PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)

1、PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)段慶安摘 要：可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的嶄新的工業(yè)自動控制裝置。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制而廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，PLC已躍居工業(yè)自動化三大支柱的首位。生產(chǎn)機(jī)械往往要求運動部件可以實現(xiàn)正反兩個方向的起動，這就要求拖動電動機(jī)能作正、反向旋轉(zhuǎn)。由電機(jī)原理可知，改變電動機(jī)三相電源的相序，就能改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1，電動機(jī)正轉(zhuǎn)運行，且KM1,KMY接通。2s后KMY斷開，KM 接通，即完成正轉(zhuǎn)啟動。按下停止按鈕SB2，電動機(jī)停止運行。按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，電動機(jī)反轉(zhuǎn)運行，

2、且KM2,KMY接通。2s后KMY斷開，KM 接通，即完成反轉(zhuǎn)啟動。關(guān)鍵詞：PLC 直流電機(jī)PLC control motor reversingDuan Qing anAbstract: Programmable Logic Controller (PLC) is a microprocessor core, automatic control technology, computer technology and communication technology integration and the development of a new industrial automatic co

3、ntrol device. PLC has basically replaced the traditional relay control is widely used in various areas of industrial control, PLC has leapt to the first of the three pillars of the industrial automation.Production machinery often require moving parts can be achieved in both directions of the starter

4、, which requires the drag motor can make positive and reverse rotation. Seen by the motor principle, change the phase sequence of the motor three-phase power, will be able to change the direction of the motor rotation. Press Forward Start button SB1 motor forward run and KM1 KMY turned on. 2s after

5、and KMY disconnect, KM switched to complete the forward start. Press the stop button SB2, the motor stops running. Press the start button reversal SB3 motor reverses and KM2, the KMY switched. 2s after and KMY disconnect, KM switched complete reversal to start.Keywords: PLC DC motor一、PLC概述（一）PLC的產(chǎn)生1

6、969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。當(dāng)時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。緊接著，美國MODICON公司也開發(fā)出同名的控制器，1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制成了日本第一臺可編程控制器。1973年，西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，特別是進(jìn)入80年代以來，PLC已廣泛地使用16位甚至32位微處理器作為中央處理器，輸

7、入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，使PLC在概念、設(shè)計、性能價格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。這時的PLC已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱之為可編程序控制器（Programmable Controller）更為合適，簡稱為PC，但為了與個人計算機(jī)（Persona1 Computer）的簡稱PC相區(qū)別，一般仍將它簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。（二）PLC的定義“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行邏輯

8、運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式和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。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?！笨删幊绦蚩刂破魇菓?yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。（三）PLC的特點及應(yīng)用1、PLC特點（1）編程簡單，使用方便梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員只要很短的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，。（2）控制

9、靈活，程序可變，具有很好的柔性可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，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)?？删幊绦蚩刂破饔密浖δ苋〈死^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，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。（3）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價格比高可編程序控制器內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴(kuò)展單元即可，擴(kuò)充非常方便。與相同功能的繼電器系統(tǒng)

10、相比，具有很高的性能價格比。（4）控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統(tǒng)的配線比較少得多，故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時間，開關(guān)柜體積縮小，節(jié)省大量的費用。可編程序控制器有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力、可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。一般可用接線端子連接外部接線。可編程序控制器的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能，便于迅速地排除故障。（5）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可編程序控制器是為現(xiàn)場工作設(shè)計的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離、后備電池等，例如，西門子公司S7-200系列PLC內(nèi)部EEPROM中，儲存用戶原

11、程序和預(yù)設(shè)值在一個較長時間段（190小時），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時鐘，加強(qiáng)對程序的檢測和校驗。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程序控制器已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（6）體積小、重量輕、能耗低，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。2、PLC應(yīng)用目前，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個工業(yè)部門。隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個方面：（1） 邏輯控制可編程序控制器具有“與”、“

12、或”、“非”等邏輯運算的能力，可以實現(xiàn)邏輯運算，用觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域最為普及，包括微電子、家電行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。（2） 運動控制 可編程序控制器使用專用的運動控制模塊，或靈活運用指令，使運動控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。隨著變頻器、電動機(jī)起動器的普遍使用，可編程序控制器可以與變頻器結(jié)合，運動控制功能更為強(qiáng)大，并廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合。（3） 過程控制可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊

13、，實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對被控模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。現(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有PID閉環(huán)控制功能，此功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 （4） 數(shù)據(jù)處理可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以是運算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中

14、的一些大型控制系統(tǒng)。（5） 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/0之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備(如計算機(jī)、變頻器)之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務(wù)，又可節(jié)省資金。（四）PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖一所示）圖一 PLC控制系統(tǒng)示意圖可編

15、程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。1、CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：（1）輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。（2）程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更

16、新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。（3）輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。2、I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入

17、/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。3、編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。4、開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流5V，

18、12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量I/O模塊可能4，8，16，32，64點。 圖二 直流輸入電路二、三相異步電動機(jī)控制設(shè)計為了使電動機(jī)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可采用兩只接觸器KM1、KM2換接電動機(jī)三相電源的相序，但兩個接觸器不能吸合，如果同時吸合將造成電源的短路事故，為了防止這種事故

19、，在電路中應(yīng)采取可靠的互鎖，上圖為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動機(jī)正、反兩方向運行的控制電路。（一）電動機(jī)可逆運行控制電路 圖三 電動機(jī)可逆運行控制電路線路分析如下：（1） 正向啟動：1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下正向啟動按鈕SB3，KM1通電吸合并自鎖，主觸頭閉合接通電動機(jī)，電動機(jī)這時的相序是L1、L2、L3，即正向運行。（2） 反向啟動：1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下反向啟動按鈕SB2，KM2通電吸合并通過輔助觸點自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動機(jī)三相的電源相序，這時電動機(jī)的相序是L3、L2、L1，即反向運行。 （3）互鎖環(huán)節(jié)：具有禁止功能在線路中起安全保護(hù)作用。1、接觸

20、器互鎖：KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點，KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電動作后，KM1的輔助常閉觸點斷開了KM2線圈回路，若使KM1得電吸合，必須先使KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復(fù)位，這就防止了KM1、KM2同時吸合造成相間短路，這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。2、按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕SB2、SB3都具有一對常開觸點，一對常閉觸點，這兩個觸點分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如按鈕SB2的常開觸點與接觸器KM2線圈串聯(lián)，而常閉觸點與接觸器KM1線圈回路串聯(lián)。按鈕SB3的常開觸點與接觸器KM1線圈串聯(lián)，而常閉觸點壓KM2線

21、圈回路串聯(lián)。這樣當(dāng)按下SB2時只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電，按下SB3時只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。 （4）電動機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成。 圖四      電動機(jī)可逆運行控制電路的調(diào)試1、檢查主回路路的接線是否正確，為了保證兩個接觸器動作時能夠可靠調(diào)換電動機(jī)的相序，接線時應(yīng)使接觸器的上口接線保持一致，在接觸器的下口調(diào)相。2、檢查接線無誤后，通電試驗，通電試驗時為防止意外，應(yīng)先將電動機(jī)的接線斷開。（5）故障現(xiàn)象預(yù)處理；1

22、、不啟動；原因之一，檢查控制保險FU是否斷路，熱繼電器FR接點是否用錯或接觸不良，SB1按鈕的常閉接點是否不良。原因之二按紐互鎖的接線有誤。2、起動時接觸器“叭噠”就不吸了；這是因為接觸器的常閉接點互鎖接線有錯，將互鎖接點接成了自己鎖自己了，起動時常閉接點是通的接觸器線圈的電吸合，接觸器吸合后常閉接點又?jǐn)嚅_，接觸器線圈又?jǐn)嚯娽尫?，釋放常閉接點又接通接觸器又吸合，接點又?jǐn)嚅_，所以會出現(xiàn)“叭噠”接觸器不吸合的現(xiàn)象。3、不能夠自鎖一抬手接觸器就斷開，這是因為自鎖接點接線有誤。（二）啟動時就星型接法30秒后轉(zhuǎn)為三角形運行直到停止1用PLC實現(xiàn)Y-起動的可逆運行電動機(jī)控制電路。如圖1所示，其控制要求如下

23、：（1）按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1，電動機(jī)以Y-方式正向起動，Y形聯(lián)結(jié)運行30s后轉(zhuǎn)換為形運行。按下停止按鈕SB3，電動機(jī)停止運行。（2）按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2，電動機(jī)以Y-方式反向起動，Y形聯(lián)結(jié)運行30s后轉(zhuǎn)換為形運行。按下停止按鈕SB3，電動機(jī)停止運行。圖五 Y-起動的可逆運行電動機(jī)控制電路試列出I/O分配表、編寫梯形圖并上機(jī)運行調(diào)試。2用PLC實現(xiàn)電動機(jī)反接制動控制電路。如圖六所示，其工作原理如下：（1）按下正向起動按鈕SB2，運行過程如下：中間繼電器KA1線圈得電，KA1常開觸點閉合并自鎖，同時正向接觸器KM1得電，主觸點閉合，電動機(jī)正向起動；在剛起動時未達(dá)到速度繼電器KV的動作轉(zhuǎn)速，常開觸點KS

24、-Z未閉合，中間繼電器KA3斷電，KM3也處于斷電狀態(tài)，因而電阻R串在電路中限制起動電流；當(dāng)轉(zhuǎn)速升高后，速度繼電器動作，常開觸點KS-Z未閉合，KM3線圈得電，其主觸點短接電阻R，電動機(jī)起動結(jié)束。（2）按下停止按鈕SB1，運行過程如下：中間繼電器KA1線圈失電，KA1常開觸點斷開接觸器KM3線圈電路，電阻R再次串在電動機(jī)定子電路限制電流；同時，KM1線圈失電，切斷電動機(jī)三相電源；此時電動機(jī)轉(zhuǎn)速仍然較高，常開觸點KS-Z仍閉合，中間繼電器KA3線圈也還處于得電狀態(tài)，在KM1線圈失電的同時又使得KM2線圈得電，主觸點將電動機(jī)電源反接，電動機(jī)反接制動，定子電路一直串聯(lián)有電阻R以限制制動電流；當(dāng)轉(zhuǎn)速接

25、近零時，速度繼電器常開觸點KS-Z斷開，KA3和KM2線圈失電，制動過程結(jié)束，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。（3）按下反向起動按鈕SB3，運行過程如下：如果正處于正向運行狀態(tài)，反向按鈕SB3同時切斷KA1和KM1線圈；然后中間繼電器KA2線圈得電，KA2常開觸點閉合并實現(xiàn)自鎖，同時正向接觸器KM2得電，主觸點閉合，電動機(jī)反向起動；由于原來電動機(jī)處于正向運行，所以首先制動。制動結(jié)束后，反向速度在未達(dá)到速度繼電器KV的動作轉(zhuǎn)速時，常開觸點KS-F未閉合，中間繼電器KA4斷電，KM3也處于斷電狀態(tài)，因而電阻R仍串在電路中限制起動電流；當(dāng)反向轉(zhuǎn)速升高后，速度繼電器動作，常開觸點KS-F閉合，KM3線圈得電，其主觸點短接電阻R，電動機(jī)反向起動結(jié)束。反向制動過程與正向制動過程類似。圖六