课程设计说明书

（2016/2017学年第二学期）

课程名称 ： 可编程控制器应用程序设计 题 目 ： 绕线式异步电动机转子串电阻_________ 起动制动控制系统设计 专业班级 ： 学生姓名 ： __ 学 号： __

指导教师 ： 侯帅，安宪军，王静爽 设计周数 ： 两 周

设计成绩 ：

2017 年 6月30 日

目 录

1、课程设计目的......................................................................................................................2 2、课程设计具体要求..............................................................................................................2 3、课程设计正文......................................................................................................................2 3.1 PLC硬件设计...................................................................................................2

3.1.1 S7—200PLC简介.......................................................................................3 3.1.2 方案设计..................................................................................................3 3.1.3原理图.......................................................................................................4

3.2 PLC软件设计..................................................................................................5 3.2.1 系统分析和设计..................................................................................5 3.2.2 系统调试..............................................................................................5 3.2.3 系统实施及程序..................................................................................6 3.3 监控组态软件设计........................................................................................10 3.3.1 监控界面.................................................................................................10 4、课程设计总结...................................................................................................10 5、参考文献...........................................................................................................11

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一.设计目的

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、 掌握组态软件的使用，实现上位机与下位机的通信，了解工业控制的实时监控。

5、 通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程与监控组态课程所获知

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。

二.设计要求

1.异步电动机控制装置设计

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. 异步电动机控制要求：

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。 3. 监控要求：

在完成可编程控制器为下位机的相关程序控制基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。 三. 课程设计正文 3.1PLC硬件设计 3.1.1 S7—200PLC简介

PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，

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用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计,采用循环扫描的工作方式。组态软件是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，为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台和开发环境。 3.1.2 方案设计 ⒈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，分别为正转，反转，控制第一段电阻切除接触器，控制第二段电阻切除接触器，控制第三段电阻切除接触器，控制第四段电阻切除接触器，控制第五段电阻切除接触器，制动闸电源接触器，直流制动电源接触器。按下正转或反转启动按钮，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个延时接通定时器来控制。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，需要一个延时接通定时器，再开始动力制动，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。时间段通过延时接通定时器来控制。正反向接触器以及动力制动接触器之间有互锁。 2.PLC选型及I／O地址分配

⑴PLC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9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 S7—200系列中的CPU224。 (2)I／O地址分配表

模块号 输入端子号 输出端子号 S1 S2 CPU224 S3

输入端地址 输出端地址 I0.0 I0.1 I1.0 Q0.0 Q0.1 Q1.0 Q0.2 Q0.3 Q0.4 说明 正转起动按钮 反转起动按钮 停车按钮 正转接触器 反转接触器 制动闸接触器 第一段电阻R1 第二段电阻R2 第三段电阻R3 功能介绍 启动电动机正转 启动电动机反转 使电动机停车 接通后电动机的正转 接通后电动机的反转 通电松闸 KM1 KM2 KM4 KM5 KM6 KM7 3

KM8 Q0.5 第四段电阻R4 KM9 Q0.6 第五段电阻R5 KM3 Q0.7 动力制动电源 原理图（硬件）

⑴接触器电气控制图

QS FUFU2 FUKM1 KM2 KM4 KM3 F M 3~Y KM5 R1 KM6 R2 KM7 R3 KM8 R4 KM9 R5 动力制动与电动机转子串接

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3.1.3

⑵PLC控制输出输入接线图

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 正反制转转动KM1 KM2 KM3 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 闸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+ KM4 CPU 224 DC24V 正向启动按钮S1 反向启动按钮S2 停止按钮S3

3.2 PLC软件设计 3.2.1 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；9个输出点，分别为正转、反转、制动闸电源、动力制动电源以及控制转子电阻切除的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。

3.2.2 系统调试

当PLC软件程序编制结束且软件调试成功后，进行系统调试。按照正常的控制步骤分阶段将各个控

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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

3.2.3 系统实施及程序 ⑴系统流程图

电动机停车，正向或反向启动 电机在转子串入所有五段电阻情况下启动，制动闸通电松闸 延时 分时段切除五段电阻 按下停车按钮 电机转子串入所有5段电阻断开主电源 消弧一秒 接通定子回路直流电源 延时两秒 切除第一段电阻 延时两秒 切断动力制动电源和制动闸电源

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⑵系统源程序

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3.3.1监控界面

四.课程设计总结

这次课程设计，我们组做的是绕线式异步电动机转子串电阻启动制动控制系统设计。总的来说， 不算难，我们完成了题目要求的基本部分的全部要求，基本部分各单元工作稳定。 每次课程设计，都能学到好多东西。根据课程设计任务书要求，查阅相关资料，画出系统原理图，编制I/O地址分配表，然后编写PLC程序利用实验设备进行调试，以达到设计要求，加上监控，上位机与下位机的通信，结合了两门课程所学。 通过这次设计使我对plc和监控软件个这实用技术有了一个深入的了解,对它的认知度也提高了一个层次。通过这次设计的过程也使我认识到凡事都要认真思考，认真去做，尝试自己去面对，做任何事都需要努力，都需要一个坚持不懈的努力过程。做学问要严谨，不能有丝毫马虎大意。做工程技术的研究工作更要有一颗严谨的心。它培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开发自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，做别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人设计过程，不断地提升自己，从而迈向一个更高的台阶。

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五.参考文献

1．柴瑞娟 陈海霞编.西门子PLC编程技术及工程应用.

2. 林小峰编.可编程序控制器及应用.北京:高等教育出社.1991

3. 邓则名 程良伦等编.电器与可编程控制器应用技术.机械工业出版社.1997.1 4. 汪道辉主编.逻辑与可编程控制系统.北京: 机械工业出版.2001

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课程设计 评 语 课程设计 成 绩 指导教师 （签字） 年 月 日 12

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