PLC控制三项异步电机正反转控制 11500

1、PLC控制三项异步电机正反转控制学 院：信息工程学院专 业：学 生 姓 名： 学 号：指 导 教 师：姓名指导老师职称：职称二一八年五月声 明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 签 名： 日 期： 摘 要随着时代不断的发展，在实际生产过程中，尤其是在工业制造领域，对于机械设备以及操作技术的要求越来越严格，一般需要机械可以达到对向的运动，例如生活中常见的传送带的传输过程、电梯的上下运动

2、以及汽车的前进与后退等运动，都需要借助正反两个不同方向的动力装置，才能够实现。工业发展的初期，动力装置仅仅只能够借助传统的手闸扳斥，通过改变电场力的方向与大小，才能够实现电机的反转运动，传统和常规的控制方式存在可靠性差，动作灵活度不够等缺陷。可编程控制器是一种基于继电器控制并整合了其他一些先进的设备以及相关软件系统所构建的一种新型控制器。例如常用到的设备以及软件有：微型电动机、传输电路、信号接收器以及相关控制软件等。相比于传统的控制器系统来说，新型控制器主要存在以下特点：反应灵敏、安全性能高、稳定性较强、适用范围广以及维护性较容易等。本文以三相异步电动机为控制对象，引入PLC控制技术，分析并设

3、计出了凭借PLC为核心的电机正反转控制系统。文章从不同的角度详细阐述了此系统的开发历程以及所用的技术、设备等，并且借助相关理论知识评估了系统的各方面性能。关键词：可编程控制器；工控设备；正反转控制IIIAbstractAbstractIn today's industrial production, it is often required that the moving parts of machinery and equipment be able to move forward and backward in both directions, such as the need f

4、or forward and backward conveyance of conveyors, the rise and fall of elevators, etc., which are usually electrically driven by electric motors Therefore, it is often necessary to realize the positive and negative control of the motor.From the initial manual replacement FireWire, knife, down switch

5、to the use of contactors and control, can change the phase of the motor power supply, to change the direction of rotation of the motor magnetic field, so that the motor to change steering. But the traditional and conventional control methods exist poor reliability, lack of action and other defects.

6、Programmable controller is a new type of industrial control device based on relay control and integration of computer, automatic control and communication technology. Compared with traditional relay and contactor control system, PLC controller has the advantages of fast control speed, reliability an

7、d flexibility.In this paper, three-phase asynchronous motor as the control object, the introduction of PLC control technology, analysis and design of the PLC control of the three-phase asynchronous motor forward and reverse control system. From the PLC selection, to the control system hardware and s

8、oftware design analysis, the final demonstration of the feasibility of the design program.Key Words: Programmable Logic Controller; Industrial equipment; Positive and negative control目 录第1章 PLC控制技术概述11.1 PLC特性分析11.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较11.1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较11.1.3 PLC特点21.2 PLC控制技术的应用现状31.2.1 可编程控制器的

9、市场状况31.2.2 可编程控制器的应用范围31.3 PLC的工作原理41.3.1 输入部分41.3.2 控制部分41.3.3 输出部分5第2章 三相异步电动机结构与电路设计72.1 三相异步电动机的基本结构72.1.1 定子基本结构72.1.2 转子基本结构82.2 三相异步电动机的工作原理82.3 三相异步电动机正反转控制的电路设计10第3章 三相异步电动机正反转的PLC控制设计123.1 系统的硬件设计123.1.1 系统的I/O分配123.1.2 系统的流程图123.1.3 系统的PLC选型123.2 基于PLC的的正反转控制系统的整体方案设计143.3 系统的软件设计143.4 系统

10、整体方案的可行性分析153.4.1正转启动153.4.2反转启动163.4.3停机制动16第4章 总结与展望194.1 总结194.2 展望19参考文献21致 谢23附录A 磁力解析模型子函数24在校期间发表的学术论文与研究成果25毕业论文相似性检测报告26 第1章 PLC控制技术概述1.1 PLC特性分析新型可编程控制系统的设计初衷是为了妥善处理相关复杂的操作要求以及操作环境，其具体的运行原理是借助不同功能的I/O接口，进而来控制设备以不同的指令运行的一种新型技术手段。其相比于传统的控制技术来说，其特征为2：1.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较在PLC出现之前，电气控制一直广泛使用价

11、格较低的继电器，如表1.1所示。表1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较比较项目继电器逻辑控制系统PLC控制逻辑接线逻辑，体积大，接线复杂，修改困难存储逻辑，体积小、连线少，控制灵活，易于扩展控制速度通过触点的开闭实现控制作用，动作速度为几十毫秒，易触点抖动存储逻辑，体积小、连线少，控制灵活，易于扩展限时控制由时间继电器实现，精度差，易受环境、温度影响由半导体电路实现控制作用，每条指令执行时间为微秒级，不会出现触点抖动触点数量4-8对，易磨损任意多个，永不磨损工作方式并行工作串行循环扫描设计与施工设计、施工、调试必须顺序进行，周期长，修改困难在系统设计后，现场施工与程序设计可同时进行，周期短

12、，调试、修改方便可靠性与可维护性寿命短，可靠性与可维护性差寿命长，可靠性高，有自诊断功能，易于维护功能，易于维护价格使用机械开关、继电器及接触器等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较高1.1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较PLC是采用微电子技术制作的，他和微型计算机的构造相似，如二者都有中央处理器、ROM、RAM以及输入和输出，但是PLC采用了一定的抗干扰技术，加上丰富的扩展模块，提高了它的可扩展能力，这使得PLC更能适应工业控制，PLC与微型计算机的特点比较见表1.2。表1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较比较项目微型计算机PLC应用范围科学计算、数据处理、通信等工业控制使用环

13、境在一定温度、湿度的室内工业现场输入/输出与主机采用微电联系，没有光电隔离，没有专用的I/O接口控制强电设备，有光电隔离，有众多的I/O接口程序设计程序语言丰富，有汇编、BASIC等。语句复杂，需专门计算机的硬件和软件知识一般为梯形图语言，易于学习和掌握系统功能具有较强的操作系统自诊断、监控等工作方式中断方式循环扫描及中断方式可靠性抗干扰能力差，不能长期运行可靠性高，抗干扰能力强，长期运行体积与结构结构松散，体积大，密封性差结构紧凑，体积小；外壳坚固，密封1.1.3 PLC特点由以上可以看出PLC有以下六大特点。(1)抗干扰强，可靠性高就信息指令的输出与输入过程来说，在此系统中主要借助的是光电

14、耦合器来进行的，除此之外，此系统还借助了多种滤波电路抑制干扰信号；软件方面：设置了“看门狗”、故障检测和故障诊断等程序，能够检测系统是否正常工作，当系统发生故障时能发出报警信号以及做相应的处理。即使在极为恶劣的环境下PLC也能够安全可靠的运行3。(2)功能多，扩展容易，使用方便PLC的系列化产品配合配套的软件可灵活搭配能满足各种不同要求的控制系统，加上相应的扩展单元即可完成扩展。通过修改存储器中的程序来适应实际生产中的变化，如设备的更新换代、控制精度的提高、需新的功能等，修改便捷。(3)编程简单此控制系统的编辑语言非常的具体，非常容易理解。相比于传统抽象性的编辑语言，此系统的编辑语言更加的直观

15、，能够快速学会。(4)维护方便经过多次试验测试发现，PLC存在非常卓越的的自我诊断功能，它不仅能够将系统故障显示在界面上，使得技术人员能够迅速找到故障位置，进而进行修复，还能够对简单的故障进行自我修复。(5)设计、施工周期短PLC具有很强的兼容性，能够适用于不同的操作平台，允许多项作业同时进行，有效地缩短了设计时间，减少了设计成本。(6)容易实现机电一体化PLC的结构紧凑，体积小，重量轻，可靠性高，易于制造机电一体化产品。1.2 PLC控制技术的应用现状1.2.1 可编程控制器的市场状况(1)国际市场由于可编辑控制系统存在以下特点：安全高效、适应性强、性能稳定以及造价低廉等，因此被广泛的应用于

16、工业生产领域中，并取得了卓越的成果。目前，生产PLC的厂家有许多，但是比较有名的只有几位，如美国AB公司、日本OMRON公司、德国SIEMENS公司、法国SCHNEIDER公司等。凭借国际权威部门给出的相关数据可知，目前就PLC的生产企业来说，实力最为雄厚的莫过于美国的SIEMENS公司，将近拥有0.3的市场占有率；而屈居亚军的是AB公司，将近占0.18的市场份额；第三位是SCHNEIDER公司，约占0.12的市场份额，剩下的被包括OMRON公司在内的近200家PLC厂商所瓜分4。(2)国内市场由于种种条件的限制，我国直到上世纪八十年代才开始研究PLC技术，因此发展水平远远落后于西方发达国家，

17、而在一些关键技术方面差距更为巨大，如远程通讯I/O技术、智能模块技术、可编程控制器的大规模生产技术等。在大、中型PLC中，几乎全是进口的，主要有美国的AB公司、GE-FANUC公司、德国的SIEMENS公司、法国的SCHNEIDER MODICON公司、日本的OMRON公司5。1.2.2 可编程控制器的应用范围就新型控制器的应用范围来说，几乎涉及到了工业生产的各个方面：例如电力、电信、采矿、建材、食品、造纸、军工、家电等领域，不仅提供了更加复杂、智能、稳定的控制，还提高了经济效益6。下面列举了一些可编程控制器的部分应用实例。(1)汽车行业：喷漆室空调温湿度自动控制，机械手自动焊接控制，传送带移

18、送自动控制等。(2)钢铁加工与制造领域：铁水的倾倒、设备的升高、闸门的关闭以及成品的切割等。(3)食品行业：包装机自动包装控制，搅拌机智能搅拌自动控制，原料配比的自动控制，发酵罐过程控制等7。(4)化学工业：化工流程控制，煤气燃烧控制，化学水净化控制，反应槽等。(5)轻工业：塑料注塑机成型机的自动控制，贴牌机的自动控制等。(6)电力工业：水塔水位远程自动控制，变频器、软启动器的自动控制等。(7)混凝土的制成：设备的转动、材料的倾倒以及设备的下放等。(8)机械工业：工业机械手自动控制，物流输送带智能分配控制，电解电镀生产线自动控制等。(9)公用事业：商场、小区电梯的智能控制，消防反馈联锁控制，电

19、视台转播控制，演唱会灯光控制等。(10)交通运输业：十字路口交通灯控制，汽车发电机转速校验等。综上所述，可控制系统的适用范围非常的广泛，几乎涵盖了人们生活以及工业生产的方方面面，因此可以毫不夸张地说，新型可控制系统具有无与伦比的发展前景。1.3 PLC的工作原理就PLC的内部构造来说，主要存在以下三个部分：(1)输出电路；(2)内部控制电路；(3)输入电路，如图1.1所示。1.3.1 输入部分通过对PLC内部构造的深入探析发现，其输入电路还涵盖以下三个子模块：(1)接线端子；(2)输入继电器；(3)连接电路等，操作员将指令通过输入面板输入，然后输出至下面的控制电路。1.3.2 控制部分此部分电

20、路可以被认为是整个系统最为核心的装置，信息指令的处理、分析，都在在此部分进行的。指令在经过解码器进行代码转换之后，传输至下面的输出电路。1.3.3 输出部分此部分的主要功能就是输出有上述处理中心所得到的信息处理指令，此部分连接了外部驱动装置，只要指令正确，设备就会运作，能够满足工作的需要。图1.1 PLC的等效工作电路PLC之所以具有异常卓越的功能，一部分原因是由于其独一无二的运行方式，它采用的是周期循环扫描的途径，来进行运作，详见下图1.2。 图1.2 PLC的工作过程示意图从图1.2我们可以看出PLC的工作过程可分为以下几个部分。(1)输入刷新阶段在进入刷新的阶段过程中，PLC将它收集到的

21、所有输入端子的各种信息按照既定的顺序逐个编辑，直到收集完所有信息后再将已经收集到的输入信号储存到输入映像寄存器里面。(2)程序执行阶段当执行用户编写他所需的程序的过程中，PLC将运行它其中的中央处理器，并按照一定的程序对用户正在编写的程序进行扫描。如果扫描的结果是用户编写的程序是梯形图的时候，PLC的CPU会先从程序最靠前的也就是第一行最靠左的扫描，然后依次往右边扫描，然后扫描第二行的最左边，以此类推。在扫描过程中会按对用户编写的程序进行逻辑运算，运算结束后判断是否执行用户所编写的对应的功能程序；或者将相应的状态输出到对应的线圈。在这一阶段中，PLC每次扫描对用户所编写的程序后所得到的相关中间

22、的状态总会在最短的时间内，存储到它们对应的映像寄存器当中，这样带来的益处就是在后面扫描这些指令的过程中，能够以最快的读取速度来获取该文件的既定的状态信息8。(3)输出刷新阶段按照上面的步骤逐个完成以后，即将用户编写的程序执行之后，就进入了输入刷新阶段。在这一阶段，PLC中的中央处理器会将它所收集整理的存储状态信息传递给输出锁存器，之后由输出锁存器将通过与它相对应的输出电路来完成对外部机械设备的控制过程。第2章 三相异步电动机结构与电路设计日常生活中所接触到的电机基本上都是交流电动机，而这其中最多的交流电动机就是三相异步电动机，这是由它独特的结构所决定的，因为它在结构上要比其他种类的电动机要简单

23、。而且能够长时间可靠地运行，单价也更便宜、维护周期长，在很多地方被大量采用，如：机床工作台的电机、传送带电机、工业空调的送风机电机、小功率的通风机等9。2.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本组成部件如图2.1所示。图2.1 三相异步电动机的组成部件图由上图2.1可以看出，三相异步电动机的核心部件是：固定的定子和旋转的转子。2.1.1 定子基本结构定子顾名思义它是固定不动的，它是由三个主要部件构成的，分别是定子铁心、经线圈绕制成的定子绕组、用于固定的基底。(1)定子铁心：定子铁心也属于电机磁路的一种，通过铁心片的内槽来内嵌定子绕组。为降低铁心中的损耗，通常所采用的铁心是由足够数量的

24、硅钢片经过叠装工艺处理得到的，并在其表面涂加一层绝缘材料，在经过铁心片里面的空槽来嵌入定子进行绕组。(2)定子绕组：它的工作原理是将定子铁心空槽里的嵌入的线圈按一定的规律和方式连接在一起的，在通入三相对称交流电的过程中生成一个理想的旋转磁场。(3)机座：它的主要作用是将定子绕组和定子铁心固定住，同时为体内的转子提供支撑作用，并对整个电机起到保护的作用。2.1.2 转子基本结构转子作为电动机的核心部件，是电动机内的唯一转动零件，它的基本结构和定子很相似，核心部件也是有三个部分组成：转子铁心、转子绕组以及起散热作用的风扇。(1)转子铁心：作为电机磁路的另一种铁心，同时由铁心片的内部空槽经过嵌入金属

25、导线来连接转子绕组的。与上面介绍的定子铁心一样，它也由足够数量的涂有绝缘材料的硅钢片为材料经过叠装的工艺制得到的。(2)转子绕组：在转子中形成的旋转磁场中，转子在不断的转动过程中会不断地切割旋转磁场，故而能够产生所需的感应电流，也就是电动势，由此也就产生了电磁力矩，这就是电机转起来的原因。(3)风扇：用于冷却电动机。2.2 三相异步电动机的工作原理当动力电也就是三相电源通过三相定子绕组后，一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场也就孕育而生了，旋转磁场一直旋转，其转速为n1，转子最初是静止的，因此转子就会切割定子绕组的旋转磁场而产生感应电动势。短路环起到连接转子两端的作

26、用，在切割旋转磁场的过程中产生感应电动势的作用下，转子作为导体将会在电动势的作用下产生感应电流，感应电流的方向和旋转磁场中产生的感应电动势一致10。转子在定子磁场中作用下，载流导体会受到电磁力的作用，这样就会使转子轴产生的电磁矩作用于转子，以此来带动转子旋转，旋转的方向和最先产生的旋转磁场的旋转方向是相同的。图2.2 三相异步电动机的机械特性曲线下面对三相异步电动机的运行机理进行了总结：将电动机接入三相动力电源后，会使电动机里的定子产生一个方向固定的旋转磁场，转子绕组在转子轴带动下做切割旋转磁场运动，这一过程的结果就是在转子绕组中产生了感应电流，定子旋转磁场作用于转子的载流导体从而再产生一个电

27、磁力，这将会在电动机转轴上产生电磁转矩，电动机由此获得动力老是旋转。而且电动机在之后的转动过程中其转动的方向固定不变和旋转磁场的方向保持一致。三相异步电动机的机械特性曲线如下图2.2所示。从上图我们能够看出有四个特殊点，而这四个特殊点决定了曲线的大致走向，同时也反应了电动机的运行状态，下面就从4个点进行分析。(1)T=0，n=n0，S=0电动机此时处于理想中的空载状态，此时电动机的转速为理想的空载转速。(2)T=TN，n=nN，S=SN此时电动机处于额定的工作状态，转速和转矩均等于额定值，即T=TN。(3)T=Tst，n=0，S=1此时电动机处于启动工作点，转矩等于起动转矩，即T=Tst。(4

28、)T=Tmax，n=nm，S=Sm此时此刻电动机到达临界工作点，电动机转矩为最大转矩，即T=Tmax。（2-1）上式中的Km为与电机结构有关的常数，为旋转磁场每个级的磁通量，I2为转子绕组电流的有效值，为转子电流滞后于转子电势的相位角。 （2-2）上式中的K为常数，S为转差率，R2位转子每相绕组的电阻，U1为定子绕组的相电压，X20为转子禁止时每相绕组的感抗。再将各个状态点代入得到：（2-3）（2-4）（2-5）上式中的PN为电机在额定工作状态下输出的功率，在实际中通常是以KW为单位，这里将其转化为以W为单位。2.3 三相异步电动机正反转控制的电路设计电动机在实际的生产工作过程中，如何来控制机

29、床工作台的前进和后退呢？这自然是需要通过稳定的、高效率的、便捷的掌控电动机的正反转来实现的。当然传送带的电机的正反转过程，和电梯的上升和下降过程等等这些工艺过程都是这个原理。改变电动机的转动方向的原理是：通过改变接入的电动机内的定子绕组的三相动力电源的方法来实现的，但是并不是改变所有相，只需改变三相中的两相的相序即可。具体来说就是对调电源进线中的其中两相的相序，但是最方便的方法就是采用交流接触器来改变电动机的三相电源中的相序，由此来实现了电动机的正反转控制的11。为确保电机的正常使用，采取以下措施来保护电机。(1)通过硬件联锁的设计即接触器联锁，可以避免误操作等使KM1和KM2同时得电，造成两

30、相电源短路事故而损坏电机。在正向运行电路中加入一个对应的反转接触器的常闭触头这就构成了一个接触器联锁了：采用同样的原理在反向的运行电路中接入一个对应的正转接触器来实现的。这时通过启动按钮SB2，使它闭合，这时电路接通，KM1线圈通电，这就实现了电动机的正转，与此同时，这时候反向运行的电路中，因为KM1的常闭触头的原因使得反转接触器KM2的线圈电路处于断路的状态，线圈中没有电路的通过，因此无法转动，纵使反转接触器因SB3闭合，也不会使电动机由正转转变成反转，这是因为反转接触器线圈仍处于断电状态。当电动机处于反转的状态时，接触器KM2接通，那么线圈就接通了，而在正向运行电路中的接触器KM2触头断开

31、，这样做可以合理高效的避免了两相之间的短路的发生12。(2)人们通过在输入端加入一个电路的方法，利用电流的热效应来避免电动机因过热而烧坏电机，当电机一旦出现电机无法承受的过热状态就会自动切断电动机的主回路，由此来保护电机。电动机过热产生的原因是当机械处于不正常的工作状态时候，比如电路出现故障使得电机超负荷工作时候，这就会导致电动机转速不断下降，绕组中流动的电子势必增大，即电流增大，电机发热。对于过载有时可以分为如下几种：第一种，由于电机过载时间比较长，电动机温度不断升高，并且过载电流较大，最终可以使得电动机的绕组随着时间的不断推移，其开始出现老化，从而影响电动机的寿命，另外还会使得电动机出现自

32、燃的情况；第二种，工作时间较短而出现过载的情况，由于过载电流比较小，因此电动机内部的温度不会超过设定的数值，因此不会对电动机构成较大的影响。(3)加入熔断器在短路时通过熔体熔断切断电路从而保护电路。(4)当出现特殊情况时，一旦导致电动机的电源电压小于设定值的4/5，这时接触器就会处于断电状态，从而电动机的电源就可以被切断，电动机停止工作。能耗制动普遍应用到电动机制动中，其工作的原理：当电动机断开电源之后，选择两个绕组接通直流电，这时能够形成一个静止的磁场。当电动机失电之后，转子在惯性力的作用下，依然会进行转动。在这个过程中，转子可以在磁场中进行切割运动，而感应产生的电流，通过相应的判断标准，能

33、够知道电动机的转动会受到反向的电磁转矩作用，这样电机就快速停止了13。除此之外还可以通过时间继电器KT来实现不同电机的制动，正反转控制线路图如下图2.3所示。图2.3 正反转控制线路图17第3章 三相异步电动机正反转的PLC控制设计3.1 系统的硬件设计3.1.1 系统的I/O分配在系统中一般存在FR，其属于热继电器的触点，停止控制开关SB1以及控制电动机正反转的开关：SB2和SB3；KM1表示输出正转、KM2表示反转、KM3表示制动。系统的输入/输出分配表如下表3.1所示。表3.1 输入/输出分配表端口I/O端子电路器件作用输入I0.0FR过载保护I0.1SB1电机停止按钮I0.2SB2电机

34、正转启动按钮I0.3SB3电机反转启动按钮输出Q0.0KM1正转接触器Q0.1KM2反转接触器Q0.2KM3制动接触器3.1.2 系统的流程图系统的流程大致可分为自检、正转启动、反转启动和停机制动4个主要步骤，系统流程图如下图3.1所示。3.1.3 系统的PLC选型在对PLC进行选择型号的过程中，一般依据PLC的具体功能以及内部构造。另外还要考虑维护的功能以及相应的扩展等情况进行详细的规划。首先输入/输出的点数一般要多于实际值，留有一定量的I/O口方便日后扩展；其次PLC存储容量要长远考虑，假如出现模拟性的数据，这时应该选择容量较大的PLC。在对控制功能进行选择的过程中，一般通过程序以及相应的

35、运算速度等进行选择14。S7-200属于可编程控制装置序列，并且能够适应不同的控制系统。其自身具有较多的功能，比如不仅可以通过独立使用，而且能够适应对控制器共同工作的场合。S7-200特点一般有如下几种：图3.1 系统流程图(1)可靠性比较强；(2)集成度比较高；(3)便于操作；(4)通用性好；(5)适用的范围比较广；(6)能够进行扩展。从而其具有较高的性能，可以使用复杂的场合，进而能够满足不同的性能要求。CPU224结构组成为：14个输入触点、10个输出出点、24个I/O触点。在工作的过程中能够实现7个模块的扩展，扩展之后可以成为具有168个数字量I/O触点，具有六个30kHz的高速计算功能

36、的计算器，并且能够实现从独立的工作，PID控制器一个，具有能够实现通讯以及编程接口RS485，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。对于I/O端子排，在拆卸的过程中比较方便。本次设计基于各方面的综合考虑特采用S7-200中的CPU 224，CPU 224的外部图见图3.215。图3.2 Cpu224外部图3.2 基于PLC的的正反转控制系统的整体方案设计由若干数量继电器组成的传统的继电器控制线路，它们为生产过程中的自动控制提供支持。有的控制系统可能由成百上千个、种类又不相同的继电器构成，这就导致一旦某个继电器的损坏，甚至某个继电器的触点接触不良，就会导致整个系统无法正常工作，达

37、不到原来的控制效果。出现故障后，要进行检查和排除故障又非常困难。而连接如此多的继电器所需的导线是成千上万的，这些继电器的安装又需要众多的继电器控制柜，其在工作的过程中能够产生较大的噪声，而且不便于安装，需要较大的空间。假如需要工作的条件发生改变之后，必须增加相应的控制柜，从而增加工作量，有时需要进行控制系统的重置，这样不能体现经济性的要求16。而采用PLC控制不仅安全可靠、维护方便，随着生产要求、生产工艺、生产环境等发生改变，也能通过扩展接口和修改程序来满足新的控制要求。系统的PLC控制线路图如下图3.3所示。3.3 系统的软件设计本次系统设计的编程语言我采用的是更为直观的梯形图，PLC控制的

38、三相异步电动机正反转控制，无非就是正转启动、反转启动和制动，所以可以将程序分为如下两个程序段：(1)启动；(2)制动。系统的详细梯形图如图3.4所示。图3.3 系统的PLC控制线路图图3.4 系统梯形图3.4 系统整体方案的可行性分析3.4.1正转启动当按下正转启动按钮也就是SB2时，正转接触器KM1的线圈得电，KM1的常开触头闭合，保持KM1线圈一直得电也就是自锁。同时，一次回路的KM1主触头会闭合，电机的正转启动电路形成回路，电机也就能够正转起来，与此同时，由于联锁的存在断开了KM2、KM3的控制回路17。 KM1主触头闭合按下SB2 KM1线圈得电 KM1辅助常开触头闭合KM1自锁 电机

39、正转KM1可以实现辅助常闭触头断开对KM2实现联锁正转启动示意图如下图3.5。图3.5 正转启动示意图3.4.2反转启动当按下反转启动按钮也就是SB3时，反转接触器KM2的线圈得电，KM2的常开触头闭合，保持KM2线圈一直得电也就是自锁。同时，一次回路的KM2主触头会闭合，电机的反转启动电路形成回路，电机也就能够反转起来，与此同时，由于联锁的存在断开了KM1、KM3的控制回路。 KM2主触头闭合按下SB3 KM2线圈得电 KM2辅助常开触头闭合KM2自锁 电机反转KM2可以实现辅助常闭触头断开对KM1实现联锁反转启动示意图如下图3.6。3.4.3停机制动当按下停止按钮也就是SB1时，制动接触器

40、KM3的线圈得电，KM3的常开触头闭合，保持KM3线圈一直得电也就是自锁。同时，一次回路的KM3主触头会闭合，电机的制动电路形成回路，电机也就开始制动，与此同时，由于联锁的存在断开了KM1、KM2的控制回路。 KM3主触头闭合按下SB1 KM3线圈得电 KM3辅助常开触头闭合KM3自锁 电机制动 KM3辅助常闭触头断开对启动联锁KT吸合并计时 KT 辅助常开触点闭合KM3自锁图3.6 反转启动示意图图3.7 停机示意图当达到预定的数值时，时间继电器内部的延时触点就会处于断开状态，这时辅助常开触点处于断开工作模式。当KM3线圈处于失电状态时，其主触点处于断开状态，辅助常开触点能够实现常开，从而电

41、动机完成制动，停机过程示意图如下图3.7所示。第4章 总结与展望4.1 总结从论文的目录开始我就思考了很久，应为这是论文的写作纲要。于是就一个劲地查找资料，翻阅书籍。之后就把目录写了，紧接着把PLC的特点、工作原理、工作过程等都写了。在在这个过程中，我把之前很多的基础知识也巩固了一遍。学会了三相异步电机的正反转控制的接线和操作方法，初步了解了三相异步电动机的基本工作原理、PLC的基本工作过程以及PLC控制技术的优点，熟悉了PLC梯形图编程软件的使用。通过查阅资料、绘制表格、电脑制图等，也锻炼了我的计算机应用水平。然而就在PLC的相关应用中遇到了困难，我查找了资料以后就开始一个劲地看PLC的电气

42、接线图，终于有了些眉目，真准备做的时候遇到插图的问题。很无奈要用CAD来绘图，这就必须重新捡起CAD来画图，就过一段时间的摸索，CAD我终于捡起来了。这个过程中我真的学到了很多，包括电器元件的识别，功能作用，电气图原理以及PLC的原理等，这是我之前都似懂非懂的。其中我也在PLC的实例中更加让我了解了PLC在控制中的强大之处。PLC控制技术的广泛应用随着科技的不断发展，PLC控制技术会得到更加广泛应用，我相信在不久的将来PLC控制技术将遍布各个角落，为设备提供更加高效、可靠的控制。在这个写作的过程中，刚开始我也是怀疑我自己的，不知道自己是否能真正的能够完成好，然而在独立完成论文以后，内心有一种小

43、小的自豪感，感谢那个曾经努力的自己。这给了我很大的启发：一个人只有敢于面对、敢于思考、坚持不懈、脚踏实地的去做一件事，那么在整个自我学习、自我实践、自我超越的过程中一定会有意想不到的收获，而这份经历一定会给我们以后的学习和生活以莫大的勇气和毅力去面对所遇到的困难和挫折。4.2 展望自动售货机随着社会的发展与生活节凑的加快已经越来越受欢迎，渐渐的成为智能城市的重要部分。本论文利用可编程控制器S7-200来设计简易的自动售货机的控制系统，具体从以下几步来实现：(1)通过对自动售货机的简单介绍来明白其工作工程和基本原理，这是为了便于明白一台自动售货机最基本的工作要求，便于决定控制系统所需要达到的目的

44、和要求；(2)简单的介绍可编程控制器的基本组成和工作原理，通过介绍PLC的特点来解释单片机式自动售货机被淘汰的原因。(3)对于未来自动售货机的前景给出合理的猜想，并且对目前较为流行的自动售货机的电子支付手段做出简单的介绍。25参考文献1 R. Ravaud, G. Lemarquand, V. Lemarquand, et al, Discussion about the analytical calculation of the magnetic field created by permanent magnets, Progress in Electromagnetics Research

45、 B, 2009, 11(3): 281-297.2 马野, 袁志丹, 曹金凤. 有限元经典实例分析. 北京: 机械工业出版社, 2012.3 Gent A.N. 橡胶工程-如何设计橡胶配件. 张立群, 田明, 刘力等译, 北京: 化学工业出版社: 2002.4 刘萌, 王青春, 王国权. 橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定, 橡胶工业, 2011, 58(4): 241-245.5 何春明，郑慕桥，楼京俊等.测定橡胶Mooney-Rivlin模型常数的一种新方法, 北京理工大学学报, 1997, 17(2): 142-145.6 王伟, 邓涛, 赵树高. 橡胶Mooney-R

46、ivlin模型中材料常数的确定, 特种橡胶制品, 2004, 25(4): 8-10.7 张春良，梅德庆，陈子辰. 微制造平台振动主动控制研究，浙大学报, 2003, 37(4): 465-470.8 徐登峰.超精密系统中主被动隔振技术的应用及隔振性能测试分析, 功能部件, 2007,(1): 109-111.9 王家胜, 朱思洪. 带附加气室空气隔振器动刚度的线性化模型研究, 振动与冲击, 2009, 28(2):72-76.10 纪春华, 朱煜, 徐登峰. 阻尼孔振荡流态下的动态特性分析, 润滑与密封, 2011, 36(10)：4-7.11 路纯红, 白鸿柏. 新型超低频非线性被动隔振系

47、统的设计, 振动与冲击, 2011, 30(1): 234-236.12 路纯红, 白鸿柏,杨建春等. 超低频非线性隔振系统的研究, 噪声与振动控制, 2010,4: 10-14.13 白晓辉, 白鸿柏,郝慧荣等. 正负刚度并联机构动力学分析及隔振仿真, 制造业信息化, 2009, 11: 87-89.14 张建卓, 李旦, 董申等. 欧拉杆在超低频垂直隔振系统中的应用研究, 机械强度, 2004, 26(3):237-241.15 张建卓, 董申, 李旦. 基于正负刚度并联的新型隔振系统研究, 纳米技术与精密工程, 2004, 2(4): 314-318.16 张建卓, 李旦, 董申等. 新型非线性超低频