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(jí)：機(jī)械2092 姓名：陳丹學(xué)號(hào)：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(mén)多學(xué)科交叉的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(shí)踐中廣泛應(yīng)用，熟悉和掌握生產(chǎn)實(shí)踐中常用電氣控制電路的工作原

2、理及常見(jiàn)故障的處理方法，是機(jī)械專(zhuān)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(guò)具體實(shí)例來(lái)闡述電氣控制技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)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(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制,從簡(jiǎn)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(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以plc為核心的無(wú)接觸軟接線(xiàn)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密測(cè)量等許多先進(jìn)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(xiàn)控制系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路復(fù)雜，體積大，故障率高等缺陷，但其成本很低，在一些簡(jiǎn)單控制中有著很大的優(yōu)勢(shì)。相比較而言，可編程控制系統(tǒng)（plc）是控制系統(tǒng)的一大進(jìn)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(guò)程序?qū)崿F(xiàn)控制的功能。如今的plc實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任各種任務(wù)的跨越?？偠灾^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(hào)而動(dòng)作的自動(dòng)電器。輸入信號(hào)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(shí)繼電器的觸頭即動(dòng)作，接通或斷開(kāi)控制電路。它一般由感測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成。感測(cè)機(jī)構(gòu)把感測(cè)到的電氣量或非電氣量傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與設(shè)定的整定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到整定值（過(guò)量或欠量）時(shí)，中間機(jī)構(gòu)便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而接通或斷開(kāi)被控電路。由于控制電路消耗的功率一般不大，所

10、以對(duì)繼電器觸頭的分?jǐn)嚯娏鞯哪芰σ蟮?，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(lèi)當(dāng)輸入量的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，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(lèi)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(hù)與調(diào)節(jié)的作用，以實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的自動(dòng)化。按輸入信號(hào)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(lèi)中間繼電器。電壓繼電器用于電動(dòng)機(jī)失壓或欠電壓保護(hù)以及制動(dòng)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(kuò)大前一電器的觸頭數(shù)量和容量；電流繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載及短路保護(hù)、直流電動(dòng)機(jī)的

11、磁場(chǎng)控制及失磁保護(hù)。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(wú)觸頭開(kāi)關(guān)元件，它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、對(duì)外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)火花、無(wú)動(dòng)作噪聲和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口、外圍和終端設(shè)備。固態(tài)繼電器的缺點(diǎn)是過(guò)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(shí)間繼電器當(dāng)感受部分接受外界信號(hào)后，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間才使執(zhí)行部分動(dòng)作的繼電器稱(chēng)為時(shí)間繼電器。時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。按延

12、時(shí)的方式分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型和帶瞬動(dòng)觸頭的通電（或斷電）延時(shí)型繼電器等。它的種類(lèi)很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型等。4）熱繼電器熱繼電器是依靠電流流過(guò)發(fā)熱元件時(shí)產(chǎn)生的熱，是雙金屬片發(fā)生彎曲而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷電及電流不平衡與性的保護(hù)以及其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間與通過(guò)電流之間的關(guān)系特性呈反時(shí)限特性，合理調(diào)整它與電動(dòng)機(jī)在保證繞組正常使用壽命的條件下所具有的反時(shí)限容許過(guò)載特性之間的關(guān)系，就可保證電動(dòng)機(jī)在發(fā)揮最大效能的同時(shí)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(dòng)開(kāi)關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)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(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)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(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。作為控制元件，概括起來(lái)，繼電器有如下幾種作用： 1) 擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開(kāi)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(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。 3）綜合信號(hào)：

14、例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò)比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。 4） 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線(xiàn)路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)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(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、多地連鎖控制、順序控制及自動(dòng)循環(huán)。1.31具有電氣聯(lián)鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 在圖1(b)、(c)中，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb ，輸入繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)0001閉合，輸出繼電器0500線(xiàn)圈得電并自鎖，接觸器km，得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，0500的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，對(duì)0501實(shí)行電氣聯(lián)鎖，km 的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)對(duì)km 實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。若按下

15、正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb，輸入繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)0002閉合，輸出繼電器0501線(xiàn)圈得電并自鎖，接觸器km 得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，0501的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，對(duì)0500實(shí)行電氣聯(lián)鎖，km：的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)對(duì)km 實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。停止時(shí)按下停止按鈕sb ，常閉觸點(diǎn)0000斷開(kāi)，過(guò)載時(shí)熱繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)fr閉合，常閉觸點(diǎn)0003斷開(kāi)，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線(xiàn)圈失電，從而使km 或km：失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。1.32 自動(dòng)往復(fù)循環(huán)控制線(xiàn)路圖2中用了四個(gè)行程開(kāi)關(guān)sq，、sq。、sq，、sq ，這四個(gè)行程開(kāi)關(guān)的作用分別是sq 、sq：用于電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換，sq 、sq 用于運(yùn)動(dòng)部件的

16、終端保護(hù)。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb：，輸入繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)0001閉合，輸出繼電器0500線(xiàn)圈得電并自鎖，接觸器km，得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件上的擋鐵碰撞行程開(kāi)關(guān)sq ，sq 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸入繼電器0004線(xiàn)圈得電，使得0004常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器0500線(xiàn)圈失電，km失電，電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)部件停止運(yùn)行；與此同時(shí)，輸入繼電器0004的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0501線(xiàn)圈得電并自鎖，接觸器km 得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件后退，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件上的擋鐵碰撞行程開(kāi)關(guān)sq ，sq：的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸入繼電器00

17、05線(xiàn)圈得電，使得0005常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器0501線(xiàn)圈失電，km失電，電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)部件停止運(yùn)行；與此同時(shí)，0005的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，0500又重新得電，km 線(xiàn)圈得電，電動(dòng)機(jī)又重新正轉(zhuǎn)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件前進(jìn)，如此循環(huán)。當(dāng)按下反向啟動(dòng)按鈕sb 時(shí)，也有相同的工作過(guò)程。停止時(shí)，按下停止按鈕sb，常閉觸點(diǎn)000o斷開(kāi)，過(guò)載時(shí)熱繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)fr閉合，常閉觸點(diǎn)0003斷開(kāi)，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線(xiàn)圈失電，從而使km 或km 失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。1.33 電動(dòng)機(jī)的y一啟動(dòng)控制線(xiàn)路在圖3(b)、(c)中，按下啟動(dòng)按鈕sb，輸入繼電器0000得電，常開(kāi)觸點(diǎn)0000閉合，輸出繼電器

18、0500線(xiàn)圈得電并自鎖，常開(kāi)觸點(diǎn)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(dòng)機(jī)形成星形啟動(dòng)；與此同時(shí)，定時(shí)器too開(kāi)始計(jì)時(shí)；2 s時(shí)間到，常閉觸點(diǎn)too斷開(kāi)，輸出繼電器0501失電，常閉觸點(diǎn)0501閉合，又因?yàn)槌ｉ_(kāi)觸點(diǎn)too閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)0500閉合，所以輸出繼電器0502得電并自鎖，此時(shí)km 、km，得電，電動(dòng)機(jī)接成三角形運(yùn)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(diǎn)，從而形成了電氣互鎖。sb是停止按鈕，熱繼電器r作過(guò)載保護(hù)。1.4 電氣控制電路中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、熱保護(hù)、零電壓和欠電壓保護(hù)、弱磁保

19、護(hù)及超速保護(hù)等。1.41 短路保護(hù)(1)熔斷器保護(hù)較適用于動(dòng)作準(zhǔn)確度不高和自動(dòng)化程度較差的系統(tǒng)中，如小容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)及小容量的直流電機(jī)。(2)過(guò)電流保護(hù)或低壓斷路器保護(hù) 線(xiàn)圈的動(dòng)作電流可按下式計(jì)算。 isk=1.2ist，式中isk為過(guò)電流繼電器或低壓斷路器的動(dòng)作電流；ist為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。為了能切斷短路電流，接觸器觸點(diǎn)的容量不得不加大。1.42 過(guò)電流保護(hù)不正確啟動(dòng)和過(guò)大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩常常引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大的過(guò)電流，由此引起的過(guò)電流一般比短路電流小。過(guò)大的沖擊負(fù)載，使電動(dòng)機(jī)流過(guò)過(guò)大的沖擊電流以致?lián)p壞電動(dòng)機(jī)的換向器。同時(shí)，過(guò)大的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也會(huì)使機(jī)械傳動(dòng)部件受傷因此要瞬時(shí)切斷電源。在電動(dòng)機(jī)

20、運(yùn)行中，產(chǎn)生過(guò)電流比發(fā)生短路的可能性更大，特別是在頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的重復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)。 過(guò)電流保護(hù)通常用在限流啟動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)與繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)中。1.43 熱保護(hù)： 為了防止電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期超載運(yùn)行導(dǎo)致電機(jī)繞組的溫升超過(guò)允許值而損壞，所以要采取熱保護(hù)。特點(diǎn)：負(fù)載電流越大，電器動(dòng)作時(shí)間越快，但又不應(yīng)受電機(jī)啟動(dòng)電流的影響而誤動(dòng)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(huì)受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作。當(dāng)電路中有810倍額定電流通過(guò)時(shí)，熱繼電器需l-3s才動(dòng)作，這樣在熱繼電器未動(dòng)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(hù)的同時(shí)，還必須裝有熔斷器或過(guò)電流繼電器的短路保護(hù)裝置。熔體額定電流不超過(guò)4倍熱繼電器熱元件額定電流。而過(guò)電流繼電器的動(dòng)作電流不應(yīng)超過(guò)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(dòng)機(jī)額定電流。 如果電動(dòng)機(jī)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(hào)的發(fā)熱元件；如電動(dòng)機(jī)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(hào)的發(fā)熱元件。1.44 零電壓和欠電壓保護(hù)：在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，如果因?yàn)殡娫措妷旱南闺妱?dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)就可能自動(dòng)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)可能造成人身事故或設(shè)備事故。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，許多電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)會(huì)引起不允許的過(guò)電流及電

22、壓降。防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的保護(hù)叫作零壓保護(hù)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過(guò)分地降低會(huì)引起電動(dòng)機(jī)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(jiǎn)稱(chēng)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(lèi)似，生產(chǎn)的實(shí)際需要是它產(chǎn)生的根本原因，計(jì)算機(jī)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(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(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)運(yùn)算等

23、操作指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。由定義看出，可編程序控制器實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行的工業(yè)計(jì)算機(jī)，由于其面向用戶(hù)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(kāi)關(guān)量的邏輯控制。隨著plc技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。如今，plc不僅用于開(kāi)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(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)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(gè)重要的角色。目前，

24、在國(guó)內(nèi)外plc已經(jīng)廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保以及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)。隨著plc的性能價(jià)值的不斷提高，其應(yīng)用范圍還在不斷地?cái)U(kuò)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(kāi)關(guān)量控制：利用plc最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單機(jī)控制、多級(jí)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)控制等，例如：機(jī)床、注塑器、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)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(yùn)動(dòng)控制：plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配

25、置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠(chǎng)家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。過(guò)程控制: 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)行專(zhuān)用的pid子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)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(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠(chǎng)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(diǎn)plc是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng):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(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。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余

28、cpu的plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，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(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)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(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)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(hù)。這樣，整個(gè)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(qiáng): 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(chǎng)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(yùn)算能力，可用

29、于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)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(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: lc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。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

30、儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，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，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積小且很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 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(hù)程序按照先后順序存放在plc中，工作時(shí)cpu從第一條指令開(kāi)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(guò)程可分為五個(gè)

31、階段：自診斷、與計(jì)算機(jī)或編程器等通信、讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、執(zhí)行用戶(hù)程序、輸出結(jié)果。這五個(gè)階段稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。采用循環(huán)掃描的工作方式，是plc 區(qū)別于微機(jī)和其他控制設(shè)備的最大特點(diǎn)。2.61 plc在工業(yè)中的應(yīng)用的舉例(1)plc實(shí)現(xiàn)多臺(tái)風(fēng)機(jī)、水泵組成的自動(dòng)恒壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)控制對(duì)象的參數(shù)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的出力、電機(jī)投入/退出，達(dá)到自動(dòng)恒壓控制的目的，特別是plc與變頻器的結(jié)合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行，達(dá)到高效節(jié)能、節(jié)約一次投入和自動(dòng)控制的目的。以下是一套鍋爐風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用plc和變頻器各一臺(tái)，便可對(duì)3臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整和節(jié)能運(yùn)行。2.62 plc控制原理

32、 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),風(fēng)機(jī)1啟運(yùn)進(jìn)入變頻狀態(tài)運(yùn)行,電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?開(kāi)始隨頻率的上升而不斷上升,當(dāng)變頻率達(dá)到50hz時(shí)而這時(shí)壓力變送器的檢測(cè)的壓力值還沒(méi)有達(dá)到所給定的壓力值,則時(shí)間繼電器延時(shí)數(shù)秒后,plc發(fā)出指令，風(fēng)機(jī)1通過(guò)接觸器切換到工頻運(yùn)行,切換后的變頻器從50hz降至0hz,風(fēng)機(jī)2通過(guò)接觸器進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài).壓力變送器不斷進(jìn)行采樣,當(dāng)風(fēng)機(jī)2達(dá)到工頻,風(fēng)壓還不能達(dá)到給定的壓力值,則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)3進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)壓力傳感器所測(cè)的壓力低于下限壓力時(shí),不斷的切換電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行中(切換電機(jī)順序?yàn)?#2#，2#3#），直到系統(tǒng)平穩(wěn)的運(yùn)行。該過(guò)程可通過(guò)以下電機(jī)狀態(tài)變化來(lái)表示。三臺(tái)電機(jī)運(yùn)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(tái)風(fēng)機(jī)(1#工頻，2#工頻，3#變)都投入運(yùn)行時(shí),而實(shí)際的壓力處于上限壓力或之上,此時(shí)風(fēng)機(jī)1變頻運(yùn)行頻率低至0hz,在延時(shí)一段時(shí)間后,plc使風(fēng)機(jī)1停止運(yùn)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(shí)一段時(shí)間后plc使風(fēng)機(jī)2停止,這樣的調(diào)節(jié),有效的減少風(fēng)機(jī)的頻繁的啟停,使風(fēng)機(jī)平穩(wěn)的過(guò)渡。當(dāng)出現(xiàn)缺相、過(guò)流、過(guò)壓等情況，plc將根據(jù)對(duì)輸入信號(hào)的判斷，在輸出接口上輸出報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)需要去動(dòng)作跳閘，如果發(fā)生變頻器故障，則plc將把自動(dòng)方式切換到手動(dòng)操作方式。同樣，也可利用plc 根據(jù)供水母管壓力的變化對(duì)多臺(tái)水泵的出力和

34、投入臺(tái)數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)供水系統(tǒng)。2.7 plc在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用plc的控制要求是：控制系統(tǒng)的 i/o 點(diǎn)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(jì)、plc 的安裝、電源設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的接地、plc 輸出端保護(hù)等方面來(lái)展開(kāi)說(shuō)明與論述。2.71設(shè)計(jì)要求此自動(dòng)售貨機(jī)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(guò) 12 元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總 值超過(guò) 15 元時(shí)，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(dòng)停止。汽水排出 時(shí)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(dòng)停止。咖啡排出 時(shí)相應(yīng)指示燈閃爍。若投入的硬幣總值超過(guò)所需錢(qián)數(shù) （汽水 12 元， 咖啡 15 元） 時(shí)， 找錢(qián)指示燈亮。2.72電氣原理圖設(shè)計(jì)基于各端口的地址分布，sa1、sa2、sa3 三個(gè)投幣口用于投幣，統(tǒng)計(jì)投 幣總錢(qián)數(shù)。然后由比較寄存器進(jìn)行比較，如果投幣總數(shù)大于或等于 12 時(shí)，ka2 繼電器接通，汽水指示燈