PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

PLC控制交流异步电动机正反转实验报告（共10篇）

篇1：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

丿胡證段工孝 P 屯 Hunan Institute of Science and Technology 实验总结报告 题目：

PLC 控制交流异步电动机正反转 学院：

信息与通信工程学院 指导老师：

涂兵老师 专业：

自动化 班级：级自动化 2Bf 学号：

14112101440 姓名：

魏龙

序号：

PLC 控制交流异步电动机正反转 实验目的 1、学会用可编程序控制器实现交流异步电动机正反转过程的变成方法, 反转进行接线； 2、加深对 PLC 控制系统的各种保护、自锁、互锁等环节的理解； 3、学会分析并排除控制线路故障的方法； 4、能进行软件和硬件的调试，熟悉实验设备的操作； 5、能自行设计带有电气互锁或机械互锁的正反转电路。、实验原理 在三相鼠笼式异步电动机连锁正反转控制中，通过 PLC 程序和接线相序的更换来改变电 动机的旋转方向。

三、实验设备 本实训用到的设备如表所示。

序号 设备名称 数量 序号 设备名称 数量 1 计算机 1 台 4 S32 实验挂箱 1 台 2 可编程控制 器实验装置 1 台 5 三相鼠笼式 异步电动机 1 台 3 S21 实验挂箱 1 台 6 导线 若干

四、程序编写 1、方案一 1.1 I/O 分配表格如下: 符号 地址 符号 地址 停止按钮 I0.0 正转输出 Q0.0 正转按钮 I0.1 反转输出 Q0.1 反转按钮 I0.2

并对电动机正

1.2 梯形图如下所示:

-PHrl HI)IDI O Q01 TH）

图 1、i 电机正反转梯形图 1.3 程序说明 ：

1.按下正转按钮，电机正转启动。

2.按下反转按钮，电机反转启动。

3.按下停止按钮，电机立即停止工作。

1.4 仿真结果

1）当按下 10.1 时仿真结果如下: 2）当按下 I0.2 时仿真结果如下: 图 1、2 正转仿真 t It A ・・ n 」 L A 4 k I fl I 2 J 4 h S J ■ I 7 J 4 5 图 1、3 反转仿真）当按下 10.0 时，仿真结果如下:

图 1、4 停止仿真、方案二 2.1 I/O 分配表格如下: 符号 地址 符号 地址 停止按钮 I0.0 正转输出 Q0.0 正转按钮 I0.1 反转输出 Q0.1 反转按钮 I0.2 线圈 M0.0

2.2 梯形图如下所示: |冋绪 T 电机 K 法一》 丨网皋注殍-10.0 M0.0-1 * 1 丿

图 2、2 网络二

2.3 程序说明：

1• 按下 10.1 , Q0.1 置 1 正转启动； 2• 按下 I0.2 , Q0.2 置 1 反转启动，同时 Q0.1 复位正转停止。

3.按下 I0.0, 如果是正转，则 Q0.1 复位，停止正转；如果是反转，则 Q0.2 复位，停止反转。

2.4 仿真结果 ：）当按下 I0.1 时仿真结果如下:

图 2、4 正转仿真）当按下 I0.2 时仿真结果如下:

I ■ IMI ■ ft A A I I 1 k A a t I ■ 1 2 41 G G 7 ID 1 f 3 4 h

图 2、5 反转仿真 3）当按下 I0.0 时，仿真结果如下:

五、实验总结 在本次实验中，一路设计电路，梯形图，仿真从开始的生疏到逐步的熟悉，让 我学会了 step7 micro/win 软件及仿真软件的应用，同时也加深了对 PLC 控制系统的 各种保护、自锁、互锁等环节的理解；学习了多种通过可编程控制控制电机正反转、延时等启动的方法；并且学会了如何分析电路及排除故障，通过多次的实验，能自 行设计电路控制相应设备。这是一次习得的过程，让我在收获的同时，不得不从在 实验中的失误或是不足中吸取教训，譬如，很多在理论仿真中能实现的程序，在实 际的运用中总会遇到这样或那样的问题，这就需要我们能够用自己所学的知识去分 析问题，并找到解决问题的方法。

I 1i 2 ] 4 £ 7 » I ? 3 4 S 图 2、6 反转仿真

篇2：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

实验目的

⑴ 了解三相异步电动机接触器联锁正反转控制的接线和操作方法。⑵ 理解联锁和自锁的概念。

⑶

掌握三相异步电动机接触器的正反转控制的基本原理与实物连接的要求。

实验器材

三相异步电动机（M 3～）、万能表、联动空气开关（QS1）、单向空气开关（QS2）、交流接触器（KM1，KM2）、组合按钮（SB1，SB2，SB3）、端子排7副、导线若干、螺丝刀等。

实验原理

三相异步电动机的旋转方向是取决于磁场的旋转方向，而磁场的旋转方向又取决于电源的相序，所以电源的相序决定了电动机的旋转方向。任意改变电源的相序时，电动机的旋转方向也会随之改变。

实验操作步骤

连接三相异步电动机原理图如图所示，其中线路中的正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2，分别由按钮SB2和反转按钮SB2控制。控制电路有两条，一条由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。

当按下正转启动按钮SB1后，电源相通过空气开关QS1,QS2和停止按钮SB3的动断接点、正转启动按钮SB1的动合接点、接触器KM和其他的器件形成自锁，使得电动机开始正转，当按下SB3时，电动机停止转动，在按下SB2时，接触器KM和其他的器件形成自锁反转。

安装接线

1在连接控制实验线路前，应先熟悉各按钮开关、交流接触器、空气开关的结构形式、动作原理及接线方式和方法。在不通电的情况下，用万用表检查各触点的分、合情况是否良好。检查接触器时，特别需要检查接触器线圈电压与电源电压是否相符。

3将电器元件摆放均匀、整齐、紧凑、合理，并用螺丝进行安装，紧固各元件时应用力均匀，紧固程度适当。

4控制电路采用红色，按钮线采用红色，接地线绿黄双色线。布线时要符合电气原理图，先将主电路的导线配完后，再配控制回路的导线；布线时还应符合平直、整齐、紧贴敷设面、走线合理及接点不得松动。同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。.布线应横平竖直，变换走向应垂直。导线与接线端子或线桩连接时，应不压绝缘层、不反圈及不露铜过长。e一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。

5实验接线前应先检查电动机的外观有无异常。如条件许可，可用手盘动电动机的转子，观察转子转动是否灵活，与定子的间隙是否有磨擦现象等。6按三相异步电动机原理图检验控制板布线正确性，检验时应先自行进行认真仔细的检查，特别是二次接线，一般可采用万用表进行校线，以确认线路连接正确无误。

7接电源、电动机等控制板外部的导线，接完后让老师检查，检查后方便可以通电。

8在断开所有开关时，用试电笔检查控制线路的主板及进线端是否有点，后通电检验各触点是否带点，在都带电是才可以按下按钮。

9闭合空气开关QS1和QS2，按下启动按钮SB1，观察线路和电动机运行有无异常现象，并观察电动机控制电器的动作情况和电动机的旋转方向。

10按下停止按钮SB3，接触器KM1线圈失电，KM1自锁触头分断解除自锁，且KM1主触头分断，电动机M失电停转。

11按下反转启动按钮SB2，同时观察电动机控制电器的动作情况和电动机的旋转方向的改变。

12实验工作结束后，应先切断电动机的三相交流电源，然后拆除控制线路、主电路和有关实验电器，最后将各电气设备和实验物品按规定位置安放整齐。

思考题

⑴ 什么是联锁和联锁触头？为什么要设置联锁触头？

篇3：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

变频器控制交流电动机正反转技术作为当前节能设备的变频器采用的主要原理。对变频器控制交流电动机正反转技术进行研究具有十分重要的意义与原因。对变频器控制交流电动机正反转技术进行研究不仅对当前节能设备的变频器采用此项技术有更好的理论依据和说明, 更能对变频器控制交流电动机正反转技术未来的发展提供依据和理论基础。

2 变频器控制交流电动机正反转技术的概述

在变频器控制一些微型的电动机的时候, 电流主要被分相电容器分成两相电流, 即正、反相电流。这正、反相电流的运转方法主要分为两种:其一是在电源与电机被断开的同时, 互换主、副绕组中的任一绕组的首和尾两端;其二是在电机停止运转的同时, 将串接从主绕组的电容器上换接到副绕组的电容器上。

2.1 变频器控制交流电动机正反转技术的定义

变频器控制交流电动机正反转技术主要是在变频器控制一些微型的电动机的时候, 电流主要被分相电容器分成两相电流, 即正、反相电流的基础上产生的。

2.2 变频器控制交流电动机正反转技术工作原理

变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理:n= (1-s) *60f/p。

其中p为电机极对数, f为电动机定子电源频率, n为电动机的转速。当p一定时, 在转差率的浮动不大的情况下, 对f进行调节, n与其的变化成正相关变化。其中, 变频器的作用主要是利用通断半导体器件而作用于频率固定的交流电, 而将此变成频率可调的交流电。

2.3 变频器控制交流电动机正反转技术工作方式

变频器控制交流电动机正反转技术的工作方式主要取决于变频器的工作方式。而变频器的工作方式主要分为两种:

一是交-交变频器, 主要工作方式是频率电压连续可调的交流电是直接由频率固定的交流电转换而来的。这种工作方式有优点也有其一定的弊端。优点:由于省去了中间的环节, 因而变换的效率比较高。弊端:由于连续可以调节的范围比较窄, 通常在额定的频率的1/2以下, 所以应用的范围也比较窄, 主要适用于容量比较大的低速拖动系统中。

二是交-直-交变频器, 主要工作方式跟交-交的直接转换成连续可调的交流电不同, 是先将频率固定的交流电整流为直流电, 然后再把之前转化的直流电变成频率和电压连续可调的交流电。这种方式相较于之前一种比较容易控制, 所以具有相对的优势, 成为现在广泛使用的一种变频方式。图1为变频器控制交流电动机正反转控制电路组成图。

3 变频器控制交流电动机正反转技术的分类

变频器控制交流电动机正反转技术的分类主要是依据变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理。主要分为以下三类:

3.1 V/f控制变频器

V/f控制变频器的最基本的特点是同时控制变频器输出的电压和频率, 控制变频器输出的频率和电压之间的比值一定, 因而所得到的转矩特性。V/f控制变频器具有一定的优点和局限性。优点是:变频器操作的过程简介, 电路的构造简单, 因而成本比较低;局限性在于适用范围具有局限性, 主要用于一些对精度要求较低的通用变频器。

3.2 转差频率控制变频器

转差频率控制变频器是在V/f控制变频器的基础上对控制做出进一步改进的的一种变频器。转差频率控制变频器的工作方式主要是根据电动机的实际转速和所需要的转差频率的和所决定的, 而实际转速和所需要的转差频率的得出是根据电动机上的速度传感器得出实际转速, 而构成的速度闭环, 速度调节器上输出的数据就是转差频率。转差频率控制变频器与V/f控制变频器相较, 由于是利用控制转差频率来控制电流的, 所以在限制过流等上具有很大的提高, 具有更大的优势。

3.3 矢量控制变频器

矢量控制变频器是具有更高性能的控制方式, 矢量控制变频器的工作方法主要是分别控制异步电动机的励磁电流 (即定子电流产生磁场电流的分量) 和转矩电流 (即与励磁电流垂直的产生的电流分量) 。因为在控制过程中需要同时控制异步电动机中定子电流的相位与幅值 (即定子电流的矢量) , 所以被称为矢量控制变频器。

4 变频器控制交流电动机正反转控制电路

变频器控制交流电动机正反转控制电路有不同的部分组成, 各个部分具有不同的功能。而且变频器控制交流电动机正反转控制电路的各个部分各司其职, 以确保电动机的正常运转。

4.1 变频器控制交流电动机正反转控制电路的组成

变频器控制交流电动机正反转控制电路的组成分为以下两个部分:一是变频器控制交流电动机工作的主电路, 二是为实现变频器控制交流电动机正反转的控制电路。其中变频器控制交流电动机工作的主电路包含交流接触器的主触头、变频器内置的反向序和变频器内置的正向序变换器以及交流电动机。而控制电路则包含变频器的辅助电路, 两个控制按钮和停止按钮, 继电器和电位器, 正反转控制按钮和接触器线圈等。

4.2 变频器控制交流电动机正反转控制电路的运转

变频器控制交流电动机正反转控制电路内置有输出常闭接点与输出常开接点, 变频器控制交流电动机提供+10V的电源, 其中还装有频率给定信号电位器。

接触器的主触头控制电源, 此电路最大的特点是增加了也个特殊的控制开关, 当原来的控制开关接通时, 电动机是正转的, 而当这个新增加的开关接通时, 电动机将发生反转。

接通控制按钮, 接触器的线圈发生自锁并开始电动, 主触头接通, 同时变频器的输入端得到电源, 整个系统开始进入准备状态。

接通正反转按钮之一, 继电器得到电动作, 它的前接点自动闭合, 后接点断开, 最终使得电动机正转。相似, 反转的原理与正转的原理相符, 只是接通的控制按钮不同。

停机的操作, 按下停止按钮, 继电器停止电动作, 它的接点会断开, 同时变频器内置的的电路终止运作, 电动机停机。如果仍想要使电动机运转可重复第一步的操作即可。

5 总结

对变频器控制交流电动机正反转技术的研究, 主要是因为变频器控制交流电动机正反转技术在当代的广泛应用, 并引起广泛的重视。因此本文对变频器控制交流电动机正反转技术进行了概述, 并且对变频器控制交流电动机正反转技术的分类进行了详细的描述。并且对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理进行了简要分析, 使之更易于被理解和应用。本着理论和实际应用相结合的方式, 目的是对变频器控制交流电动机正反转技术进行深刻的分析, 以使得对当前对此项技术的应用与引进有更好的理论依据, 同时为变频器控制交流电动机正反转技术未来的发展提供依据和理论基础。这些对于变频器控制交流电动机正反转技术具有很大的意义, 因此值得我们继续研究, 以更符合实际应用。

摘要：变频器控制交流电动机正反转技术是当前节能设备的变频器采用的主要原理。本文将变频器控制交流电动机正反转技术的理论和实际应用相结合, 对变频器控制交流电动机正反转技术进行概述、对变频器控制交流电动机正反转技术的类别进行分析、对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理及工作方式进行研究和变频器控制交流电动机正反转技术的运转原理进行分析说明等。力求对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理、控制方法等进行明确阐述说明, 使变频器控制交流电动机正反转技术的理论更符合实际情况的应用。为目前变频器控制交流电动机正反转技术的发展提供理论基础和实际应用提供理论前提。

关键词：变频器,交流电动机,正反转技术

参考文献

[1]陈飞, 穆慧灵, 朱玲.变频器主从控制方式在粗轧机电动压下中的应用[Z].全国冶金自动化信息网, 2010.

[2]陈增禄, 刘娟娟, 马鑫.电压型驱动按定子或气隙磁链定向的优势分析[J].电力系统及其自动化学报, 2013 (01) .

[3]李凤阁, 林景波, 佟为明.基于PLC和变频器的同步控制实验系统[J].实验技术与管理, 2011 (11) .

篇4：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

关键词：三相异步电动机正反转 PLC控制 实训教学

一、PLC-统

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。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入和输山，控制各种类型的机械或生产过程。用PLC实现电路的控制，主要包括对电路的控制要求进行分析、确定输入/输出点数及其地址分配、进行主电路及PLC接线、进行程序设计、对程序进行仿真调试和带负荷调试运行这儿个步骤。

二、用PLC实现三相异步电动机的正反转控制实训教学探讨（以三菱公司的FX2N为例）

1.分析电路控制要求

按下正转启动按钮，电动机获电正转；按下停机按钮，不管当前是正转还是反转，电动机均断开电源停止运转；按下反转启动按钮，电动机获电反转。电就是说，正转启动按钮控制电动机正转运行，反转启动按钮控制电动机反转运行，停机按钮控制电动机停机。

2.确定输入/输出（I/O）点数及其地址分配

（1）确定输入点数及其地址分配。确定输入点数及其地址分配即为确定输入信号的个数及其对应的输入继电器的地址分配。PLC的每一个输入点及其对应的输入电路，都等效为一个输入继电器，而每一个输入继电器都有若干个常开和常闭触点，供编程使用。根据以上对“三相异步电动机的正反转控制”电路的分析控制要求，共有三个输入信号，分别由正转启动按钮开关、停机按钮开关、反转启动按钮开关输入，根据控制要求分析，分别对应着三个输入点，即三个相对应地址输入继电器。

（2）确定输出点数及其地址分配。确定输出点数及其地址分配即为确定输出信号的个数及其对应的输出继电器的地址分配。输出继电器用来将PLC内部信号输出传送给外部负载，用以驱动外部负载做出相应的动作。根据以上对“三相异步电动机的正反转控制”电路的分析控制要求，共有两个输山点，对应着两个相对应地址的输山继电器，分别用来控制正转运行和反转运行。

3.进行主电路及PLC接线

进行主电路接线就是根据控制要求，把电源开关、熔断器、控制正反转的交流接触器主触点、热继电器的热元件、实现正反转的三相异步电动机进行线路上的连接。

进行PLC接线就是根据控制要求把PLC与按钮开关、熔断器、电源、交流接触器线圈及其辅助触点、热继电器的常闭触点进行连接，即对PLC的输入、输山端及电源进行线路上的连接。一句话，进行主电路及PLC接线就是进行硬件上的连接。

连接时要注意元件安装符合安装工艺要求，线路布局合理避免交错，导线与接线柱的连接要注意安伞可靠，符合布线及导线连接工艺标准。

当按钮开关向PLC输入运行（正转、停止或反转）指令时，PLC按用户程序的控制要求，对输入信号进行处理，并根据处理结果驱动相应输出执行器件交流接触器线圈获电，对应的交流接触器主触点闭合，电动机按用户要求实现（正转、停止或反转）相对应动作运行。

4.进行程序设计

进行程序设计可通过三菱PLC编程软件“GXDeveloper”进行。在PLCL卜常用的编程方法有梯形图法和指令表法两种。用PLC内部各类等效继电器的线圈和触点的图形符号，按照一定原理构成的图形就叫梯形图。应用梯形图进行编程时，只要按梯形图逻辑顺序输入到计算机中去，计算机就可自动将梯形图转换成指令表及PLC能接受的机器语言，存入并执行。所以利用梯形图法进行编程时，首先要根据电路控制要求及输入/输出（I/O）点数及其地址分配表画出控制电路的梯形图，然后通过计算机输入即可。

指令表类似于计算机汇编语言的形式，用指令的助记符来进行编程，通过编程器按照指令表的指令顺序逐条写入到PLC中，不需经过翻译可直接运行。所以，在采用指令表法进行编程时首先要根据电路控制要求写出由多个指令语句组成的相对应电路控制功能的程序列表，然后再通过编程器输入PLC中。

采用指令表法进行编程首先要理解、记住PLC中各软元件所对应的基本指令，再根据电路控制功能编写山相应的指令表。对于中职学生来说，由于理解、记忆能力比较差，而记各个基本指令义比较枯燥无味，提不起学习兴趣，所以通常采用梯形图法进行编程。梯形图法基本上沿用电气控制图的形式，采用的符号也大致相同，所以学生学习兴趣较高，学习效果较好。

5.软件仿真调试

程序编写好后，利用PLC编程软件“GX Developer”中的软元件测试功能分别对正转、反转、停机控制进行仿真测试。在仿真测试中执行正转（反转或停机）指令时各软元件能按预定日标进行动作，实现相应的正转（反转或停机）运行，说明程序编写成功，可进行下一个步骤的操作；如果执行正转（反转或停机）指令时各软元件不能按预定目标进行动作，无法实现相应的正转（反转或停机）运行，说明编写好的程序存在一定的问题，必须重新修改程序，再进行仿真测试，测试成功后才能进行下一步的操作。

6.带负荷调试

PLC程序进行仿真调试没问题后，首先要把程序从电脑写入到PLC中，然后才能进行带负荷调试。带负荷调试也就是对硬件进行通电调试。通电调试前，必须先检查电路连接是甭正确才能进行。

调试时，要分别进行正转、停机、反转调试。调试过程中，有可能由于主电路接线中的电源开关、熔断器、控制正反转的交流接触器主触点、热继电器的热元件、实现正反转的三相异步电动机中某处或多处出现接线错误而无法实现电路控制预期正转（停机或反转）运行；也有可能是由于PLC与按钮开关、熔断器、电源、交流接触器线圈及其辅助触点、热继电器的常闭触点接线中出现接线错误而在调试中无法实现预期正转（停机或反转）运行；还有可能是由于接线工艺达不到要求而在调试中无法实现预期正转（停机或反转）运行，如接线松动。

如出现调试不成功时，必须要根据故障现象对硬件接线相应部分进行反复检查，排查出故障原因，然后重新进行接线，直到正转、停机、反转调试均能成功按预期目标运行为止。

三、小结

篇5：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

一、实训目的

1、了解按钮、中间继电器、接触器的结构、工作原理及使用方法。

2、熟悉电气控制实验装置的结构及元器件分布。

3、掌握按钮联锁的三相异步电动机正反转控制的工作原理和接线方法。

4、掌握电气控制线路的故障分析及排除方法

二、实训仪器及器材

交流接触器、按钮 接线端子排及木螺丝 安装板，导线 编码套管、缠绕管

三、实训操作的内容及电路图

1、配齐所用电器元件并检验，在控制板上安装所有电器元件，元件要整齐、匀称等。

2、板前明线布线和套编码套管。先控制回路后主回路由里向外布线，布线要求横平竖直、整齐、分布均匀等，每根线套两个编码套管。

3、安装电动机，连接电动机和按钮的保护地线。

4、连接电源、电动机等控制板外部的导线。

5、自检、交验合格后，通电试车。

6、通电试车完毕，停转、切断电源。先拆三相电源线，再拆电动机负

载线。训练应在规定的定额时间内完成。

四、实训的心得体会及故障分析

1、电动机和按钮的金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。

2、电源进线应接在螺旋式熔断器底座的中心端上，出线应接在螺纹外壳上。

3、按钮内接线时，用力不能过猛，以防螺钉打滑。

4、接线时一定要认真仔细，不可接错。

5、接电前必须经教师检查无误后，才能通电操作。

篇6：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

姓名：李鹏程 学号：031040525 专业：电气工程及其自动化 完成日期：2012年12月18日

[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。

一：三相交流电源模块设置

以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。

二：异步电动机参数设计设置

转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。异步电机的一切参数设置基于国家工频。

三：分路器设置

其中包含：

（1）定子三相电流：is-a、is-b。is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。

四：完整的三相交流异步电机simulink模型

异步电机simulink仿真模型

1：仿真中必须有powergui模块。其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。即，其在本仿真中起到的作用。2：异步电动机模块，使用的是鼠笼式转子，输出三项电流再其内部短路，采用静止坐标系，有利于波形的观察和分析。3：总线选择器（bus slecter）：一路总线输入后多路输出，方便波形的检测。

五：仿真结果及具体波形

（一）电机正转

异步电机正转仿真结果

1：示波器仿真的波形从上到下依次是转速、转矩，转子三相电流和定子三相电流。2：对于转速，在工频下n=60f/p=1500转，与仿真结果一致，启动后稳定于额定转速。3：对于转矩，最后趋近于0，由于最终电磁功率没有输出。

4：对于定、转子三相电流：有明显的三相对称交流电源相位互差120度，最终由于没有了功率输出而趋近0.（二）电机反转

只需将交流三相电源的其中两相互换一下相位，例如，A相变为120度，B相变为0度。就可以得到以下电机反转的仿真模型。图中明显看出的是转速从正的变为负的，但数值上依然是额定转速1500转/分。

六：结语

MATLAB/simulink环境是一种良好的系统仿真工具软件。笔者设计的只是简单地三相交流异步电机仿真模型，还可以根据实际情况进行修改。最后感谢陈坤燚老师的指导和班级同学的热心帮助，让我真真正正地从中学到了很多东西，并一生受用。

七、；参考文献

[1] 汤蕴璆第四版电机学机械工业出版社

[2] 薛定宁陈阳泉基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用清华大学出版社

篇7：电动机正反转控制教学思路

1 教学整体设计

电工技术是研究电能与其他能量之间相互转换的规律及其在工程技术领域中应用的一门学科, 而电动机及其控制这部分内容在整个教材中尤为重要[1,2,3]。在工农业生产中, 生产机械往往要求其运动部件能实现正反2个方向的运动, 例如铣床加工中工作台的左右、前后和上下运动, 起重机的上升与下降等, 这就要求电动机能实现正反转控制。从电动机的原理可知, 改变电动机三相电源的相序即可改变电动机的旋转方向, 而改变三相电源的相序只需任意调换电源的2根进线, 电路如图1所示。将课堂搬到实验室, 边教学, 边实验, 把理论教学与实践教学有机结合, 通过学习和实训使学生掌握电动机正反转控制线路的原理和安装调试技能, 将理论知识与实践应用结合起来。以就业为导向, 采用项目式教学, 使学生在逻辑思维、创新精神和实践技能方面都可以得到一定的锻炼与提高。

在关于低压电器及控制电路2个部分内容的处理上, 可由一般习惯先集中介绍各类低压电器再讲控制电路, 改为将电器及电路合在一起介绍, 即先给出控制电路图, 再介绍该电路图中所涉及的各种电器的结构与功能, 最后说明该电器的功能如何在电路图中予以实现[4,5]。后者系统性似乎稍差, 但从学以致用的角度看, 这样安排有利于学生接受与记忆, 这也是针对职业教育特点的一种尝试。

2 控制线路的原理与特点

2.1 具有连锁控制的电动机正反转电路

联锁控制就是在同一时间里2个接触器只允许1个工作的控制方式, 也称为互锁控制。实现联锁控制的特点就是将本身控制支路元件的常闭触点串联到对方控制电路的支路中。

2.1.1 电路原理与特点。

图1左边是主电路, 正转接触器KM1的3对主触头把电动机按相序L1—U1、L2—V1、L3—W1与电源相接;反转接触器KM2的3对主触头把电动机按相序L3—U1、L2—V1、L1—W1与电源相接。因此, 当按下正转按钮SB2时, KM1接通并自锁, 电动机正转;如果按下反转按钮SB3, 则KM2接通并自锁, 电动机反转。当按下停止按钮SB1时, 接触器释放, 电动机停转。

图1右边是控制电路, 它由2条启动支路构成, 且在对方支路中相互串联上控制元件彼此的常闭辅助触头, 实现互锁。从主电路可以看出, KM1和KM2的主触头是不允许同时闭合的, 否则会发生相间短路, 因此要求在各自的控制电路中串接入对方的常闭辅助触头。当正转接触器KM1的线圈通电时, 其常闭触头断开, 即使按下SB3也不能使KM2线圈通电;同理, 当KM2的线圈通电时, 其常闭触头断开, 也不能使KM1线圈通电。这2个接触器利用各自的触头封锁对方的控制电路, 称为互锁。这2个常闭触头称为互锁触头。控制电路中加入互锁环节后, 就能够避免2个接触器同时通电, 从而防止了相间短路事故的发生。

2.1.2 应用。

上述电路中, 当电动机在正转时, 如要使其反转, 必须先按停止按钮SB1, 令KM1失电, 常闭触头KM1闭合, 然后按下SB3, 才能使KM2得电, 电动机反转。如果不按SB1而直接按SB3, 将不起作用。反之, 由反转改为正转也要先按停止按钮。该电路适用于重载拖动的机床等不能或不需要由一个转向立即换为另一个转向的机械设备, 以减小换相对设备的机械冲击力和电机绕组受到的反接电流冲击, 起到保护设备、延长其使用寿命的作用。

该控制电路能防止因操作失误而造成直接正、反转。但是对于一些功率较小的允许直接正、反转的电动机, 采用这种电路会使操作不方便, 为此可采用复式按钮互锁的控制电路, 如图2所示。

2.2 具有电气和机械双重联锁的正反转控制电路

2.2.1 电路原理与特点。

电路如图2所示, SB1、SB2是2个复式按钮, 它们各使用了1对常开触头和1对常闭触头。SB1按钮的常开触头用来连接正转线圈KM1, 其常闭触头则串接在反转线圈KM2的电路中;SB2按钮的常开触头用来连接反转线圈KM2, 其常闭触头又串接在反转线圈KM1的电路中。当电动机正转时, 按下反转按钮SB2, 它的常闭触头断开, 使正转接触器线圈KM1断电;同时它的常开触头闭合, 使反转接触器线圈KM2通电, 于是电动机由正转直接变为反转。同理, 按下SB1可以使电动机由反转改为正转, 操作比较方便。因此, 还可以称图1的电路为“正—停—反”电路, 而称图2的电路为“正—反—停”电路。

2.2.2 应用。

该电路在电力拖动中广泛应用于中小型电动机的正反转控制, 以保障安全, 提高生产效率。如Z3050型摇臂钻床的立柱松紧电动机的正反转控制, X62W型万能铣床的主轴反接制动控制和CA6140型车床主轴正反向切削加工电动机的正反转控制等。

3 线路安装与调试

3.1 按照原理图接线

主电路从QS到电机接线端子板的走线方式与单向启动线路完全相同。2只接触器的主触点合理布线实现换相。进行辅助电路接线时, 可先接好2只接触器的自锁线路, 然后做按钮连线, 检查无误后, 最后做辅助触点联锁线。随做随检查, 反复核对, 避免漏接、错接和重复接线。

3.2 检查线路

对照原理图、接线图逐线检查。重点检查主电路中2只接触器之间的换相线, 辅助电路的自锁、按钮互锁及接触器辅助触点的互锁线路。同时检查各端子处接线是否牢靠, 排除虚接故障。一是检查主电路。断开FU2以切除辅助电路。首先检查各相通路:2支表笔分别接L1—L2、L2—L3和L1—L3端子, 测量相间电阻值。未操作前应测得断路;分别按下KM1、KM2的触点架, 均应测得电动机绕组的直流电阻值。接着检查电源换相通路:2支表笔分别接L1端子和接线端子板上的U端子, 按下KM1的触点架时应测得R→0;松开KM1而按下KM2触点架时, 应测得电动机绕组的电阻值。用同样的方法测量L2—V、L3—W之间通路。检查辅助电路。拆下电动机接线, 接通FU2将万用表笔接于QS下端L1、L2端子, 操作按钮前应测得断路。按下SB2应测得KM1线圈电阻值, 同时再按下SB1, 万用表应显示线路由通而断, 这样是检查正转停车控制, 同样的方法可以检查反转停车控制线路。按下KM1触点支架应测得KM1线圈电阻值, 说明自锁回路正常, 用同样的方法检查KM2线圈的自锁回路。检查电气互锁线路, 按下SB2 (或KM1触点架) , 测得KM1线圈电阻值后, 再同时按下KM2触点架使其常闭触点分断, 万用表应显示显示线路由通而断;说明KM2的电气互锁触点工作正常, 用同样的方法检查KM1对KM2的互锁作用。检查按钮互锁线路, 按下SB2 (或KM1触点架) , 测得KM1线圈电阻值后, 再同时按下反转启动按钮SB3, 万用表应显示线路由通而断, 说明SB3互锁按钮工作正常, 用同样的方法检查SB2的互锁按钮的工作情况。

3.3 通电试车

上述检查一切正常后, 检查三相电源, 装好接触器的灭弧罩, 清理实验台上的杂物, 在教师监护下试车。注意观察电动机起动时的转向和运行声音, 如有异常立即停车检查。

4 结语

这次课所用的实验设备简单, 使学生将理论知识与实践应用结合起来, 给学生提供了更多的动手实践机会, 激发了他们的学习兴趣, 充分调动学生学习的积极性和主动性。实践证明, 实验教学同理论教学是相互联系、相互渗透、密不可分的。将实验方法应用于理论教学, 既能使课堂教学更直观、生动, 又能将实验中的难点、重点分解到课堂教学过程中去处理、消化, 降低了实验操作的难度, 充分发挥学生的主观能动性。

摘要：从教学整体设计、控制线路的原理与特点、线路安装与调试等方面总结了电工技术学科中电动机正反转控制部分的教学思路, 以期促进将该部分内容的实验教学与理论教学相结合, 降低实验操作难度, 发挥学生主观能动性。

关键词：电动机,正反转控制,教学思路

参考文献

[1]常晓玲.电工技术[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]华满香, 刘小春.电气控制与PLC应用[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[3]田淑珍.电机与电气控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[4]邢晓莉.三相异步电动机正反转控制线路教学实例研究[J].职业, 2011 (9) :137.

篇8：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

关键词：正反转控制 教学策略 教学流程 教学反思

随着人类和社会的发展，各种各样的机械在我们的生活和工作中扮演着越来越重要的角色。无论是简单还是复杂的机械，其动作的动力都是由各种各样的电动机提供的。电力拖动控制线路与技能训练是机电专业的重要课程。这门课程知识程度掌握得好坏，直接影响到许多后续课程的学习。正反转控制线路的实现及一些实际应用的设计内容以提高学生的学习兴趣、拓展其知识面为主要目的。其中“三相异步电动机的正反转控制线路”单元课题三，其主要内容是三相异步电动机的正反转控制线路的组成与工作原理。教材的该部分教学内容使学生由浅入深、由简到繁过渡，突出了对基本线路的分析、应用知识的迁移、组合的规律，引导学生去认识、掌握新的线路，提高分析和解决问题的能力，以便为后期PLC的学习打基础。本次课程属于承上启下的内容，是分析多电动机控制电路的基础，对生产实践具有重要指导意义，是本课程的重要章节之一。

一、学情分析

要上好一堂课，不仅要备教材，更要备学生。教师只有对学生的知识结构、学习能力和心理特征分析和掌握，才能制定出合理的教学目标和教学方法。本次授课前，学生已经学习了电动机的基本控制电路，对电动机控制电路有了一定的感性认识，已经具备探究本次课程内容的理论基础。我们面对的是中职学校的学生。这些学生普遍存在着学习基础较差、抽象思维薄弱、有厌学情绪、学习主动性不高的情况，但通过对电动机点动控制、连续控制和多地控制的学习，发现学生已经入门，对这门课产生浓厚的兴趣。

结合以上分析，制定本次课程的教学目标见下表。

根据教学目标和学生知识结构特点，确定了本次课程的教学重难点。重点是三相异步电动机正反转控制线路的工作原理，难点是三相异步电动机正反转控制线路的实际接线及调试和故障排除。

二、教学策略

结合本专业学生的基本学情，笔者对本节课进行两方面的学法指导。第一，引导学生在操作中观察、思考与讨论，培养学生自主探究的学习方法。第二，通过小组合作的形式，在完成所要求任务的过程中引导学生互相帮助、互相探讨，培养学生团队协作精神和集体荣誉感，最终使学生完成由“学会”到“会学”的知识内化过程。

为了实现本节课的教学目标，解决重点难点，采用理论和实践相结合的教学方式，以电路图为主线、教师为主导、学生为主体，整个教学围绕“说”与“动”而展开，边讲边实践。创设真实氛围的工作环境，形成仿真的工作场所，使教学过程变为生产过程，学习任务变为工作任务，通过学习亲身体验工作，培养学生自主思考的能力。

根据本节课的内容和学生的实际水平，主要采用的是提问法、讲授法、讲练结合法等等。教师引导思路，学生积极思考，一起完成教学任务。采用启发式教学，引导学生探索顺序控制线路的设计思路，从而得到三相异步电动机的正反转控制的工作原理和操作过程。这样特别能培养学生思维的灵活性、严密性、批判性等，渗透电器原理图的设计思想。讲练结合法，结合之前知识，使学生完成线路图的设计，正确地画出线路图，并分析其工作原理。

三、教学流程

为了让“课有所得”，真正让学生学得懂、学有用、愿意学，让课堂活跃起来，把学生注意力牵制在课堂上，笔者把整个教学过程设计为五个环节：视频简介，复习导入；演示教学，动画模拟；实践操作，验证理论；交流点评，小结全课；积极思考，拓展延伸。

第一个环节：视频简介，复习导入。用一段工业生产视频引出学生对三相异步电动机正反转控制的思考，回顾实现电动机的正反转的方法，使学生大致了解三相异步电动机正反转控制线路的工作过程。视频能够刺激学生感官，激发学生学习兴趣。该环节培养学生的好奇心，观察能力及分析问题的能力。

第二个环节：演示教学，动画模拟。利用演示实验的动画展示，让学生对电动机正反转的实际接线及操作产生初步的感性认识，展示正转、反转、停止等现象，使学生直观地看到控制线路所应达到的最终结果。先讲操作步骤，使学生掌握怎样做，之后在做的过程中思考原理，为后面做好铺垫。

第三个环节：实践操作，验证理论。将全班同学分成两人一组，根据电气控制线路原理图，连接线路实现电动机的正反转。指导教师对每组操作进行巡查，在检查的过程中鼓励学生提出问题并引导学生解决问题。这一环节操作性比较强，主要目的有两个：一是可以直观地把所学知识有效的传授给学生们，加深学生们的印象；二是通过实际操作，改变了一味的说教式教学。

第四个环节：交流点评，小结全课。错误本身是达到真理的一个必然环节，让学生学会主动去发现错误，进行讨论研究，最后互帮互助做出正确的线路。这个环节让学生通过自己的努力找到成就感，体会成功后的喜悦，增强学生的就业信心。

第五个环节：积极思考，拓展延伸。在布置课后作业时，把课堂原有的知识加深难度，拓展学生视野。针对学生基础的差异进行分层布置，对知识做适度延伸和降低难度，使学有余力的学生有所提高，使基础差点的学生保持学习兴趣，从而达到拔尖和“减负”的目的。

四、教学反思

利用多媒体将本课所学内容提前做好，让学生理解工作原理，再用提前准备的动画为学生演示其工作过程，使之一目了然，更加清晰明白。

课堂上，学生通过交流、阐释、质疑、争论、展示中实现知识的内化和拓展；教师通过倾听和讨论，提出建设性意见，给出针对性评价。这样的课堂才是师生平等交流、共同成长的乐园。

本课通过理论结合实际的教学方法，充分调动了学生的主体意识，体现学生自主、合作、探究的学习方式，教师更多的是起到点拨、引导作用。学生能够轻松愉快地掌握知识。

教学将进一步跳出传统教学模式的束缚，创新教法，坚持以学生为主体，精心设计、巧妙引导，让课堂教学气氛变得更加生动活泼，富有情趣。

以上是笔者对三相异步电动机的正反转控制电路这节课程的认识和对教学过程的设计。在整个课堂中，笔者引导学生回顾前面学过的低压电器的图形符号，举例说出生产生活中用到的三相异步电动机的正反转控制的实例，并把它导入到本节课，使学生了解了三相异步电动机的正反转控制的应用，使学生的认知活动逐步深化，既了解了用途，又掌握了知识。

总之，对课堂的设计，笔者始终在努力贯彻以教师为主导，以学生为主体，让学生动脑、动手、动口，积极参与，感受自我获取知识的过程，课堂气氛变得比较活跃，并加强了师生间的交流、互动，发展了学生的思维能力和创造能力。只有这样，学生才能真正在教学舞台上处于主体地位，成为学习的主人。

篇9：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

在诸如机床电气控制线路等实际应用中, 三相异步电动机的正反转控制线路作为基本的控制环节, 应用得很广泛。在传统的继电-接触器控制系统中, 正反转控制线路一般都采用接触器联锁、按钮联锁或双重联锁来实现控制。不管是采用以上哪种控制线路, 在实际的使用中都存在安全隐患。尤其在电动机正反转换接时, 有可能因为电动机的容量较大或操作不当等原因, 使接触器的主触头产生较严重的燃弧现象, 如果电弧还未完全熄灭就将反转的接触器主触头闭合, 就会造成电源间的相间短路, 从而导致严重事故的发生。显然传统的继电-接触器控制线路已不能适应现代工业自动化的高标准, 严要求。为了解决传统控制线路中的安全隐患, 提高系统的可靠性, 可以采用可编程控制器 (PLC) 进行线路的改造。PLC是活跃在现代工业控制领域的生力军, 它可靠性高, 抗干扰能力强, 编程简单易学, 具有很高的性价比。因此, 应用PLC技术改进电机的正反转控制, 在现代工业控制领域中具有非常重要的实用价值和现实意义。

2笔者利用PLC技术改进双重联锁的正反转控制线路, 在原来线路的基础上, 增加了一个接触器KM和两个定时器。接触器KM用以提供两段灭弧电路, 用来有效的熄灭电弧, 两个定时器用以实现正反转换接时的延时, 从而防止电源间的相间短路, 提高控制线路的可靠性。

2.1 I/O分配表

选择松下电工FP1-C24型PLC, C24型具有16个输入点 (X0-XF) 和8个输出点 (Y0-Y7) , 根据改进后的线路工作原理, 画出I/O分配表。 (见表1)

根据I/O分配表可以方便的画出接线图, 并在安装板上完成主电路和控制电路的安装与接线。

2.2梯形图 (见图1)

2.3系统调试和原理分析

将程序下载到PLC, 按下正转启动按钮SB2, 输入继电器X1得电, 辅助继电器R1得电并自锁, 接通定时器T1, 并通过互锁接点切断反转线路。3s的延时后, 输出继电器Y1得电, 接触器KM1和KM通电, 电机正转启动。按下反转按钮SB3时, 输入继电器X2得电, X2的常闭互锁接点断开, R1断电, 一方面使得T1, Y1和Y0断电, 接触器KM1和KM失电, 这样KM1和KM的主触头断开, 保证有两段灭弧电路, 从而可以快速有效的熄灭KM1主触头上的电弧, 防止换接时的相间短路。另一方面使得R1的互锁接点复位, R2得电, 接通定时器T2。3s的延时后, 输出继电器Y2得电接通反转接触器KM2和KM, 电机反转启动, 定时器的延时时间足以能够保证电机正反转换接时有可能产生的电弧完全熄灭, 从而能够有效地避免电弧产生的短路事故。

停机时, 按下总停按钮SB1, R1, R2断电, KM, KM1和KM2三个接触器线圈都失电, 主触头都断开, 电动机停转。当电机过载时, 接点X3断开, 三个接触器的主触头同样都断开, 切断电源, 电动机停转, 起到保护作用。

结束语

通过软硬件的设计和系统的调试, 可以发现这种经过PLC改进后的控制线路可以有效的防止电动机正反转换接时可能产生的电源相间短路现象, 大大提高了系统的可靠性, 在实际应用中取得了很好的效果。

摘要：介绍了利用PLC技术对三相异步电动机正反转控制线路进行改进的原理和应用程序。PLC控制与传统的继电-接触器控制相比, 更为可靠、安全和灵活, 具有更为宽广的应用前景。

关键词：PLC,正反转控制,三相异步电动机

参考文献

[1]常辉.可编程序控制器技术与应用[M].北京:电子工业出版社, 2008, 10.[1]常辉.可编程序控制器技术与应用[M].北京:电子工业出版社, 2008, 10.

[2]李向东, 电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版社, 2008, 4.[2]李向东, 电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版社, 2008, 4.

篇10：PLC控制交流异步电动机正反转实验报告

数控技术是采用数字代码形式的信息, 按给定的工作程序、运动速度和轨迹, 对被控制的对象进行自动操作的一种技术。从数控机床最终要完成的任务看, 主要有主轴运动。和普通车床一样, 主运动主要完成切削任务, 其动力约占整台机床动力的70～80%。基本是步进电动机和伺服电机对主轴的正、反转和停止控制拖动, 可自动换档及无级调速。通过对步进电动机的调速和正反转PLC控制的研究, 进一步提高机械生产制造的自动化。

二、步进电动机结构、步进过程原理

1. 步进电动机

步进电动机伺服系统是典型的开环伺服系统。在这种开环伺服系统中, 执行元件是步进电动机。步进电动机把进给脉冲转换为机械角位移, 并由传动丝杠带动工作台移动。由于该系统中为位置和速度检测环节, 因此它的精度主要由步进电动机的步距角和与之相联系的丝杠等传动机构所决定。步进电动机的最高极限速度通常要比伺服电动机低, 并且在低速时容易产生振动, 影响加工精度。但步进电动机开环伺服系统的控制和结构简单, 调整容易, 在速度和精度要求不高的场合具有一定的使用价值。步进电动机细分技术的应用, 使步进电动机开环伺服系统的定位精度明显提高;并且降低了步进电动机低速振动, 使步进电动机在中低速场合的开环伺服系统中得到更广泛的应用。

反应式步进电动机转子中无绕组, 定子绕组励磁后产生反应力矩, 使转子转动。这是我国主要发展的类型, 已于上世纪70年代末形成完整的系列, 有比较好的性能指标。反应式步进电动机有较高的力矩转动惯量比, 步进频率较高, 频率响应快, 不通电时可以自由转动、结构简单、寿命长的特点。

反应式步进电动机的工作原理从图1a中可以看出, 在定子上有六个大极, 每个极上绕有绕组。每对对称的大极绕组形成一相控制绕组。这样形成A、B、C三相绕组。极间夹角为60°。在每个大极上, 面向转子的部分分布着多个小齿, 这些小齿呈梳状排列, 大小相同, 间距相等。转子上均匀分布40个齿, 大小和间距与大齿上相同。当某相 (如A相) 上的定子和转子上的小齿由于通电电磁力使之对齐时, 另外两相 (B相, C相) 上的小齿分别向前或向后产生三分之一齿的错齿, 这种错齿是实现步进旋转的根本原因。这时如果在A相断电的同时, 另外某一相通电, 则电动机的这个相由于电磁吸力的作用使之对齐, 产生旋转。步进电动机每走一步, 旋转的角度是错齿的角度。错齿的角度越小, 所产生的步距角越小, 步进精度越高。现在步进电动机的步距角通常为3°;1.8°;1.5°;0.9°;0.5°到0.09°等。步距角越小, 步进电动机结构越复杂。

2. 步进电动机的有关术语:

相数:电动机定子上有磁极, 磁极对数称为相数。如图1a有6个磁极, 则为三相, 称该电动机为三相步进电动机。10个磁极为五相, 称该电动机为五相步进电动机。

拍数:电动机定子绕组每改变一次通电方式称为一拍。

步距角:转子经过一拍转过的空间角度用符号α表示。

齿距角:转子上齿距在空间的角度。如转子上有N个齿, 齿距角θ。

3. 步进电动机的通电方式及步距角

(1) 步进电动机的通电方式

步进电动机有单相轮流通电, 双相轮流通电, 单双相轮流通电几种通电方式。

三相单三拍。我们把对一相绕组一次通电的操作称为一拍, 则对三相绕组A、B、C轮流通电三拍, 才使转子转过一个齿, 转一齿所需的拍数为工作拍数。对A、B、C三相轮流通电一次称为一个通电周期, 步进电动机转动一个齿距。对于三相步进电动机, 如果三拍转过一个齿, 称为三相三拍工作方式。

由于按A→B→C→A相序顺序轮流通电, 则磁场逆时针旋转, 则转子也逆时针旋转, 反之则顺时针转动。

这种通电方式只有一相通电, 容易使转子在平衡位置上发生振荡, 稳定性不好。而且在转换时, 由于一相断电时, 另一相刚开始通电, 易失步 (指不能严格地对应一个脉冲转一步) , 因而不常采用这种通电方式。步距角系数c=1。

双相双三拍。这种通电方式由于两相同时通电, 其通电顺序为AB→BC→CA→AB, 控制电流切换三次, 磁场旋转一周, 双相双三拍转子受到的感应力矩大, 静态误差小, 定位精度高, 而且转换时始终有一相通电, 可以使工作稳定, 不易失步。其步距角和单三拍相同, 步距角系数c=1。

三相六拍。如果我们把单三拍和双三拍的工作方式结合起来, 就形成六拍工作方式, 这时通电次序为:A→AB→B→BC→C→CA→A。在六拍工作方式中, 控制电流切换六次, 磁场旋转一周, 转子转动一个齿距角。所以齿距角是单拍工作时的二分之一。每一相是连续三拍通电 (如图4所示) , 这时电流最大, 且电磁转矩也最大。且由于通电状态数增加一倍, 而使步距角减少一倍。步距角系数c=2。

(2) 步距角的计算

设步进电动机的转子齿数为N, 则它的齿距角为

由于步进电动机运行K拍可使转子转动一个齿距角, 所以每一拍的步距角可以表示为

式中K——步进电动机的工作拍数;

N——转子齿数。

式中m—相数

z—步进电动机转子齿数。

c—步距角系数

如果按单相对于转子有40齿并且采用三拍工作的步进电动机, 其步距角为:=360°/N×K=360°/40×3=3°。或=360°/mzc=360°/40×3×1=3°。

如果按单、双相通电方式运行则三相步进电动机的转子齿数z=40, 步距角系数c=2, 其步距角为:=360°/mzc=360°/40×3×2=1.5°。

三、基于基本逻辑指令和常用指令的步进电动机调速和正反转控制系统

通过研究也能用基本逻辑指令和常用指令能对三相步进电机的转速控制;可实现对三相步进电动机的正反转控制和步数进行控制。三相步进电动机的转速控制, 分慢速、中速和快速三挡, 分别通过开关S1、S2和S3选择;正反转控制由开关S4选择 (X004为ON, 正转;X004为OFF, 反转) ;步数控制分单步、10步和100步三挡, 分别通过按钮SB1、开关S6和S7开关选择;停止用按钮SB2控制。

1. 输入和输出点分配

对步进电动机正反转和调速、步数控制输入和输出点分配见表1。

3.2 PLC配置及接线图

3.3控制程序

三相步进电动机控制程序设计的梯形图如图6所示。

(1) 转速控制。由脉冲发生器产生不同周期T的控制脉冲, 通过脉冲控制器的选择, 再通过三相六拍环形分配器使三个输出继电器Y000、Y001和Y002按照单双六拍的通电方式接通, 其接通顺序为:

该过程对应于三相步进电动机的通电顺序是:

选择不同的脉冲周期T, 以获得不同频率的控制脉冲, 从而实现对步进电动机的调速。

(2) 正反转控制。通过正、反转驱动环节 (调换相序) , 改变Y000、Y001和Y002接通的顺序, 以实现步进电动机的正、反转控制。即

正转:

反转:

(3) 步数控制。通过脉冲计数器, 控制六拍时序脉冲数, 以实现对步进电动机步数的控制。

3.4 运行与调试程序

将图6的梯形图编写对应的指令程序, 并将其写入PLC的RAM, 运行调试程序。

(1) 转速控制。选择慢速 (接通S1) , 接通启动开关S0。脉冲控制器产生周期为1s的控制脉冲, 使M0～M5的状态随脉冲向右移位, 产生六拍时序脉冲, 并通过三相六拍环形分配器使Y000、Y001和Y002按照单双六拍的通电方式接通, 步进电动机开始慢速步进运行。断开S1、S0;接通S2、S0或S3、S0, 观察步进电动机的转速控制运行情况。 (2) 正反转控制。先接通正、反转开关S4, 再重复上述转速控制操作, 观察步进电动机的运行情况。 (3) 步数控制。选择慢速 (接通S1) ;选择10步 (接通S6) ;接通启动开关S0。六拍时序脉冲及三相六拍环形分配器开始工作;计数器开始计数。当走完预定步数时, 计数器动作, 其常闭触点断开移位驱步进电动机动电路, 六拍时序脉冲、三相六拍环形分配器及正反转驱动环节停止工作。步进电动机停转。在选择慢速的前提下, 再选择单步或100步重复上述操作, 观察步进电动机的运行情况。

四、结束语

本文介绍的步进电动机的步数控制、正反转控制、转速控制, 用PLC的解码、编码指令实现对控制项目的研究具有较高的性价比, 可以实现生产过程的自动化控制, 也可以进行普通车床数控化改造, 人机界面良好, 系统投入运行后, 抗干扰强, 运行可靠, 维护量小, 可获得良好效果。

摘要：本文阐述三相步进电动机结构与步进过程原理, 以及对步进电动机的调速和正反转研究, 采用PLC基本逻辑指令和常用指令的方法对步进电动机的调速和正反转控制, 经过对步进电机的通电方式和步距角的计算研究, 用可编程控制器进行硬件和软件设计, 可用于数控机床步进电机的调速控制。

关键词：步进电机,调速,PLC

参考文献

[1]赵俊生主编:《数控机床控制技术基础》北京:化学工业出版社2006.1