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目录
一 控制要求........................................... .........1 二 控制系统设计........................................... ....1
1 基本设计思路...................................................1 2 主电路设计.....................................................2 3 PLC控制系统设计...............................................2
3.1、I/O点数确定及PLC外部接线....................................2 3.2、梯形图的设计与分析...........................................3 3.3、 指令语言的编写..............................................5
三 柜内外安装布置图设计.......................................5
1 元器件的选择...................................................5 2 柜内外安装布置图...............................................6
四 安装接线图的设计...........................................6 五 电动机先后启停控制系统使用说明书........................6
1主要技术指标...................................................7 2使用方法.......................................................7
附录一 元件明细表 附录二 图纸目录表
一、控制要求
通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。其具体控制要求为：
设计一个电气控制系统。该系统由两台三相鼠笼电动机拖动，其控制要求如下：
1. M1的功率5.5KW，可以直接起动，停车时采用反接制动。 2. M1起动20s后，M2直接起动，功率4KW。 3. M2停车后10s，M1自动停车。 4. 起动、停车都要求两地控制。 5. 设置必要的电气保护。
二、控制系统设计 1、 基本设计思路
根据控制要求（1），系统电路共有主电路、信号电路和控制电路等三部分组成。根据M1的起停控制要求，采取直接起动，它是三相异步电动机应用最多的一种起动方式，也是起停方式中最简单、最直接的一种。对于小功率电机这种应用方式占有绝对优势。停车时利用速度继电器采取反接制动，将KV的常开触点作为PLC的输入，接通反接电源电路，此种方法有制动力大，制动迅速的优点。起动后信号指示灯HL1亮，故障时HL3指示灯亮。
根据控制要求（2），M2采取直接启动，利用PLC中定时器TIM00指令达到延时作用。将TIM00的常开触点串入M2的起动回路中，延时20秒动作后M2起动。起动后HL2指示灯亮，故障时HL4指示灯亮。
根据控制要求（3），利用按钮断开M2电动机的回路，并令TIM01此时开始定时，将TIM01的常闭触点串入M1的起动电路中，延时时间为10s，TIM01动作后即可断开M1。
根据控制要求（4），共设4个按钮作为PLC的输入，达到两地起停效果。 根据控制要求（5），主电路中利用熔断器达到短路保护，热继电器达到过载保护。
信号控制回路通常采用220V及以下的电压，本设计采用220的交流电。
2、主电路设计
如图A-1所示为主电路、控制电路图，分别用接触器KM1、KM2来控制两台电动机的接通和切断；用接触器KMf来控制电机M1反接电源的接通和切断；用熔断器FU1、FU2作为电机的短路保护；用热继电器FR1、FR2作为电机的过载保护。
3、 PLC控制系统设计
3.1、I/O点数确定及PLC外部接线 （1）输入点数确定
本设计共需4个电机起停按钮，SB1、SB2、SB3、SB4； 2个M1、M2电机的热保护触点FR1、FR2；1个速度继电器触点KV，所以共需7个输入点。 （2）输出点数确定
占用输出点数的有2个M1的控制接触器KM1、KMf；1个M2的控制接触器KM2；1个M1正常运行指示灯HL1，1个M2正常运行指示灯HL2，1个M1故障指示灯HL3，1个M2故障指示灯HL4，1个PLC上电指示灯HL5；故一共需8个输出点。
综上所述：可统计出现场输入信号共7个，输出信号共8个，故所选PLC型号为ORMON C20P。它可以实现12点输入，8点输出的控制，适合本系统的控制，而且为以后的扩展留有一定得裕量。
PLC的I/O分配表如表1所示：
表1 I/O分配表
输入 输出
现场信号 M1手动起动按钮SB1 M1手动起动按钮SB2 M2手动停机按钮SB3 M2手动停机按钮SB4 M2热保护触点FR2 M1热保护触点FR1 M1速度继电器触点KV
PLC地址 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006
现场信号 M1接触器KM1 M2接触器KM2 M1反接制动接触器KMf M1正常运行指示灯HL1 M2正常运行指示灯HL2 M1故障指示灯HL3 M2故障指示灯HL4 PLC上电指示灯HL5
PLC地址 0500 0501 0502 0503 0504 0505 0506 0507
输入输出点数确定后便可以得到PLC的外部接线图，如图A-1-3所示。图中各接触器及指示灯均采用交流220V电源供电。 3.2、梯形图的设计与分析
PLC具体的输入输出对应关系如表1 I/O分配表所示，梯形图如图A-1-2所示。
1. M1的功率5.5KW，可以直接起动。
为了表达简洁，用“ON” 表示触点为闭合状态，用“OFF”表示触点为断开状态。M1的两个起动按钮SB1、SB2分别用输入继电器常开触点0000、0001表示，当两个按钮任意一个按下时，0000或0001为ON，输出继电器0500得电，0500常开触点为ON，使接触器KM1得电， M1起动。
2. M1起动20s后，M2直接起动，功率4KW。
M1起动后，0500常开触点为ON，PLC内部定时器TIM00得电，20s后TIM00常开触点为ON，输出继电器0501得电， 0501常开触点为ON，继而接触器KM2得电，，M2起动。
3. M2停车后10s，M1自动停车，M1停车时采用反接制动。
M2的两个停机按钮SB3、SB4分别用常闭触点0002、0003表示，速度继电器KV常开触点用PLC输入继电器0006的常开触点表示。当两个按钮任意一个
按下时，0002或0003常闭触点为OFF，输出继电器0501失电，接触器KM2失电，触点0501复位，M2停机。此时0002或0003的常开触点为ON，PLC内部辅助继电器1000得电并自锁，同时使定时器TIM01得电，10s后TIM01常闭触点为OFF，断开0500回路，KM1失电。
KM1正常工作时KV常开触点0006为ON，当KM1断电后，触点0500复位，常闭触点为ON，输出继电器0502得电，继而使接触器KMf得电，开启反接制动回路。当M1的转动速度接近0时，KV复位，0006由ON变为OFF，断开继电器0502回路，使接触器KMf失电，此时M1停机。
4. 起动、停车都要求两地控制。
SB1与SB2为M1两地起动按钮，功能相同。SB3与SB4为M2两地停车按钮，功能相同。
5. 电气保护及指示灯设置。
热继电器FR1、FR2的常开触点分别用输入继电器0005、0004的常闭触点表示。当M1过载，FR1的常开触点闭合，接通0005，其常闭触点为OFF，输出继电器0500、0502、0501均失电，M1、M2均停机；当M2过载，FR2的常开触点闭合，接通0004，其常闭触点为OFF，输出继电器0501失电，0004的常开触点为ON，接通TIM01,10s后M1停机。
HL1为M1正常运行信号指示灯。当输出继电器0500得电，0500常开触点为ON，输出继电器0503得电，指示灯亮，表示M1正常运行。
HL2为M2正常运行信号指示灯。当输出继电器0501得电，0501常开触点为ON，输出继电器0504得电，指示灯亮，表示M2正常运行。
HL3为M1故障信号指示灯。当输入继电器0005得电，0005常开触点为ON，输出继电器0505得电，指示灯亮，表示M1故障。
HL4为M2故障信号指示灯。当输入继电器0004得电，0004常开触点为ON，输出继电器0506得电，指示灯亮，表示M2故障。
HL5为电源上电指示灯。只要PLC一上电，则1813立即为ON，使输出继电
器0507得电，指示灯亮，表示系统已经得电。 3.3、 指令语言的编写 根据梯形图可得指令语言如下:
LD 0000 ILC
OR 0001 LD 0002 OR 0500 OR 0003 AND NOT TIM01 OR 0004 AND NOT 0005 OR 1000 AND NOT 0502 AND 0500 OUT 0500 TIM 01 LD 0500 #0100 AND NOT 0501 OUT 1000 TIM 00 LD 0500 #0200 OUT 0503 LD 0006 LD 0501 AND NOT 0500 OUT 0504 AND NOT 0005 LD 0005 OUT 0502 OUT 0505 LD NOT 0002 LD 0004 AND NOT 0003 OUT 0506 AND NOT 0004 LD 1813 IL OUT 0507 LD TIM00 END OR 0501 AND NOT 0005 OUT 0501
三、 柜内外安装布置图设计 3.1 元器件的选择
（1） 接触器的选择
假设cosφ=0.9，当P=5.5KW，U=380V时由P=1.732UIcosφ得：I=P/（1.732Ucosφ）≈9.29A；当P=4KW，U=380V时算得I=6.75A。接触器线圈的额定电压为220V，故所选接触器的型号为CJ10-10，数量为3个。
（2）热继电器的选择
由于功率大于4KW的电机绕组多为三角形接法，所以应该选用具有断相保护功能的热继电器。因为电机M1的额定电流约为9.29A，即热元件的动作电流为9.29A，故选用的热继电器FR1型号为JR16-20/3D，热元件的额定电流为11A，并将其整定为9.29A；M2的额定电流约为6.75A，故选用的热继电器FR2型号为JR16-20/3D，热元件的额定电流为9A，并将其整定为6.75A。 （3）熔断器的选择
电机M1的额定电流约为9.29A，M2的额定电流约为6.75A，故选择熔断器FU1型号为RL1-15，熔断器额定电流为15A，熔体电流为10A；选择熔断器FU2型号为RL1-15，熔断器额定电流为15A，熔体电流为10A。 （4）控制柜的选择
由于控制柜内及面板上所安装的元器件均比较少，选用标准柜即浪费空间又不经济，不符合实际，所以控制柜选用非标准柜，其外部尺寸为250X220X480（单位为mm）。 （5）其他元器件的选择
指示灯、按钮、速度继电器等元器件的选择型号见附表1。
3.2 柜内外安装布置图
元器件在控制柜内从上到下依次为接触器、熔断器、热继电器、PLC。具体布置图见图A-2-2所示。
四、 安装接线图的设计
安装图若完全按照布置图绘制，则会使安装图过于狭长而很不美观，故隔离开关、熔断器、接触器、热继电器的安装图绘制按照布置图。而PLC则放于右侧，以使图形美观而又不影响读图，整个接线安装图如图A-3所示。
五、电动机先后启停控制系统使用说明书
本系统以PLC为中心控制器件。共有两台三相鼠笼式异步电动机，可以
实现电动机M1的直接起动，电动机M2继M1起动后延时20s自行起动。停机时M2为手动停机，延时10s后M1自动停机，且M1停机时采用反接制动的方式。可以两地控制起停，当电路处于短路或过载情况时均会自行停机。
1.主要技术指标：
额定电压和频率：380V/220V；50HZ
2.使用方法：
① M1起动：SB1、SB2为M1起动按钮，按下任意一个M1即可起动，20s后M2起动。
② M2停机：SB3、SB4为M2停机按钮，按下任意一个M2即可停机，10s后M1停机。
本文来源：https://www.wddqxz.cn/aedfad64fd4733687e21af45b307e87101f6f8ba.html
2022-07-10
