

学生（签名）：

杨云海

日期：

2014年4月15日

目　　录

基于PLC触摸屏控制电动机正反转

学生：

杨云海（指导老师：

俞鹤）

（皖西学院机械与电子工程学院）

摘要:

可编程控制器（PLC）以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的新的工业自动控制装置。

目前，PLC已基本替代了传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动，这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。

由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向。

本论文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。

本文研究的这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,此语言在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，是在可编程控制器中的应用最广的语言。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在恶劣工业环境下应用而设计，采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。

关键词：

PLC三相异步电动机可编程控制梯形图

第1章

设计案的确定

1.1运动方案确定

三相异步电动机的正反转控制，方法很多：

可以用接触器实现，可以用PLC实现，可以用触摸屏实现，本次任务决定主要对控制三相异步电动机进行设计实现PLC触摸屏的控制。

硬件组成部分在之后的文中叙述，现在不再赘述。

1.2控制部件的方案确定

基于PLC触摸屏控制电动机正反转控制装置系统由继电器、可编程控器（PLC）、电动机组成。

它主要是利用触摸屏检测，操作者所输入的正反转信号，再把检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，由可编程控器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制电动机的转动。

1.3控制过程的方案确定

经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。

1）当操作者点击“正转按钮”开关时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上有电通过，电动机正转。

2）当操作者点击“反转按钮”开关时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上有电通过，电动机反转。

3）当操作者点击“停止按钮”开关时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上失去电流，电动机停止。

第2章

控制系统及其控制原理

2.1控制系统的硬件组成

基于PLC触摸屏控制电动机正反转控制装置系统由以下四部分组成：

触摸屏部分：

电阻式触摸屏是一种薄膜加上玻璃的结构。

当触摸时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出一个讯息，再从控制器送到计算机端，藉由驱动程序转化到屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。

PLC程控部分：

可编程控器主要是检测系统送来的信号进行编译、处理，然后由继电器输出。

电动机装置部分：

电动机是带动强电物体运动，而PLC输出的是弱电。

因此必须由继电器输出，它是弱电控制强电的。

电动机控制部分：

电动机的正、反转。

触摸屏

PLC程控

电动机装置

电动机控制

控制系统组成

本控制系统由触摸屏、PLC和PC等组成。

其中PC用于程序开发，与控制系统没有直接关系，PLC选用三菱FX2N40MR-A型，触摸屏采用F940GOT-SWT。

控制系统要求

通过对触摸屏的操作来控制电动机的正转、反转和停止，并且在触摸屏上能用文字显示电动机运行的状态：

正转、反转和故障状态。

第3章

主要器件的选择

3.1可编程控器PLC的选择

目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。

但是，仍然沿用着顺序扫描、程控等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。

PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：

高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。

它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。

PLC的下端（输入端）为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。

人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。

PLC的功能：

1、数据采集与输出。

2、控制功能。

包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。

3、数据处理功能。

包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。

4、输入/输出接口调理功能。

　具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

　5、通信、联网功能。

　现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文文件转移、监视和诊断。

在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成"集中管理、分散控制"的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。

PLC的主要特点：

1）、可靠性高。

PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10~20万h，且均有完善的自诊断功能。

2）、结构形式多样，模块化组合灵活。

有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。

最少的PLC只有6点，

3）、功能强大。

4）、编程方便。

控制具有极大灵活性。

5）、适应工业环境。

适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。

6）、安装、维修简单　

本设计采用三菱PLC,型号为:

FX2N40MR-A（输入24点/输出16点），电源：

AC220V。

触摸屏采用F940GOT-SWT。

3.2直流电动机的选择

一种电枢导电部分始终工作于单一极性磁场中的直流电机。

它是一种低压大电流无换向器的直流电机。

圆筒形电枢单极直流电机的原理结构。

当两个环形励磁线圈通直流电时，电机气隙的整个圆周上将产生单一极性的磁场。

当转轴带动圆筒形铜质电枢旋转时，枢轴向两端即感生电动势，其方向是固定不变的。

此电动势由电刷从电枢两端引出。

电刷的作用只是引出电流，无换向问题。

由于电枢是一个铜环，无需绝缘，它发热小，耐高热；加上这种电机结构简单、维护容易和可靠性高等优点，在冶炼及电化学行业中获得广泛应用。

单极直流电机电压低，电流大。

电压只有十几伏或二十几伏，而电流可达几百安，几千安，甚至上万安。

因此电刷的接触损耗和发热相当大，磨损也快。

实用上应尽可能加多并联电刷的数目,采用接触电压降小的铜-石墨电刷，或用导电和导热更好的液态金属，如水银或钠钾合金等做电刷。

要提高单极直流电机电压，就必须提高气隙磁通密度和转速。

转速受旋转体机械强度的限制，气隙磁通密度则受铁磁饱和限制，都不能过高。

如采用超导技术则可使单机功率比普通电机提高十几倍以上。

大量应用到各类工作母机．输送机械类．包装机械类．食品机械类．纺织机械类．事务机械类．金融业设备．印刷机械医疗设备类．电子仪器类．化工仪器类．公害防治机械．电线电缆类．运动器材类．专业机械类等等具有体积小，噪音低．散热良好．传动功率大等特性

在这里采用杰胜品牌的有刷直流电动机，型号为JS-ZYT07额定功率30W-50W额定电压122490（V）额定转速1800-3200（rpm）产品认证CE此款马达主要用于小型的传动机械设备上面。

系统控制硬件连接图

正转检测开关K1

反转检测开关K2

停止检测开关K3

电机正转继电器

电机反转继电器

PLC

图3.1硬件连接图

简易过程分析：

1）当操作者点击“正转按钮”触摸键时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上有电通过，电动机正转。

2）当操作者点击“反转按钮”触摸键时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上有电通过，电动机反转。

3）当操作者点击“停止按钮”触摸键时，检测到的信号送入可编程控器（PLC）中，线圈上失去电流，电动机停止。

控制系统主控制电路图

第4章

软件的设计

4.1PLC的I／O分配表

I/O分配表

类别

组件

PLC组件

作用

输入

SB1

X001

停止控制按钮

SB2

X002

正转控制按钮

SB3

X003

反转控制按钮

SB4

M000

触摸屏停止触摸键

SB5

M001

触摸屏正转触摸键

SB6

M002

触摸屏反转触摸键

输出

KM0

Y000

电动机正转接触器

KM1

Y001

电动机反转接触器

内部继电器

M003

触摸屏指示：

停止/运行

D000

触摸屏指示：

停止/运行/故障

4.2PLC的I／O接线图

4.3PLC控制程序流程图

N

Y

Y

N

N

N

Y

Y

Y

开始

SB1闭合？

电动机正转

SB1闭合？

电机停止

结束

SB2闭合？

SB2闭合？

电动机反转

SB1闭合？

4.4PLC控制梯形图

过程分析：

参考文献：

[1]孙平主编《电气控制与PLC》高等教育出版社，2004，12；

[2]孙平主编《可编程控制器原理及应用》高等教育出版社，2003，1；

[3]翟彩萍.《plc应用技术（三菱）》.中国劳动社会保障出版社.2009.1

[4]张桂香.《电气控制与PLC应用》.化学工业出版社.2003

[5]任伟宁、李平、王珏.《可编程控制器应用技术》.海洋出版社.1999

附录

步进程序

0LDM0

1ORX000

2ORY000

3ANIM2

4ANIX002

5ANIM1

6ANIX001

7ANIY001

8OUTY000

9LDM1

10ORX001

11ORY001

12ANIM2

13ANIX002

14ANIM0

15ANIX000

16ANIY000

17OUTY001

18LDY000

19ORY001

20OUTY001

21LDY000

22MOVK0D0

27LDY001

28MOVK1D0

33LDY000

34ANDY001

35MOVK2D0

40END

致谢

在此，我郑重感谢系里给我们提供的这次珍贵的锻炼机会以及俞鹤老师的热情指导与帮助。

在我们遇到困难而无法解决的时候，吴学娟老师给我们提供了很多有用的方案建议，并为我们提供了对我们极为有用的数据；当我们有些问题不懂疑惑时，吴学娟老师也耐心给了我们做了清楚的解释，在此我们表示真挚的感谢。

这次毕业设计我在温习大学所学的内容的同时，学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

以前在上课的时候对于PLC编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段时间的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果，怎么去了解怎么去正确使用PLC编程软件、MicrosoftOfficeVisio等方面都有了很大程度的提高。

通过课程设计，我们学到了很多东西。

通过这次毕业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问题，可以说得是困难重重，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，但总的来说还是圆满的。

感谢所有帮过我们的老师和同学们，他们都很热情帮助我们，为我们提供了他们力所能及的帮助，在此我们对他们表示真挚的感谢。