大連理工 《可編程控制器》 答案

網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《可編程控制器》大作業(yè)題目：二：三相異步電動(dòng)機(jī)的Y--△起動(dòng)PLC控制學(xué)習(xí)中心：奧鵬學(xué)習(xí)中心層次：專(zhuān)升本專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：2021年春季學(xué)號(hào)：學(xué)生：

三相異步電動(dòng)機(jī)的Y--△起動(dòng)PLC控制一、PLC的定義和特點(diǎn)根據(jù)1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)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)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入/輸入控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。可編程控制器具有如下特點(diǎn)：1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。為確保一些極其重要用戶使用在極其苛刻條件下，部分PLC廠商采用硬件或軟件冗余措施，使PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間更長(zhǎng)。同時(shí)，現(xiàn)有PLC通常都帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，提供用戶使用。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性。2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，PLC廠商也大力發(fā)展PLC硬件和軟件技術(shù)，形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。不僅完善了邏輯處理功能，而且還有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域控制。同時(shí)，隨著PLC的功能單元大量完善，PLC可用于位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制場(chǎng)合中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，接口簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受，其梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。二、PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。對(duì)于整個(gè)PLC控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其硬件部分不僅包括選擇符合控制要求的PLC機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、電源模塊、輸入/輸出模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊等，還應(yīng)當(dāng)包括選擇合適的可編程控制器外圍裝置、設(shè)備與接口，如輸入設(shè)備（控制按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）、執(zhí)行裝置（接觸器、繼電器等）和由執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（水泵、鼓風(fēng)機(jī)、閥門(mén)等）。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1。圖2.1PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）中央處理器中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，它通過(guò)系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）、通信端口等單元相連。通過(guò)制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項(xiàng)任務(wù)。其主要功能是由編程器寫(xiě)入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器、調(diào)用系統(tǒng)程序?qū)τ脩舫绦蜻M(jìn)行編輯或編譯并把相應(yīng)的操作數(shù)轉(zhuǎn)存到內(nèi)存中去、從存儲(chǔ)器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進(jìn)行PLC內(nèi)部故障的診斷等。（2）存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，把存儲(chǔ)器分為：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存放系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，主要包括檢查程序、編譯程序和監(jiān)控程序，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫(xiě)的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。用戶程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類(lèi)型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用以存放PLC運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因?yàn)檫\(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫(xiě)。（3）輸入/輸出（I/O）單元輸入/輸出（I/O）單元是PLC與外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備的。（4）電源部分不同型號(hào)的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。PLC內(nèi)部使用的電源是整體的供給中心，它的優(yōu)劣直接影響到PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。（5）通信端口PLC的CPU模塊上至少有一個(gè)通信端口。通過(guò)這個(gè)通信端口，PLC可以直接和編程器或上位機(jī)相連。（6）編程器幾乎每個(gè)PLC廠家都有自己的編程器。用戶通過(guò)編程器來(lái)編寫(xiě)控制程序，并通過(guò)編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測(cè)程序的運(yùn)行情況。軟件部分主要包括對(duì)PLC進(jìn)行I/O點(diǎn)地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的分配，PLC控制程序的設(shè)計(jì)（梯形圖、語(yǔ)句表、流程圖等），還有一些技術(shù)文件等。三PLC工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，整個(gè)PLC其工作過(guò)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(chēng)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。PLC的掃描工作過(guò)程如圖2.2所示。圖3.1PLC的掃描工作過(guò)程輸入采樣階段在PLC上電自檢后進(jìn)入輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入狀態(tài)和模擬量數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的鎖存器單元內(nèi)。2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，CPU從第一條指令開(kāi)始按指令步序號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到遇到結(jié)束。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(guò)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)RAM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(guò)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(guò)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(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。要求當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時(shí)反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止按鈕電機(jī)斷開(kāi)電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)不起作用。四、三相異步電機(jī)的Y—△啟動(dòng)要求起動(dòng)時(shí)電機(jī)接成Y型，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間自動(dòng)轉(zhuǎn)化為△形運(yùn)行，要求Y形斷開(kāi)后△形才能啟動(dòng)，防止Y形未斷△形啟動(dòng)造成電源短路。圖2所示是三相異步電機(jī)Y—△啟動(dòng)控制原理圖。要求第1臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)5s后，第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2自動(dòng)啟動(dòng)，只有當(dāng)?shù)?臺(tái)M2停止后，經(jīng)過(guò)5s延時(shí)，M1自動(dòng)停止。圖3所示是三相異步電機(jī)時(shí)間控制原理圖。將PLC聯(lián)上編程器并接通電源后，PLC電源指示燈亮，將編程器開(kāi)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Clr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，依次按Clr、Play/Set，Not，Rec/Reset和Montr鍵，即將全部程序清除。按照以上3種控制的梯形圖或程序指令將3種控制程序?qū)懭隤LC，當(dāng)上述3部分程序輸入到PLC機(jī)中后，用上下方向鍵讀出所寫(xiě)程序，如程序有錯(cuò)，可用插入指令和刪除指令修改程序。五、設(shè)計(jì)心得體會(huì)