PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用_百度文庫

1、PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用 摘要PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)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(qiáng)、功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需求。本文設(shè)計(jì)了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，主要研究了異步電動(dòng)機(jī)的-減壓起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及反接制動(dòng)的繼電器控制，畫出及其相應(yīng)的輸入輸出接線圖，根據(jù)繼電器控制電路圖作出PLC控制梯形圖，最后給出控制指令。關(guān)鍵詞：PLC；三相異步電動(dòng)機(jī)；前言三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

2、幾乎涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三相異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對(duì)于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合高壓電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)機(jī)來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。在生產(chǎn)過程，科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在機(jī)械設(shè)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。本系列的控制是采用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(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能、使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路?？删幊炭刂破魇且环N

3、數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工作環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。長(zhǎng)期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)了PLC的發(fā)展，使的PLC的功能日益增強(qiáng)。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC通

4、過輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。由于PLC綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超出其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)大了PLC的功能，使其具有很強(qiáng)的的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。PLC的定義 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)

5、，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (一 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈

6、沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RA

7、M存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外

8、設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC控制因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向非常容易，只要將電動(dòng)機(jī)三相供電電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，這時(shí)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向也被改變，電動(dòng)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器控制在沒有按下停止按鈕SB3且熱繼電器FR沒有動(dòng)作的情況下，X000和X003觸點(diǎn)均為閉合狀態(tài)。此時(shí)按下正向起動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器X001動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y000線圈得電并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；與

9、此同時(shí)，Y000的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開Y001線圈的驅(qū)動(dòng)回路,KM2不能吸合，實(shí)現(xiàn)了電氣互鎖。按下反向起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，X002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y001線圈得電并自鎖，接觸器KM2得電吸合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，Y001的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開Y000線圈的驅(qū)動(dòng)回路，KM1不能吸合，實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。停機(jī)時(shí)按下按鈕SB3，X000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；過載時(shí)熱繼電器FR動(dòng)作，X003觸點(diǎn)斷開，這兩種情況都使得Y000、Y001線圈失電，進(jìn)而使KM1、KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。圖3.1 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖2 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制輸入 輸出SB1：X1 KM1：Y0SB2：X2 KM2：Y1SB3：X0FR：X

10、3SB1為正 SB2為反KM1為正轉(zhuǎn)接觸線圈KM2為反轉(zhuǎn)接觸線圈02圖3.2 輸入輸出接線圖圖3.3梯形圖將PLC連上編程器并接通電源后，PLC電源指示燈亮，將編程器開關(guān)打到“PROGRAM”位置，這時(shí)PLC處于編程狀態(tài)。編程器顯示PASSWORD!這時(shí)依次按Cltr鍵和Montr鍵，直至屏幕顯示地址號(hào)0000，這時(shí)即可輸入程序。在輸入程序前，需清除存儲(chǔ)器中內(nèi)容，按照以上控制的梯形圖或程序指令將控制程序?qū)懭隤LC，當(dāng)程序輸入到PLC指令如下表對(duì)應(yīng)的指令如下表：表3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的指令語句表p 步 序指 令 數(shù)據(jù)步 序指 令 數(shù)據(jù)p 0LD X0017OR Y0021OR Y0018

11、ANI X0002ANI X0009ANI X0033ANI X00310ANI Y0014ANI Y00211OUT Y0025OUT Y00112END6LD X002結(jié) 論本文設(shè)計(jì)和制作了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)主要以三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)為主要研究對(duì)象，通過對(duì)他們的繼電器控制電路的研究，從而分析使用PLC對(duì)他們進(jìn)行自動(dòng)控制。在減壓起動(dòng)中，只介紹了異步電動(dòng)機(jī)的-的起動(dòng)方式，一般容量小于10KV的電動(dòng)機(jī)常用直接起動(dòng)。有時(shí)為了減小起動(dòng)是對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊，對(duì)允許直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)也采用減壓起動(dòng)，其方法還有定子繞組串電阻、延邊三角形和自耦變壓器起動(dòng)等。但以上幾種減壓起動(dòng)方式一般只用

12、于空載或輕載起動(dòng)。在大型設(shè)備中，多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的設(shè)備上，常需要電動(dòng)機(jī)按先后順序工作，通過對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)PLC控制學(xué)習(xí)后，對(duì)研究?jī)膳_(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制有了一定的經(jīng)驗(yàn)。通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理與功能。介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制的設(shè)計(jì)原理，從對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了存在許多問題，通過對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)來判斷程序的是否可用，并且從數(shù)學(xué)角度分析了PLC與三相異步電動(dòng)機(jī)控制的關(guān)系。通過本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制分析中產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了本人對(duì)PLC的分析和運(yùn)用能力，由于本人水平有限，對(duì)其中的原理和實(shí)際操作方法有待深入的學(xué)習(xí)研究和提高。致 謝此次畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫過程中，得到了多位老師、同學(xué)、朋友的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。入學(xué)以來，各位老師一直以來的辛勤工作和教誨使我能順利地度過這難忘的三年，使我在綜合素質(zhì)提高、專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐工作能力等各方面受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 黃 凈. 電氣控制與可編程序控制器. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.82 李增國. 電子技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2009.23 楊榮昌. 電工基礎(chǔ). 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社.2004.54 俞果亮. PLC原