相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制優(yōu)秀論文

1、山東現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制高偉指導(dǎo)老師：班 級(jí)：09應(yīng)用電子系（部）：電子信息學(xué)院專 業(yè)：應(yīng)用電子答辯時(shí)間：2 0 1 2.6摘要PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比具有速度快，可靠性高，靈活 性強(qiáng)，功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案， 適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。本文設(shè)計(jì)了2個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC控制電路，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制

2、 速度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為高校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的控制技術(shù)的參考，也可作為工業(yè)電機(jī)的自動(dòng)控制電路。關(guān)鍵詞PLC; 三相異步電動(dòng)機(jī) ; 繼電器目錄摘要 I緒論 11 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 21.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 21.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 21.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析 32 PLC 基礎(chǔ) 62.1 PLC 的定義 62.2 PLC 與繼電器控制的區(qū)別 62.3 PLC 的工作原理 62.4 PLC 的應(yīng)用分類 63三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制83.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 83.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制 93.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用 PLC 控

3、制優(yōu)點(diǎn) 10結(jié)論 12致謝 13參考文獻(xiàn) 14緒論三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域 , 在這些應(yīng)用領(lǐng)域中 , 三相 異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下 ,導(dǎo)致產(chǎn)生過流 ,短路,斷相,絕故 ,對(duì)緣老化等事故， 應(yīng)用于大型 工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合的高壓電動(dòng)機(jī) , 大功率電動(dòng)機(jī)來(lái)說 , 一旦發(fā)生故障所造成的損失無(wú)法估量。在生產(chǎn)過程中 , 科學(xué)研究和其它產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中 ,電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛 , 在機(jī)械設(shè)備的控制中 , 電氣控制也比其它的控制方法使用的更為普遍。本系統(tǒng)的控制是采用 PLC 的編程語(yǔ)言 梯形語(yǔ)言 , 梯形語(yǔ)言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語(yǔ)言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加

4、進(jìn)了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程 容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算 操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(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，用來(lái)在內(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)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和 輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。長(zhǎng)期以來(lái)， PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供了非常 可靠的控制應(yīng)用， 它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案， 適合于當(dāng)前工業(yè)， 企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)

5、和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推 動(dòng)了 PLC 的發(fā)展，使得 PLC 的功能日益增強(qiáng)，目前，在先進(jìn)國(guó)家中，PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)，企業(yè)。由于PLC 綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時(shí)，計(jì)數(shù)，數(shù)字運(yùn)算， 數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，擴(kuò)展 了 PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛的運(yùn)用于眾多行業(yè)。1. 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)1.1 三

6、相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。 圖 1-1 為三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖1-1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1.1.1 定子定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作用是用來(lái)支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5 mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖1-2所示。圖1-2三相異步電動(dòng)機(jī)的定子1.1.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5 mm

7、t厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可 分為繞線式和鼠籠式兩種。1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖1-3為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。為簡(jiǎn)單起見，圖中用一對(duì)磁極來(lái)進(jìn)行分析。三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子將作切割 磁力線的運(yùn)動(dòng)而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可根據(jù)右手螺旋法則來(lái)判斷。由于轉(zhuǎn) 子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動(dòng)勢(shì)的方 向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。圖1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到電磁力的作

8、用，其方向可由左手定則來(lái)判斷，上面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁 轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析1.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動(dòng) 機(jī)的起動(dòng)過程。起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。1. 直接起動(dòng)直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡(jiǎn)單，不需附加的起動(dòng)設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電

9、網(wǎng)容 量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起動(dòng)電流大，一般只允許小功率的三相異步電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的三相異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。2降壓起動(dòng)通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行， 這種起動(dòng)方法稱為降壓起動(dòng)。前面講過，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如果電機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起 動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下面三種。(1) Y- 降壓起動(dòng)這種起

10、動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。圖1-4 Y- 降壓起動(dòng)控制線路圖1-4是一個(gè)Y- 降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得 KM2閉合,電機(jī)星形起動(dòng)，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時(shí)下降了。當(dāng) 電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。定子繞組每相阻抗為|Z|，電源電壓為U1，則采用連接直接起動(dòng)時(shí)的線電流為采用Y連接降壓起動(dòng)時(shí)，每相繞組的線電流為(1-5)由式(1-5 )可以看出，采用 Y-降壓起動(dòng)時(shí)，起

11、動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降了，因此， 這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)減小起動(dòng)電流的，只適用于允許輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。(2)自耦變壓器降壓起動(dòng)這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動(dòng)完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn) 行。1.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)但有三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會(huì)慢慢停下來(lái) 些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，

12、那么就要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以 分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)一般利用電磁抱閘的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；電氣制動(dòng)一般有能 耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng)三種方法。1. 能耗制動(dòng) 正常運(yùn)行時(shí)，將 QS閉合，電動(dòng)機(jī)接三相交流電源起動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機(jī)的V、W兩相，在電機(jī)內(nèi)部形成固定的磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。又根據(jù)左手定則可以判斷，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力的作用， 由于該力矩與運(yùn)動(dòng)方向相反，稱為制動(dòng)力矩，該力矩使得電動(dòng)機(jī)很快停

13、轉(zhuǎn)。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的 動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動(dòng)回路串聯(lián)一個(gè)大電 阻，以減小制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制 動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中。2. 反接制動(dòng) 反接制動(dòng)是指制動(dòng)時(shí)，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)換向， 反向磁場(chǎng)與原來(lái)慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動(dòng)比能耗制動(dòng)所用的時(shí)間要短。(1)防(a)接線圖；(b)原理圖圖1-6反接制動(dòng)示意圖從圖正常

14、運(yùn)行時(shí)，接通 KM1,電動(dòng)機(jī)加順序電源 U V W起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，接通KM2可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源V U W該電源產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于慣性,電動(dòng)機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷 轉(zhuǎn)子的受力 F。顯然，轉(zhuǎn)子會(huì)受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同的制動(dòng)力矩， 使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動(dòng)機(jī)會(huì)反方向起動(dòng)。反接 制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，但反接制動(dòng)時(shí)，由于形成了反向磁場(chǎng)，所以使得轉(zhuǎn)子的相對(duì) 轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大，能耗也較大。為限

15、制電流， 一般在制動(dòng)回路中串入大電阻。另外，反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)械 沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻繁正反轉(zhuǎn)且功率小于10 kW的小型生產(chǎn)機(jī)械中。3. 回饋發(fā)電制動(dòng)回饋發(fā)電制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動(dòng)轉(zhuǎn) 子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流也反向， 于是轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動(dòng)機(jī)將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以 稱為回饋發(fā)電制動(dòng)。2 PLC 基礎(chǔ)2.1 PLC 的定義可編程邏輯控制

16、器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類 可編程的存儲(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)與算術(shù)操作等面向 用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2.2 PLC 與繼電器控制的區(qū)別1. 控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的， 是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼 電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC 采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。2. 控制速度 繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)

17、，機(jī)械觸點(diǎn)有 抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。3. 延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制， 而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不 高，受環(huán)境影響大， 調(diào)整時(shí)間困難。 PLC 用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器， 時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生， 精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。2.3 PLC 的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(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。（一） 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描

18、方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將 它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在 這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下， 該輸入均能被讀入。（二） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯 形圖 ）。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)

19、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

20、話，輸入過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，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（三）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。2.4 PLC 的應(yīng)用分類目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交 通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1. 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控

21、制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印 刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2. 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog ）和數(shù)字量（ Digital ）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬 量控制。3. 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模

22、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。4. 過程控制 過程控制是指對(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)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5. 數(shù)據(jù)處理 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

23、、 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≈?表。數(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)。6. 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， 工廠自動(dòng)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，通信非常方便。3三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC控制3.1三相異步電機(jī)的

24、正反轉(zhuǎn)控制在生產(chǎn)過程中，往往要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，如起重機(jī)吊鉤的上升與下降床工作臺(tái)的前進(jìn)與后退等等。由電動(dòng)機(jī)原理可知， 只要把電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤 動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這兩個(gè)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(dòng)機(jī)可 逆運(yùn)行操作順序的不同，就有了“正 -停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路圖3-1正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖KM2SB1応00000500KM1SB200010501SB30002COMCOM圖3-2 I/O接線圖圖3-3梯形圖指令程序地址指令數(shù)據(jù)000

25、0LD00010001OR(05000002AND-NOT00000003AND-NOT05010004OUT05000005LD00020006OR05010007AND-NOT00000008AND-NOT05000009OUT05010010END(01)PLC控制的工作過程的分析：按下SB2,輸入繼電器0001動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器 KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通電正轉(zhuǎn)。按下SB1，輸入繼電器0000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器 0500線圈失電，KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助 觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī) M斷電停止正轉(zhuǎn)按下SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，0501線

26、圈接通并自鎖,KM2主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通 電反轉(zhuǎn)3.2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制在裝有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械上，有時(shí)必須按一定的順序起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，才能滿足工作的需要。例如某個(gè)設(shè)備要求：必需首先起動(dòng)甲電動(dòng)機(jī)，然后才能起動(dòng)乙電動(dòng)機(jī)，當(dāng)甲電動(dòng)機(jī)停止后，乙電動(dòng)機(jī)自 動(dòng)停止”。這種要求可采用下面的控制線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。KM1SB1SB2SB3SB4圖3-5 I/O接線圖0.00 0 01T IL45.C00.0E5.000.03H I1 IH-5.01結(jié)恿圖3-6梯形圖指令程序地址指令數(shù)據(jù)0000LD00000001OR05000002AND-NOT 00010003OUT05000004LD00

27、020005OR05010006AND05000007AND-NOT 00030008OUT05010009END(01)PLC 控制的工作過程的分析：按下M1的起動(dòng)按鈕SB1,輸入繼電器0000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接 觸器KM1得電吸合,電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,為起 動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動(dòng)機(jī) M1先起動(dòng),電動(dòng)機(jī)M2才能起動(dòng)。這時(shí)如果按下M2的起動(dòng)按鈕SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖，接觸器KM2得電吸合,電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下 M1的停止按鈕SB2 0001動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使 050

28、0線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)的斷開，使得 0501線圈同時(shí)失電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。若只按下M2停止，按鈕SB4時(shí)，0003動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；使得 0501線圈失電，M2停止運(yùn)行，而 M1仍運(yùn)行。3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用 PLC 控制優(yōu)點(diǎn)本文設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還有其它的像制動(dòng) 和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計(jì)，主電路都是一樣的，就控制電路有一點(diǎn)小差異，使用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價(jià)格便宜等，三相異步電 動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來(lái)的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是要來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)的。我們知道，在相電源與相之間是相差 120 度的，三相異步電動(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)繞組在空間方位 上也相差 120 度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電流 每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時(shí)同步的。旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為 n=60t/p 式中 f 為電源效率， P 是磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， n 的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù) 此式我們知道，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用的電源頻率有關(guān)，用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)也需要對(duì)電動(dòng)機(jī)