plc電動機控制

1、 PLC課程設計姓 名： 王正 學 號： 04 專業(yè)班級： 自動化1421 指導老師： 于水 王宏宇 時 間： 2015.12.1412.20 地 點： 儀表樓403 成 績： 目錄前言.11可編程序控制器（PLC） 1.1 PLC編程控制器概述.2 1.1.1 PLC的分類.3 1.1.2 PLC的發(fā)展.3 1.1.3 PLC的基本結構.4 1.2可編程序控制器的工作原理和特點 1.2.1 PLC工作原理.7 1.2.2 PLC的特點.82 PLC控制電動機啟停 2.1.1控制要求.9 2.1.2PLC的選擇.9 2.1.3PLC的工作流程.10 2.1.4主站PLC的i/o分配表.10 2

2、.1.5從站PLC的i/O分配表.11 2.1.6主站和從站的i/o的接線圖.11 2.1.7從站PLC的通信數據.12 2.1.8主站PLC的梯形圖.13總結.14致謝.15參考文獻.16 前言 在生產過程，科學研究和其他產業(yè)領域中，電氣控制技術應用十分廣泛。在機械設備的控制中，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。本設計的控制是采用PLC的編程語言梯形語言，梯形語言是在可編程控制器中的應用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎上加進了許多功能、使用靈活的指令，使邏輯關系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路。可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，它是專為

3、在惡劣工作環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制，定時、計數和算術等操作的指令，并采用數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產過程。PLC在三相異步電動機控制中的應用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強、功能完善等優(yōu)點。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需求。 1 可編程序控制器PLC概述：可編程序控制器（ProgrammableLogicController簡稱PLC）

4、是一種專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的數字運算電子系統(tǒng)，它是以微 處理機為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當今工業(yè)發(fā)達國家自動控制的標準設。1.1.1PLC的分類及應用  小型PLC 自動化系統(tǒng)包含有可支持機器控制的可編程控制器和支持與主機系統(tǒng)靈活信息交換的網絡/軟件產品。    例如：CPM1A 用于小型設備、小點數配電箱的省空間化經濟型 微型PLC的標準機型，小型機種      CPM

5、2A-高速計數器能方便地測量高速運動的加工件 -同步脈沖控制提供方便的脈沖比例調整 等。中型PLC 自動化系統(tǒng)包含有可支持機器控制的可編程控制器和支持與主機系統(tǒng)靈活信息交換的網絡/軟件產品。      例如： CQM1H輸入范圍：電壓-10-10V，0-10V，1-5V 電流4-20mACJ1 超小尺寸, 低電流消耗  大型PLC自動化系統(tǒng)包含有可支持機器控制的可編程控制器和支持與主機系統(tǒng)靈活信息交換的網絡/軟件產品。  &#

6、160;    例如： CV系列  采用SFC（順序功能圖）語言，程序結構化，易編、易讀、易調試 -高功能通信網絡;        CVM1采用SFC（順序功能圖）語言，程序結構化，易編、易讀、易調試 -高功能通信網;        CVM1D SYSMAC LINK系統(tǒng)是高速地進行PC與FA計算機、PC與PC間大容量數據鏈接; PLC的

7、應用是基于其以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便等一系列優(yōu)點，因而在制造、冶金、能源、交通、化工、電力等領域有著廣泛的應用，成為現代工業(yè)控制的支柱之一。 根據這些特點，可將其應用形式歸納為以下幾種：開關量邏輯控制 、模擬量控制、過程控制、定時和計數控制、順序控制；、數據處理、通信和聯網。 現代 PLC的發(fā)展有兩個主要趨勢：其一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展，即現今開始發(fā)展的嵌入式PLC控制方式；其二是向大型網絡化、高可靠性、好的兼容性和多功能方

8、面發(fā)展。 1、大型網絡化主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。網絡化和通信能力強是PLC發(fā)展的一個重要方面，向下可將多個PLC、I/O框架相連；向上與工業(yè)計算機、以太網、MAP網等相連構成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。 2、多功能隨著自調整、步進電機控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現，使PLC控制領域更加寬廣。 如研制出了多回路閉環(huán)控制模塊、步進電機控制模塊、仿真模塊和通信處理模塊等。并為用戶提供了方便的人機界面，用戶程序多級口令保護，極強的計算性能，完善的指令集，通過工業(yè)現場總線PROFIBUS以及以太網聯網的網絡能力，強勁的內部集成功能，全面的故障診斷功能；模塊式結構可用于各

9、處性能的擴展，脈沖輸出晶閘管步進電機和直流電機；快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期，并采用了高速計數器，高速中斷處理可以分別響應過程事件，大幅度降低了成本。 3、高可靠性由于控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司已將自診斷技術、冗余技術、容錯技術廣泛應用到現有產品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。PLC即使在惡劣、不穩(wěn)定的工作環(huán)境下，堅固、全密封的模板依然可正常工作，在操作運行過程中模板還可熱插拔。 1.1.2 PLC的發(fā)展 工業(yè)控制計算機(簡稱工控機)是以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置，目前已成為工業(yè)控制的標準設備，被廣泛地應用于各行各業(yè)，工控

10、機是實現生產自動化的最佳配套產品，而工業(yè)可編程序控制器(PLC)則在工控領域中占有主要的地位。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。      PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個

11、整體，易于擴充其功能的原則設計。     我國的PLC生產目前也有一定的發(fā)展，小型PLC已批量生產；中型PLC已有產品；大型PLC已開始研制。國內PLC形成產品化的生產企業(yè)約30多家，國內產品市場占有率不超過10%，主要生產單位有：蘇州電子計算機廠、蘇州機床電器廠、上海蘭星電氣有限公司、天津市自動化儀表廠、杭州通靈控制電腦公司、北京機械工業(yè)自動化所和江蘇嘉華實業(yè)有限公司等。國內產品在價格上占有明顯的優(yōu)勢。      隨著微處理器、網絡通信、人機界面技術的迅速發(fā)展，工業(yè)自動化技術日新月異

12、，各種產品競爭激烈，新產品不斷涌現。PLC也由最初的只能處理開關量而發(fā)展到可以處理模擬量和數據，加之與DCS、PID調節(jié)器、工業(yè)PC等技術相結合，使之不再是一種簡單的控制設備，而且必將隨著自動控制技術的不斷發(fā)展而發(fā)展生存下去。      PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的PLC的基本結構可編程序控制器實施控制，其實質就是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換與以物理實現。輸入輸出變換、物理實現可以說是PLC實施控制的兩個基本點，同時物理實現也是PLC與普通微機相區(qū)別之處，其需要考慮實際控制的需

13、要，應能排除干擾信號適應于工業(yè)現場，輸出應放大到工業(yè)控制的水平，能為實際控制系統(tǒng)方便使用，從結構上，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置PLC的基本結構如下圖所示： 1.2可編程序控制器的工作原理和特點 1.2.1 PLC的工作原理由于PLC以微處理器為核心，故具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方，若有鍵按下或有I

14、/O變化，則轉入相應的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待。PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。掃描周期的長短主要取決于以下幾個因素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數的多少。一個掃描周期主要可分為3個階段。1輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期

15、間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。3輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。由于輸入

16、刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進行的，所以亦將這兩個階段統(tǒng)稱為I/O刷新階段。實際上，除了執(zhí)行程序和I/O刷新外，PLC還要進行各種錯誤檢測（自診斷功能）并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務”，一般在程序執(zhí)行之后進行。綜上述，PLC的掃描工作過程如圖14所示。顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度。但是由于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統(tǒng)來說是

17、完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設隔離的，而工業(yè)現場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應系統(tǒng)中就會造成響應滯后現象，這個一般PLC都會采取高速模塊。1.2.2 PLC的特點1 邏輯控制 PLC具有邏輯運算功能，能夠進行與、或、非等邏輯運算，可以代替繼電器進行開關量控制，故它可替代繼電器進行開關量控制。 2 定時控制 為滿足生產控制工藝對時間的要求，PLC一般提供時間繼電器，如FX1S提供T0T63共64個計時器。并且計時時間常數在范圍內用戶編寫程序時自己設定：接通延時、關斷

18、延時和定 時脈沖等方式。并且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便。3 計數控制 為滿足計數的需要，不同的PLC提供不同數量、不同類型的計數器。如FX1S提供16位增量計數C0C15（一般用）、C16C31（保持用），32位高速可逆計數器C235C245（單相單輸入）、C246C250（單相雙輸入）、C251C255（雙相雙輸入）共26個定時器。用脈沖控制可以實現加、減計數模式，可以連接碼盤進行位置檢測，且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便 4 步進順序控制 步進順序控制是plc最基本的控制方式。是為有時間或運行順序的生產過程專門設置的指令，在前道工序完成之后，就轉入下一道工序，使一臺

19、PLC可作為多部步進控制器使用。 5對控制系統(tǒng)的監(jiān)控 PLC具有較強的監(jiān)控能力，操作人員可以根據PLC的監(jiān)控信息，通過監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而改變對異常值的設定。6 數據處理 PLC具有較強的數據處理能力，隨著PLC的發(fā)展，已經能對大量的數據進行快速處理。如數據采集、存儲與處理功能。7 通信和聯網 現代 PLC大多數都采用了通信、網絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺 PLC可彼此間聯網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現程序和數據交換，如程序轉移、數據文檔轉移、監(jiān)視和診斷。 通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或專有的通信

20、協議完成程序和數據的轉移。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分布式控制網絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現場端和遠程端也可以采用PLC作現場機。 8輸入/輸出接口調理功能 具有 A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節(jié)。位數和精度可以根據用戶要求選擇。具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。9人機界面功能 提供操作者以監(jiān)視機器 、過程工作必需的信息。允許操作者和PLC系統(tǒng)與其應用程序相互作用，以便作出決策和調整。實現人機界面功能的手段：從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用

21、處理器、個人計算機、工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。可編程序控制器是屬于存儲程序控制的一種裝置，其控制功能是通過存放在存儲器內的程序來實現的，若要對控制功能作修改，在很大程度上只須改變軟件指令即可，使得硬件軟件化。因此它在工業(yè)控制中的地位越來越高，占有極其重要的地位，最重要的原因是它具有如下獨特的特點：1 可靠性高 PLC是專門為工業(yè)控制設計的，在設計和制造過程中采取了多層次抗干擾、精選元件的措施，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強電設備一起工作，運行的穩(wěn)定性和可靠性較高。PLC是以集成電路為基本單元的電子設備，內部處理不依賴于接點，元件的壽命長，平均無故障工作時間高。2編程簡單易學 PLC的最大

22、特點之一，就是采用易學易懂的梯形圖語言，它是以計算機軟件技術構成人們慣用的繼電器模型，形成一套獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言。方便電氣人員在了解PLC工作原理和它的編程技術后，就可迅速地結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用于實際控制系統(tǒng)中。3通用性強，使用方便 由于PLC自身硬件特點，用戶在進行控制系統(tǒng)的設計時，不需要自己設計和制作硬件裝置，只需要根據控制要求進行模塊的配置；用戶所作的工作只是設計滿足控制對象的控制要求的應用程序。對于一個控制系統(tǒng)，當控制要求改變時，只需修改程序，就能變更控制功能；與外圍設備的連接方便，通訊協議標準。4系統(tǒng)設計周期短 由于系統(tǒng)硬件的設計任務僅僅

23、是根據對象的控制要求配置適當的模塊，而不要設計具體的接口電路，同時軟件設計和外圍電路設計可以同時進行，這樣大大縮短了整個系統(tǒng)設計的時間，加快了系統(tǒng)的設計周期。5對生產工藝改變適應性強 其控制功能是通過軟件編程來實現的，當生產工藝改變時，在很大程度上只需改變用戶程序，這對現代化的小批量 、多品種產品的生產尤其適合；現今plc已經朝著嵌入式系統(tǒng)發(fā)展，將進入日常生活中。6安裝簡單、調試方便、維護工作量小 PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器控制系統(tǒng)少得多，只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O口相連。PLC軟件設計和調試大部分可以在實驗室模擬進行，模擬調試好后再將PLC控制系統(tǒng)進行現場聯機調試，

24、方便省時。其本身可靠性高，有完善的自診斷能力和系統(tǒng)監(jiān)控能力，方便迅速故障查明和排除，維護的工作效率高。7適應工業(yè)環(huán)境 ： PLC的技術條件能在一般高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強電磁干擾環(huán)境下可靠工作。這是PLC產品的市場生存價值。 2 PLC控制電動機啟動2.1.1控制要求有四臺電動機M1、M2、M3、M4，當按下啟動按鈕SB1時，電機M1啟動，1秒鐘后，電機M2啟動，再過1秒鐘后，電機M3啟動。前三臺電動機都啟動完畢后最大的電動機M4啟動。該功能由兩臺PLC來實現。電機M1、M2、M3有上位機控制，而電機M4由下位機控制。因為電機M4容量較大，不能直接啟動，故電機M4采用星-

25、角降壓啟動的方式。在啟動時，定子繞組先接成星形，當轉速上升到額定轉速（此過程大約需要3秒鐘）時，將定子繞組接線方式由星形改為三角形，使電動機M4進入全壓正常運行。當按下停止按鈕SB2時，由下位機控制的電機M4先停，1秒鐘后，由上位機控制的電機M3再停，再隔1秒鐘電機M2停，最后，電機M1停。在此基礎上，我們還安排了急停按鈕。即當按下急停按鈕SB3時，所有的電機均停止。這樣，我們就完成了由2臺PLC控制4臺電動機順序啟動逆序停止的設計要求。2.1.2PLC的選擇本課程設計選用西門子S7-200系列的CPU226作為主站PLC選用CPU224作為從站PLC，通過PPI協議進行主從協議通信。2.1.

26、3PLC的工作流程 當PLC進入運行狀態(tài)后，PLC依次完成以下三個工作任務。 輸入采樣：PLC讀取輸入接點的狀態(tài)，并將它們存放在映像寄存器中。 執(zhí)行用戶程序：PLC根據本次采樣的輸入數據和前面得到的運算結果，按照用戶程序的順序逐行逐句的執(zhí)行用戶程序。執(zhí)行的結果存儲在相應元件的映像寄存器中。 輸出刷新：PLC將本次執(zhí)行用戶程序得到的輸出結果一次性地從映像寄存器區(qū)送到各個輸出口，對輸出狀進行刷新。PLC的通信簡介 PPI協議是S7-200系列PLC最基本的通信方式，通過自身的端口（PORT0或PORT1）就可以實現通信。PPI是一種主從協議通信，主從站在一個令牌環(huán)境網中，主站發(fā)送要求到從站設備，從

27、站設備響應，從站不發(fā)送信息主站靠一個PPI協議管理的共享鏈接來與從站通信。PPI不限制與任意一個從站通信的主站數量但在一個網絡中，主站的個數不能超過32個。2.1.4主站PLC的i/o分配表輸入I0.0I0.1I0.2停車啟動急停輸出Q0.0Q0.1Q0.2KM1KM2KM32.1.5從站PLC的i/o分配表輸入I0.0I0.1I0.2啟動停車急停輸出Q0.0Q0.1Q0.2KM1KM2KM32.1.6主站和從站的i/o的接線圖2.1.7從站PLC的通信數據序號數據含義接收發(fā)送地址1啟動V1000.02停車V1000.13急停V1000.24主站電機啟動完畢信號V1000.42.1.8主站PL

28、C的梯形圖 PLC梯形圖 總結學習PLC我總結有以下幾個方面： 1,認識梯形圖和繼電器控制原理圖符號的區(qū)別: 繼電器控制原理圖中的元件符號,有常開觸點,常閉觸點和線圈,為了區(qū)別它們,在有關符號邊 上標注如 KM,KA,KT 等以示不同的器件,但其觸頭的數量是受到限制.而PLC梯形圖中,也有常開,常閉觸點,在其邊上同樣可標注 X,Y,M,S, T,C 以示不同的軟器件.它最大的優(yōu)點是:同一標記的觸點在不同的梯級中,可以反復的出現.而繼電器則無法達到這一目的.而線圈的使用是相 同的,即不同的線圈只能出現一次.  2,編程元件的分類:編程元件分為八大類,X 為輸入繼電器,Y 為輸出繼電器,M 為輔助繼電器,S 為狀態(tài)繼電器,T 為定時器,C 為計數器,D 為 數據寄存器和指針(P,I,N). 關于各類元件的功用,各種版本的 PLC 書籍均有介紹,故在此不介紹,但一定要清楚各類元件的功能. 編程元件的指令由二部分組成:如 LD(功能含意)X000(元件地址),即