案例5三相异步电动机的PLC控制(精)
PLC课程设计五台三相异步电动机循环控制
内容摘要这次课程设计的题目是“五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计”，是通过控制线路能够分别实现五台电动机的单独启停控制和实现要求的循环控制。
实现单独启停主要是通过电磁继电器和中间继电器实现；实现循环控制主要是通过时间继电器的延时启闭控制线路按时间要求通断。
由于控制五台电动机且电动机的执行顺序各有各的特点，一次循环中分四个步骤，每个步骤工作二十秒后换下一个步骤。
这次设计的主要问题是找到运动过程中的逻辑关系，并用各种电器原件实现这种逻辑关系，通过综合分析以后，发现可以通过四个时间继电器，每个继电器工作40s的方式实现控制。
由于电路控制主要是通过继电器接触器控制，因此在PLC编程中主要是用一些简单的、基本的命令。
关键字：时间继电器；接触器；逻辑关系目录第1章引言 (1)1.1设计题目 11.2控制要求.. 11.3设计思路 1第2章系统总体方案设计 (2)2.1设计背景 (2)2.2设计方案 (2)2.3方案比较 4第3章继电接触器控制系统设计 (5)3.1 继电器基本知识 53.1.1 继电器介绍 (5)3.1.2 时间继电器简介 (5)3.1.3 与接触器的区别 (6)3.2 选择元件 63.3 主电路图 63.4 控制电路图 6第4章 PLC控制系统设计 (8)4.1 PLC基本知识 (8)4.1.1 PLC简介 (8)4.1.2 PLC工作原理 (8)4.1.2 与继电器接触器控制系统的比较 (9)4.2系统控制要求分析设计 (9)4.2.1 PLC控制方案设计的特点94.2.2 工作流程图124.2.3 主电路设计.114.2.4 PLC控制系统设计.124.2.5确定PLC类型124.2.6 确定I/O信号数量、分配及编号134.2.7 PLC端子接线图 134.2.8 控制程序编制15结论 (19)设计总结 ......................................................... .20致谢. (21)附录 (22)附录（一）指令表22参考文献 ......................................................... .25第1章引言1.1设计题目五台三相笼型异步电动机顺序控制系统设计1.2控制要求：1.有五台电动机顺序循环控制，控制时序如表 1-1所示：2.系统可以自动循环启动3.每台电动机可单独启停控制1.3设计思路根据控制要求，要实现五台电动机的循环控制，每台电动机还可以独自启动和停止。
任务三 三相异步电动机正反转循环运行的PLC控制
（二）设备与器材
表1-22 设备与器材
序号
名称
符号
型号规格
数量 备注
1
常用电工工具
十字起、一字起、尖嘴钳、剥线钳 等
1
2
计算机（安装GX Works3编程 软件）
3
三菱FX5U可编程控制器
PLC
FX5U-32MR/ES
4
三相异步电动机正反转循环运 行控制面板
5
三相异步电动机
6
以太网通信电缆
M
WDJ26，PN=40W，UN=380V， IN=0.2A，nN=1430r/min，f=50Hz
2）学会用三菱FX5U PLC的顺控程序指令编辑三相异步电动机正反转循 环运行控制的程序。
3）会绘制三相异步电动机正反转循环运行控制的I/O接线图。 4）掌握FX5U PLC I/O接线方法。 5）熟练掌握使用三菱GX Works3编程软件编辑梯形图程序，并写入 PLC进行调试运行。
11
项目一 任务三 三相异步电动机正反转运行运行的PLC控制
MPS
栈存储器的第一层， 之前存储的数据依次
下移一层
读取堆栈第一层的 MRD 数据且保存，堆栈内
的数据不移动
读取堆栈存储器第
MPP
一层的数据，同时该 数据消失，栈内的数
据依次上移一层
梯形图表示
FBD/LD表示
ST表示
目标元件
ENO:=MPS(EN);
ENO:=MRD(EN);
无
ENO:=MPP(EN);
对于FX5U PLC默认情况下，16位计数器的个数为256个，对应编号为C0 ～C255；32位超长计数器个数为64个，对应编号为LC0～LC63。
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。
利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。
本文介绍了PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的设计，说明了系统的控制策略和工作原理，探讨三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制。
1、PLC在三相交流异步电动机变频调速系统设计三相交流异步电动机变频调速系统，以可编程序控制器PLC 作为核心控制部件，通过速度传感器将电动机的转速信号传给PLC, PLC经过控制规律的运算后，给出控制信号，改变电动机输入电压的频率，来调节电动机的转速，从而构成了一个闭环的速度控制系统。
如图1 所示。
2、三相异步电动变频器电路连接的要点2.1变频器前面一定要加接触器输入侧接触器的作用。
一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。
a. 可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。
b. 发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。
另外，当控制系统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。
2.2变频器与电动机之间是否接输出接触器并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。
a. 当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。
因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。
b. 必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。
另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。
通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。
PLC控制系统编程与实现课件任务五三相异步电动机正反转控制系统编程与实现
PLC控制系统编程与实现任务提出任务目标相关知识任务分析任务实施任务训练任务五三相异步电动机正反转控制系统编程与实现会运用“经验设计法”来设计三相异步电动机正反转控制系统梯形图程序，能够熟练运用编程软件进行联机调试。
1.了解经验设计法的一般步骤。
2.了解联锁控制的意义，并掌握PLC联锁控制的设计要点。
3. 掌握堆栈操作指令的应用。
二.任务目标(1) PLC联锁控制在生产机械的各种运动之间，往往存在着某种相互制约或者由一种运动制约着另一种运动的控制关系，一般均采用联锁控制来实现。
图2-6联锁（互锁）控制梯形图互锁控制方式经常用于控制电动机的减压起动、正反转、机床刀架的进给与快速移动、横梁升降及机床卡具的卡紧与放松等一些不能同时发生运动的控制。
⑵堆栈操作指令表2-5 堆栈操作指令的格式及功能指令名称语句表STL功能操作码操作数栈装载与指令（电路块串联指令）ALD 无将堆栈中第一层和第二层的值进行逻辑与操作，结果存入栈顶，堆栈深度减1栈装载或指令（电路块并联指令）OLD 无将堆栈中第一层和第二层的值进行逻辑或操作，结果存入栈顶，堆栈深度减1逻辑推入栈指令LPS 无复制栈顶的值并将其推入栈，栈低的值被推出并丢失逻辑读栈指令LRD 无复制堆栈中的第二个值到栈顶，堆栈没有推入栈或弹出栈操作，但旧的栈顶值被新的复制值取代逻辑弹出栈指令LPP 无弹出栈顶的值，堆栈的第二个值成为栈顶的值堆栈操作指令编程举例例1 电路块串联指令编程假定输入I0.0常开与I0.1常闭并联，I0.2常开与I0.3常开并联，并联后再串联输出到Q0.0。
图2-7 逻辑块“与”操作编程举例假定输入I0.0常开与I0.2常开串联，I0.1常闭与I0.3常开串联，串联后再并联输出到Q0.0。
图2-8 逻辑块“或”操作编程举例假定某逻辑控制梯形图程序如图2-9a所示，则与此对应的语句表指令如图2-9b所示。
图2-9 逻辑堆栈操作指令编程举例经验设计法也叫做试凑法。
基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制
基于Plc控制电机调速实验报告电控学院电气0904班李文涛07 —、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。
要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。
三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一个、导线若干三、实验各部分原理：1．实验主要器件原理1)光电编码器：光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
2）变频器：I原理概述变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。
变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。
矢量控制：U/f控制方式建立于电机的静态数学模型，因此，动态性能指标不高。
对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方式。
矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。
由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，这种控制方式被称为矢量控制（Vectory Control）。
三相异步电动机正反转控制电路设计(继电器、PLC)
摘要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。
本文设计系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它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，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它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：三相异步电动机；PLC；可编程控制；梯形图目录摘要 (I)引言 (1)1PLC基础的知识 (2)1.1关于PLC的定义 (2)1.2PLC的工作原理 (2)1.3PLC的应用领域 (3)1.4PLC的发展趋势 (4)2三相异步电动机的PLC控制 (5)2.1三相异步电动机正反转控制电路的特点 (5)2.1.1三相异步电动机正反转控制电路的主控制电路 (5)2.1.2按钮接触器联锁的正反转控制电路特点及应用分析 (5)2.2交流接触器的正反转自动控制线路工作过程 (6)2.3PLC的选择 (7)2.4三相异步电动机使用PLC控制优点 (7)2.5输入输出定义 (7)2.6输入输出接线图 (8)参考文献 (10)引言电动机的正反转控制大量应用于工业生产当中，而快速准确安全的控制更能够保证生产的安全可靠和产品的品质。
PLC控制三相异步电动机实现正反转，其运行性能更好，且在满足上述需要的前提下还可节省各种材料。
生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向运动。
如机床工作台的前进与后退起重机的上升与下降等,这些生产机械要求电动机能实现正反转控制。
改变通入电动机定子绕组的三相电源相序,即把接入电动机的三相电源进线中的任意两根对调,电动机即可反转。
基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制
基于Plc控制电机调速实验报告电控学院电气0904班李文涛0906060427—、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。
要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。
三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一个、导线若干三、实验各部分原理：1．实验主要器件原理1)光电编码器：COM01030002040CH光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
2）变频器：I原理概述变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。
变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。
矢量控制：U/f控制方式建立于电机的静态数学模型，因此，动态性能指标不高。
对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方式。
矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。
三相异步电动机的PLC控制
技能训练三相异步电动机的PLC控制工程实际中的PLC控制系统总是比拟复杂的，作为其中的根本环节，三相异步电动机的几种典型控制回路常见于PLC控制系统中。
本模块详细讲述了几种三相异步电动机的PLC 控制电路硬件构造及实用程序，并通过三相异步电动机星形－三角形启动实训，让读者进一步掌握简单PLC控制系统的开发运用。
第一局部教学要求一、目的要求①学习PLC在三相异步电动机控制电路中的运用情况②通过例如，掌握PLC控制程序编制技巧③了解常用PLC编程软件的根本运用，培养简单PLC控制系统的开发能力三、教学节奏与方式四、成绩评定三相异步电动机各种控制电路，是工业控制系统中使用最为普遍的根本环节。
本模块对三相异步电动机点动-长动、正转-反转、顺序启动等几种常见PLC控制电路进展讨论，每一种电路均给出了与之对应的继电-接触器控制电路，两种电路中的所有按钮及输出接触器均采用一样的代号，以方便读者对照理解。
一、三相异步电动机点动-长动控制回路1.点动-长动控制电路接线图图9-1〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制I/O接线图，图9-1〔b〕是与之对应的继电器接触器控制电路。
〔a〕PLC控制I/O接线图〔b〕继电器接触器控制电路图9-1点动-长动控制电路接线图2.梯形图及指令表程序图9-2〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制梯形图程序，图9-2〔b〕是与之对应的指令表程序〔a〕梯形图程序〔b〕指令表程序图9-2 三相异步电动机点动-长动PLC控制程序3.编程元件的地址分配输入输出继电器地址分配，如表9-1所示。
表9-1 输入输出继电器的地址分配表4.操作要求①在停顿状态，按下点动按钮SB2，电机运转，松开SB2，电机停顿；②在停顿状态，按下长动按钮SB3，电机运转，松开SB3，电机仍保持运转； ③按停顿按钮SB1，电机停转。
5.简要说明程序中用到了通用辅助继电器M0，其作用与继电-接触器控制电路中的中间继电器极为相似。
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案例五三相异步电动机的PLC控制一、学习目的
1．熟悉电机正反转启动的控制原理
2．掌握编制PLC程序的步骤和方法
3．熟悉PLC控制系统的接线
4．培养解决问题的能力
二、设备及器件
●配备FX3U-32M型PLC的实验装置一套
●SC-09电缆1根
●电脑1台
●GX Developer编程软件一套
●电机控制模块1套
三、实验原理
系统设有正转启动、反转启动、停止按钮各一个。
正反转启动控制要求：
（1）按下正向启动按钮，再松开，KM1线圈得电，电动机M启动正向运转。
按下停止按钮，再松开，KM1线圈失电，电动机M停转。
（2）按下反向启动按钮，再松开，KM2线圈得电，电动机M启动反向运转。
按下停止按钮，再松开，KM2线圈失电，电动机M停转。
需要短路和过载保护。
四、I/O分配表
表7-1 正反转控制I/O分配表
五、I/O接线图
图7-1实际I/O 接线图 图7-2 模块I/O 接线图
注意事项：
（1）先将PLC 的电源线插进PLC 正面的电源孔中，再将另一端插到220V 电源插板。
（2）将电源开关拨到关状态，严格按图7-2所示接线，注意24V 电源的正负不可短接，电路不要短路，否则会损坏PLC 触点。
（3）由于图7-2中输入、输出电源都是直流24V ，两个电源可以共用一个。
六、梯形图
图7-3 正反转梯形图
SB2
SB3
SB2
SB3
FX3U
FX3U。