異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)PLC控制

1、-作者xxxx-日期xxxx異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)PLC控制【精品文檔】 網(wǎng)絡(luò)高等教育專 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè) 題 目：PLC控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)中心： 東港奧鵬 層 次： 高中起點(diǎn)?？?專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 年 春 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 鄭秋辰 完成日期： 2011年 1 月 19日【精品文檔】內(nèi)容摘要現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器（Programmable Logic Controller,

2、PLC）正式順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。異步電動機(jī)作為當(dāng)前前電力拖動的主流。具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展和交流調(diào)速技術(shù)的日益成熟，異步電動機(jī)的調(diào)速性能完全可與直流電機(jī)相媲美。本論文實(shí)現(xiàn)的就是是用PLC控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，關(guān)鍵詞：PLC；三相異步電動機(jī)；繼電器目 錄內(nèi)容摘要I引 言11 PLC的基本介紹21.1 PLC的基本概念21.2 PLC的特點(diǎn)221.2.2功能強(qiáng)，性能價格比高21.2.3硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)31.2.4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)31.2.5系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少31

3、.2.6維修工作量小，維修方便41.2.7體積小，能耗地42 三相異步電動機(jī)的介紹52.1 異步電動機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀52.2 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)53三相異步電機(jī)的PLC正反轉(zhuǎn)控制64結(jié)論85致謝9參考文獻(xiàn)10引 言在生產(chǎn)過程中,往往要求電動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動,如起重機(jī)吊鉤的上升與下降,機(jī)床工作臺的前進(jìn)與后退等等。傳統(tǒng)的繼電器控制電路簡單實(shí)用,但由于繼電器動作頻繁,可能會因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。在工業(yè)企業(yè)中,電機(jī)調(diào)速控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象，這一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力

4、想要解決的問題?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但存在的最普遍的問題是：PID控制對象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動因素不明確時,參數(shù)調(diào)整不便?？傮w來說，利用PLC控制三相異步電動機(jī)系統(tǒng)，它以電路結(jié)構(gòu)簡單，接線較少，體積較小等優(yōu)勢立于不敗之地。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中?？傮w來說，利用PLC控制三相異步電動機(jī)系統(tǒng)，它以電路結(jié)構(gòu)簡單，接線較少，體積較小等優(yōu)勢立于不敗之地。通過PLC控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)促進(jìn)了生產(chǎn)過程自動化。而生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全和提高勞動生產(chǎn)率的重要手段。采用

5、PLC控制三相異步電動機(jī)對企業(yè)具有重要的意義：(1) 降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。采用PLC系統(tǒng)后，不再需要工人經(jīng)常對繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行更換。(2) 提高控制精度。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。(3) 提高企業(yè)對電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用水平，鍛煉企業(yè)技術(shù)人員的開發(fā)、應(yīng)用能力。1 PLC的基本介紹 PLC的基本概念 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器（Progr

6、ammable Logic Controller, PLC）正式順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC仍然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強(qiáng)，更為開放，它不但是單機(jī)自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。PLC應(yīng)用面之廣、普及程度之高，是其他計算機(jī)控制設(shè)備無法比擬的。國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算

7、操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計”從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。1.2 PLC的特點(diǎn)編程方法簡單易學(xué)梯形圖是使用最多的plc的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技

8、術(shù)人員只要幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置用用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改

9、用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器。PLC外部僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)

10、計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般用順序控制設(shè)計法來設(shè)計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計相同功能的繼電器控制系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少的多。維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速的查明故障的原因

11、，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。體積小，能耗地復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可以節(jié)省大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，加上開關(guān)柜體積的減小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。2 三相異步電動機(jī)的介紹2.1 異步電動機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀異步電動機(jī)主要作電動機(jī)運(yùn)行，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)行可靠、效率較高、價格低廉、堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)，因此成為當(dāng)代產(chǎn)量最多、應(yīng)用也最廣泛的電機(jī)。在各種電氣傳動系統(tǒng)中。約90%的驅(qū)動電機(jī)為異步電動機(jī)；在電網(wǎng)的

12、總負(fù)荷中，異步電動機(jī)用電量約占60%以上。近年來，隨著電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，交流調(diào)速技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，異步電動機(jī)得到了更廣泛的應(yīng)用。 異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展和交流調(diào)速技術(shù)的日益成熟，異步電動機(jī)的調(diào)速性能完全可與直流電機(jī)相媲美。因此，異步電動機(jī)是目前電力拖動的主流。2.2 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間有一個很小的氣隙。如圖所示2-1 外形圖 2-2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1-軸承 2-軸伸側(cè)端蓋 3-轉(zhuǎn)軸 4轉(zhuǎn)子鐵心 5-吊環(huán) 6-定子鐵心 7-出線盒8-機(jī)座 9-

13、定子繞組 10非軸伸側(cè)端蓋 11-風(fēng)罩 12-風(fēng)扇2-3三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖3三相異步電機(jī)的PLC正反轉(zhuǎn)控制在生產(chǎn)過程中,往往要求電動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動,如起重機(jī)吊鉤的上升與下降,機(jī)床工作臺的前進(jìn)與后退等等。由電動機(jī)原理可知，只要把電動機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)，就可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，必須在這兩個相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動機(jī)可逆運(yùn)行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”兩種控制電路在該控制線路中，KM1 為正轉(zhuǎn)交流接觸器，KM2 為反轉(zhuǎn)交流接觸器，SB3

14、為停止按鈕、SB1 為正轉(zhuǎn)控制按鈕，SB2 為反轉(zhuǎn)控制按鈕，F(xiàn)R是熱繼電器。KM1、KM2 常閉觸點(diǎn)相互閉鎖，當(dāng)按下SB1 正轉(zhuǎn)按鈕時，KM1 得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)；KM1 的常閉觸點(diǎn)斷開反轉(zhuǎn)控制回路，此時當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)運(yùn)行方式不變；若要電機(jī)反轉(zhuǎn)，必須按下SB3停止按鈕，正轉(zhuǎn)交流接觸器失電，電機(jī)停止，然后再按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)反轉(zhuǎn)。若要電機(jī)正轉(zhuǎn)，也必須先停下來，再來改變運(yùn)行方式。這樣的控制線路的好處在于避免誤操作等引起的電源短路故障。圖3-1 控制電路圖圖3-2是功能與圖3-1所示系統(tǒng)相同的PLC控制系統(tǒng)的梯形圖。各輸入信號均由常開觸點(diǎn)提供，因此繼電器電路和梯形圖中的各觸電的常開和常閉的類型不變

15、。如果在編程軟件中用梯形圖語言輸入程序，可以采用與圖3-1中的繼電器電路完全相同的結(jié)構(gòu)來畫梯形圖。根據(jù)PLC外部接線圖給出的關(guān)系，來確定梯形圖中各觸電的地址。轉(zhuǎn)換為語句表后，會出現(xiàn)一條入棧指令和一條出棧指令。圖3-2用兩個起保停電路來分別控制電動機(jī)的正傳和反轉(zhuǎn)。與繼電器電路相比，多用了兩個常閉觸點(diǎn)，但是電路的邏輯關(guān)系比較清晰，并且不需要堆棧指令?！暗秒姟薄笆щ姟保妱訖C(jī)停止運(yùn)行。在梯形圖中，將Q0.0和Q0.1的常閉觸電分別與對方的線圈串聯(lián)，可以保證它們不會同時為ON，因此KM1和KM2的線圈不會同時通電，這種安全措施在繼電器電路中稱為“互鎖”。除此之外，為了方便和保證 和不會同時為ON，在梯

16、形圖中還設(shè)置了“按鈕連鎖”，即將正轉(zhuǎn)啟動按鈕對應(yīng)的的的線圈串聯(lián)，將正轉(zhuǎn)的常閉觸點(diǎn)與控制反轉(zhuǎn)的Q0.1的線圈串聯(lián)。設(shè)Q0.0為ON，電機(jī)正轉(zhuǎn)，這時如果想給為反轉(zhuǎn)，可以不按停止按鈕 SB3 ，直接按反轉(zhuǎn)按鈕 SB2“失電”“得電”并自保持，正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。梯形圖中的軟件互鎖和按鈕聯(lián)鎖電路并不保險，在電動機(jī)切換方向的過程中，可以原來接通的接觸器的主觸點(diǎn)的電弧還沒有熄滅，另一個接觸器的主觸點(diǎn)已經(jīng)閉合了，由此造成瞬時的電源相間短路，使熔斷器熔斷。此外，如果因?yàn)橹麟娐冯娏鬟^大或接觸器質(zhì)量不好，某一接觸器的主觸點(diǎn)被斷電時產(chǎn)生的電弧熔焊而被粘結(jié)，其線圈斷電后主觸點(diǎn)仍然是接通的，這時如果另一接觸器的線圈通電，也會

17、造成三相電源短路的事故。為了防止出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在PLC外表設(shè)置由KM1和KM2的輔助常閉觸點(diǎn)組成的硬件互鎖電路(圖3-1)，假設(shè)KM1的主觸點(diǎn)被電弧熔焊，這時它的與KM2線圈串聯(lián)的輔助常閉觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，因此KM2線圈不可能得電。 圖3-2 梯形圖 圖3-3 指令圖4結(jié)論P(yáng)LC 的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC仍然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強(qiáng)，更為開放，它不但是單機(jī)自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。本文是結(jié)合生產(chǎn)中如何實(shí)

18、現(xiàn)電動機(jī)的控制，PLC控制對比傳統(tǒng)的繼電器控制電路的優(yōu)點(diǎn)，闡述PLC的特點(diǎn)。最后實(shí)現(xiàn)用PLC控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。在本次設(shè)計中，參考了電機(jī)自動控制及PLC等有關(guān)書籍，運(yùn)用課堂上所學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識，深刻的了解了PLC控制電動機(jī)的原理和作用，對今后的工作實(shí)踐定會有有很大的幫助。5致謝在此論文結(jié)束之際，心中充滿對各位良師益友的感激。僅此向每一位曾經(jīng)教導(dǎo)我的老師，幫助過我的同學(xué)致以最誠摯的謝意。在這里首先要感謝指導(dǎo)老師鄭秋辰老師，鄭老師踏實(shí)的工作作風(fēng)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我在大學(xué)學(xué)習(xí)和生活中獲益匪淺。在做畢業(yè)設(shè)計期間，遇到許多困難，但是每次會得到鄭老師的悉心指導(dǎo)和幫助，讓我一次次從困難中爬起，一步步走向成功，這不僅使我建立了信心，也使我在工作方面更加認(rèn)真。從鄭老師的身上我不僅學(xué)到了知識，更重要的還有科研工作的方式以及做人的道理，同時也深深激勵我努力學(xué)習(xí)，不斷探