電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用the application of english electrical control technology in industrial production班級：機械2092 姓名：陳丹學(xué)號：3092101232指導(dǎo)老師：周力電氣控制及技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要電氣控制技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)，是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)手段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，以及新型控制策略的出現(xiàn)，是電氣控制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展和電氣控制技術(shù)在生產(chǎn)實踐中廣泛應(yīng)用，熟悉和掌握生產(chǎn)實踐中常用電氣控制電路的工作原

2、理及常見故障的處理方法，是機械專業(yè)大學(xué)生必須具備的基本功。本文從電氣控制技術(shù)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)和可編程plc控制系統(tǒng)兩方面出發(fā)，通過具體實例來闡述電氣控制技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。abstract:the electrical control technology is an interdisciplinary technology, is to realize the industrial production of automation technology with important the development of science and technology, especially

3、the application of computer and network technology, and the emergence of a new control strategy, is the electrical control system from control structure to control concepts are radically changed. with the development of electrical technology and the wide application of electrical control technology

4、in the production practice ,to the familiar with and master the electrical control electric circuit principle of work and trouble-shooting processing method is the basic on the electrical control technology of traditional control system and plc control system, we illustrates the electrical control t

5、echnology application in production by concrete example.關(guān)鍵字：電氣控制 繼電器 plc 應(yīng)用keywords: electrical control; electrical relay; plc; application.引言電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的.從最早的手動控制發(fā)展到自動控制,從簡單的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有接觸的硬接線繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以plc為核心的無接觸軟接線控制系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學(xué)技術(shù)成果。在如

6、今的家用電器中，繼電器和接觸器控制系統(tǒng)都到了廣泛的應(yīng)用，雖然繼電器接觸器作為硬接線控制系統(tǒng)會導(dǎo)致線路復(fù)雜，體積大，故障率高等缺陷，但其成本很低，在一些簡單控制中有著很大的優(yōu)勢。相比較而言，可編程控制系統(tǒng)（plc）是控制系統(tǒng)的一大進步，它是把邏輯量的控制轉(zhuǎn)變成了模擬量的控制，是一種通過程序?qū)崿F(xiàn)控制的功能。如今的plc實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任各種任務(wù)的跨越?？偠灾?，繼電器接觸器系統(tǒng)和可編程序控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中必不可少。the electrical control technology is along with the development of science and technolo

7、gy, the production technology is put forward new requirements and rapid development. from the earliest manual control development to automatic control, from simple control equipment to the complex control system, from is in contact with the hard wiring relay control system development to plc as the

8、core of no contact with soft connection control system. modern electrical control technology comprehensive application of computer, automatic control, electronic technology, precision measurements of many advanced scientific and technological achievements. in short, relay contactor system and progra

9、mmable control system in industrial production indispensable. 第一章 繼電器控制系統(tǒng)1.1定義：繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動電器。輸入信號可以是電壓、電流等電量，也可以是溫度、速度、壓力等非電量。其工作方式是當(dāng)輸入變量變化到某一定值時繼電器的觸頭即動作，接通或斷開控制電路。它一般由感測機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)三個基本部分組成。感測機構(gòu)把感測到的電氣量或非電氣量傳遞給中間機構(gòu)，將它與設(shè)定的整定值進行比較，當(dāng)達到整定值（過量或欠量）時，中間機構(gòu)便使執(zhí)行機構(gòu)動作，從而接通或斷開被控電路。由于控制電路消耗的功率一般不大，所

10、以對繼電器觸頭的分斷電流的能力要求低，一般不需要用特殊的滅弧裝置。1.2 繼電器基本介紹及其分類當(dāng)輸入量的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的躍遷變化的一種電器就成為繼電器。1.21 繼電器的主要分類1）電磁式繼電器電磁式繼電器是在電氣控制系統(tǒng)中起控制、放大、聯(lián)鎖、保護與調(diào)節(jié)的作用，以實現(xiàn)控制過程的自動化。按輸入信號的性質(zhì)，電磁式繼電器可分為電壓繼電器和電流繼電器；按用途前者又可劃分成一類中間繼電器。電壓繼電器用于電動機失壓或欠電壓保護以及制動和反轉(zhuǎn)控制等；中間繼電器加在某一電器與被控電路之間，以擴大前一電器的觸頭數(shù)量和容量；電流繼電器用于電動機的過載及短路保護、直流電動機的

11、磁場控制及失磁保護。2）固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是由固體半導(dǎo)體元件組成的無觸頭開關(guān)元件，它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關(guān)速度快、無火花、無動作噪聲和使用方便等一系列優(yōu)點，因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，如計算機的輸入輸出接口、外圍和終端設(shè)備。固態(tài)繼電器的缺點是過載能力差，易受溫度和輻射影響，通斷阻抗比小。固態(tài)繼電器分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器，前者的輸出采用晶體管，后者的輸出采用晶閘管。3）時間繼電器當(dāng)感受部分接受外界信號后，經(jīng)過設(shè)定的時間才使執(zhí)行部分動作的繼電器稱為時間繼電器。時間繼電器是一種利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器。按延

12、時的方式分為通電延時型、斷電延時型和帶瞬動觸頭的通電（或斷電）延時型繼電器等。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。4）熱繼電器熱繼電器是依靠電流流過發(fā)熱元件時產(chǎn)生的熱，是雙金屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構(gòu)動作的一種電器，主要用于電動機的過載保護、斷電及電流不平衡與性的保護以及其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器的動作時間與通過電流之間的關(guān)系特性呈反時限特性，合理調(diào)整它與電動機在保證繞組正常使用壽命的條件下所具有的反時限容許過載特性之間的關(guān)系，就可保證電動機在發(fā)揮最大效能的同時安全工作。1.22繼電器的作用繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化

13、及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中間機構(gòu)（驅(qū)動部分）。作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用： 1) 擴大控制范圍：例如，多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。2） 放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。 3）綜合信號：

14、例如，當(dāng)多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經(jīng)過比較綜合，達到預(yù)定的控制效果。 4） 自動、遙控、監(jiān)測：例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行。1.3 繼電接觸器控制電路組成的基本規(guī)律：自鎖與互鎖、點動及連續(xù)運轉(zhuǎn)、多地連鎖控制、順序控制及自動循環(huán)。1.31具有電氣聯(lián)鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制 在圖1(b)、(c)中，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕sb ，輸入繼電器常開觸點0001閉合，輸出繼電器0500線圈得電并自鎖，接觸器km，得電，其常開觸點閉合，電動機正轉(zhuǎn)；與此同時，0500的常閉觸點斷開，對0501實行電氣聯(lián)鎖，km 的常閉觸點斷開對km 實現(xiàn)聯(lián)鎖。若按下

15、正轉(zhuǎn)啟動按鈕sb，輸入繼電器常開觸點0002閉合，輸出繼電器0501線圈得電并自鎖，接觸器km 得電，其常開觸點閉合，電動機反轉(zhuǎn)；與此同時，0501的常閉觸點斷開，對0500實行電氣聯(lián)鎖，km：的常閉觸點斷開對km 實現(xiàn)聯(lián)鎖。停止時按下停止按鈕sb ，常閉觸點0000斷開，過載時熱繼電器常開觸點fr閉合，常閉觸點0003斷開，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線圈失電，從而使km 或km：失電，電動機停轉(zhuǎn)。1.32 自動往復(fù)循環(huán)控制線路圖2中用了四個行程開關(guān)sq，、sq。、sq，、sq ，這四個行程開關(guān)的作用分別是sq 、sq：用于電動機正反轉(zhuǎn)的自動切換，sq 、sq 用于運動部件的

16、終端保護。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕sb：，輸入繼電器常開觸點0001閉合，輸出繼電器0500線圈得電并自鎖，接觸器km，得電，其常開觸點閉合，電動機正轉(zhuǎn)，帶動運動部件前進，當(dāng)?shù)竭_預(yù)定位置時，運動部件上的擋鐵碰撞行程開關(guān)sq ，sq 的常開觸點閉合，輸入繼電器0004線圈得電，使得0004常閉觸點斷開，輸出繼電器0500線圈失電，km失電，電動機停止正轉(zhuǎn)，運動部件停止運行；與此同時，輸入繼電器0004的常開觸點閉合，輸出繼電器0501線圈得電并自鎖，接觸器km 得電，其常開觸點閉合，電動機反轉(zhuǎn)，帶動運動部件后退，當(dāng)?shù)竭_預(yù)定位置時，運動部件上的擋鐵碰撞行程開關(guān)sq ，sq：的常開觸點閉合，輸入繼電器00

17、05線圈得電，使得0005常閉觸點斷開，輸出繼電器0501線圈失電，km失電，電動機停止反轉(zhuǎn)，運動部件停止運行；與此同時，0005的常開觸點閉合，0500又重新得電，km 線圈得電，電動機又重新正轉(zhuǎn)帶動運動部件前進，如此循環(huán)。當(dāng)按下反向啟動按鈕sb 時，也有相同的工作過程。停止時，按下停止按鈕sb，常閉觸點000o斷開，過載時熱繼電器常開觸點fr閉合，常閉觸點0003斷開，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線圈失電，從而使km 或km 失電，電動機停轉(zhuǎn)。1.33 電動機的y一啟動控制線路在圖3(b)、(c)中，按下啟動按鈕sb，輸入繼電器0000得電，常開觸點0000閉合，輸出繼電器

18、0500線圈得電并自鎖，常開觸點0500閉合，導(dǎo)致輸出繼電器0501得電，從而使接觸器km，、km 得電，電動機形成星形啟動；與此同時，定時器too開始計時；2 s時間到，常閉觸點too斷開，輸出繼電器0501失電，常閉觸點0501閉合，又因為常開觸點too閉合，常開觸點0500閉合，所以輸出繼電器0502得電并自鎖，此時km 、km，得電，電動機接成三角形運行。在輸出繼電器0501和0502的各自回路中，相互串聯(lián)了0502和0501的常閉觸點，從而形成了電氣互鎖。sb是停止按鈕，熱繼電器r作過載保護。1.4 電氣控制電路中常用的保護環(huán)節(jié)短路保護、過電流保護、熱保護、零電壓和欠電壓保護、弱磁保

19、護及超速保護等。1.41 短路保護(1)熔斷器保護較適用于動作準(zhǔn)確度不高和自動化程度較差的系統(tǒng)中，如小容量的籠型異步電動機及小容量的直流電機。(2)過電流保護或低壓斷路器保護 線圈的動作電流可按下式計算。 isk=1.2ist，式中isk為過電流繼電器或低壓斷路器的動作電流；ist為電動機的啟動電流。為了能切斷短路電流，接觸器觸點的容量不得不加大。1.42 過電流保護不正確啟動和過大的負載轉(zhuǎn)矩常常引起電動機產(chǎn)生很大的過電流，由此引起的過電流一般比短路電流小。過大的沖擊負載，使電動機流過過大的沖擊電流以致?lián)p壞電動機的換向器。同時，過大的電動機轉(zhuǎn)矩也會使機械傳動部件受傷因此要瞬時切斷電源。在電動機

20、運行中，產(chǎn)生過電流比發(fā)生短路的可能性更大，特別是在頻繁啟動和正反轉(zhuǎn)的重復(fù)短時工作制的電動機。 過電流保護通常用在限流啟動的直流電動機與繞線式異步電動機中。1.43 熱保護： 為了防止電動機因長期超載運行導(dǎo)致電機繞組的溫升超過允許值而損壞，所以要采取熱保護。特點：負載電流越大，電器動作時間越快，但又不應(yīng)受電機啟動電流的影響而誤動作，通常用得最多的為熱繼電器。 由于熱慣性的關(guān)系，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作。當(dāng)電路中有810倍額定電流通過時，熱繼電器需l-3s才動作，這樣在熱繼電器未動作之前，能使熱繼電器的發(fā)熱元件和電路中的其他設(shè)備已燒毀，所以在使用熱繼電器作熱保

21、護的同時，還必須裝有熔斷器或過電流繼電器的短路保護裝置。熔體額定電流不超過4倍熱繼電器熱元件額定電流。而過電流繼電器的動作電流不應(yīng)超過6-7倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流等于電動機額定電流。 如果電動機的環(huán)境溫度比繼電器的環(huán)境溫度高15-25，則選用額定電流小一號的發(fā)熱元件；如電動機的環(huán)境溫度比繼電器的環(huán)境溫度低15-25，則要選用大一號的發(fā)熱元件。1.44 零電壓和欠電壓保護：在電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消失使電動機停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復(fù)時電動機就可能自動啟動，電動機的自啟動可能造成人身事故或設(shè)備事故。對電網(wǎng)來說，許多電動機自啟動會引起不允許的過電流及電

22、壓降。防止電壓恢復(fù)時電動機自啟動的保護叫作零壓保護。在電動機運轉(zhuǎn)時，電源電壓過分地降低會引起電動機轉(zhuǎn)速下降，甚至停轉(zhuǎn)。第二章 plc在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用2.1定義：可編程序控制器（programmable controller）通常也簡稱可編程控制器，pc?？删幊绦蚩刂破鞯漠a(chǎn)生和其他的控制裝置類似，生產(chǎn)的實際需要是它產(chǎn)生的根本原因，計算機技術(shù)、電器制造技術(shù)、電力電子器件制造技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論等相關(guān)技術(shù)和學(xué)科的快速發(fā)展是它產(chǎn)生的物質(zhì)及理論基礎(chǔ)。可編程控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等

23、操作指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)連成一個整體，易于擴展其功能的原則設(shè)計。由定義看出，可編程序控制器實質(zhì)上是一臺專為在工業(yè)環(huán)境下運行的工業(yè)計算機，由于其面向用戶的指令系統(tǒng)，使得它特別適用于各種工業(yè)設(shè)備的控制。2.2 plc的應(yīng)用最初，plc主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著plc技術(shù)的進步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。如今，plc不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與治理。plc已日益成為產(chǎn)業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。目前，

24、在國內(nèi)外plc已經(jīng)廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。隨著plc的性能價值的不斷提高，其應(yīng)用范圍還在不斷地擴大。2.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域用于順序控制：這是plc應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，傳統(tǒng)的由繼電器組成的順序控制裝置都可以由其取代。開關(guān)量控制：利用plc最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單機控制、多級控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、注塑器、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線和電梯控制等等。這是plc最基本的應(yīng)用，也是最廣泛的應(yīng)用。運動控制：plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配

25、置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。過程控制: 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理:

26、現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。通信及聯(lián)網(wǎng)：plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方

27、便。2.4 plc的應(yīng)用特點plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。1）可靠性高，抗干擾能力強:高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余

28、cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2）配套齊全，功能完善，適用性強: plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用

29、于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術(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: lc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造:plc用存

30、儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。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，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積小且很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 2.5 plc的工作原理plc采用的是循環(huán)掃描工作方式。在plc中，用戶程序按照先后順序存放在plc中，工作時cpu從第一條指令開始執(zhí)行，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。plc的工作過程可分為五個

31、階段：自診斷、與計算機或編程器等通信、讀入現(xiàn)場信號、執(zhí)行用戶程序、輸出結(jié)果。這五個階段稱為一個掃描周期。采用循環(huán)掃描的工作方式，是plc 區(qū)別于微機和其他控制設(shè)備的最大特點。2.61 plc在工業(yè)中的應(yīng)用的舉例(1)plc實現(xiàn)多臺風(fēng)機、水泵組成的自動恒壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)控制對象的參數(shù)的變化自動調(diào)節(jié)電機的出力、電機投入/退出，達到自動恒壓控制的目的，特別是plc與變頻器的結(jié)合應(yīng)用，可實現(xiàn)一臺變頻器拖動多臺電動機變頻運行，達到高效節(jié)能、節(jié)約一次投入和自動控制的目的。以下是一套鍋爐風(fēng)壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用plc和變頻器各一臺，便可對3臺風(fēng)機進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)風(fēng)壓自動調(diào)整和節(jié)能運行。2.62 plc控制原理

32、 系統(tǒng)啟動時,風(fēng)機1啟運進入變頻狀態(tài)運行,電機轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率的上升而不斷上升,當(dāng)變頻率達到50hz時而這時壓力變送器的檢測的壓力值還沒有達到所給定的壓力值,則時間繼電器延時數(shù)秒后,plc發(fā)出指令，風(fēng)機1通過接觸器切換到工頻運行,切換后的變頻器從50hz降至0hz,風(fēng)機2通過接觸器進入變頻運行狀態(tài).壓力變送器不斷進行采樣,當(dāng)風(fēng)機2達到工頻,風(fēng)壓還不能達到給定的壓力值,則啟動風(fēng)機3進入變頻運行狀態(tài)。當(dāng)壓力傳感器所測的壓力低于下限壓力時,不斷的切換電機進入運行中(切換電機順序為1#2#，2#3#），直到系統(tǒng)平穩(wěn)的運行。該過程可通過以下電機狀態(tài)變化來表示。三臺電機運行狀態(tài)變化：（1# 變頻）-（1

33、#工頻、2#變頻）-（1#工頻、2#工頻、3#變頻）。 當(dāng)三臺風(fēng)機(1#工頻，2#工頻，3#變)都投入運行時,而實際的壓力處于上限壓力或之上,此時風(fēng)機1變頻運行頻率低至0hz,在延時一段時間后,plc使風(fēng)機1停止運行,變頻器頻率就從0迅速上升.如果此后的壓力還是處于上限壓力,則延時一段時間后plc使風(fēng)機2停止,這樣的調(diào)節(jié),有效的減少風(fēng)機的頻繁的啟停,使風(fēng)機平穩(wěn)的過渡。當(dāng)出現(xiàn)缺相、過流、過壓等情況，plc將根據(jù)對輸入信號的判斷，在輸出接口上輸出報警信號，并根據(jù)需要去動作跳閘，如果發(fā)生變頻器故障，則plc將把自動方式切換到手動操作方式。同樣，也可利用plc 根據(jù)供水母管壓力的變化對多臺水泵的出力和

34、投入臺數(shù)進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)恒壓自動供水系統(tǒng)。2.7 plc在自動售貨機中的應(yīng)用plc的控制要求是：控制系統(tǒng)的 i/o 點及地址分配、plc 系統(tǒng)選型、電氣控制系統(tǒng)原理圖、系統(tǒng)程序設(shè)計、plc 的安裝、電源設(shè)計、系統(tǒng)的接地、plc 輸出端保護等方面來展開說明與論述。2.71設(shè)計要求此自動售貨機可投入 1 元、5 元或 10 元硬幣。 當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過 12 元時，汽水按鈕指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總 值超過 15 元時，汽水、咖啡按鈕指示燈都亮。當(dāng)汽水按鈕指示燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出 7 秒后自動停止。汽水排出 時相應(yīng)指示燈閃爍。 當(dāng)咖啡按鈕指示燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出 7 秒后自動停止。咖啡排出 時相應(yīng)指示燈閃爍。若投入的硬幣總值超過所需錢數(shù) （汽水 12 元， 咖啡 15 元） 時， 找錢指示燈亮。2.72電氣原理圖設(shè)計基于各端口的地址分布，sa1、sa2、sa3 三個投幣口用于投幣，統(tǒng)計投 幣總錢數(shù)。然后由比較寄存器進行比較，如果投幣總數(shù)大于或等于 12 時，ka2 繼電器接通，汽水指示燈