三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制——畢業(yè)論文

安安徽徽機(jī)機(jī)電電職職業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)學(xué)院院 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLCPLC 控制控制 系 別 電氣工程系 專 業(yè) 電機(jī)與電器 班 級(jí) 電機(jī) 姓 名 學(xué) 號(hào) 摘摘 要要 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：關(guān)鍵詞：PLC; 三相異步電動(dòng)機(jī); 繼電器 引引 言言 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(guò)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(guò)程。 目目 錄錄 目目 錄錄.錯(cuò)誤！未定義書簽。 第第一一章章 三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ) . .1 1 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .1 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 .3 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)程的分 析.3 第第二二章章 P PL LC C 基基礎(chǔ)礎(chǔ). .1 10 0 2.1 PLC的定義10 2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別10 2.3 PLC的工作原理10 2.4 PLC的應(yīng)用分類11 2.5可編程序控制器的編程語(yǔ)言概述 12 第第三三章章 三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的P PL LC C 控控制制. .1 16 6 3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 16 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制 17 3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn).19 結(jié)結(jié)論論 . .2 20 0 參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) . .2 22 2 1 第一章第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(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。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要 由兩個(gè)部分組成，一是固定不動(dòng)的部分（簡(jiǎn)稱定子），二是可以自由旋轉(zhuǎn)的部分 （簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子）。定子與轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)很小的氣隙。此外，還有機(jī)座、端蓋軸承、 接線盒、風(fēng)扇等其他部分。 異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子的繞組的結(jié)構(gòu)不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異 步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個(gè)轉(zhuǎn)子形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單牢固、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動(dòng)機(jī)絕大部分屬于這類。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜，但啟動(dòng)性能較好，需要時(shí)還可以調(diào)節(jié)電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 (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，。 定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的，主要由定子鐵心、 定子繞組和機(jī)座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的。 2 交流電機(jī)（包括異步機(jī)和同步機(jī)）其定子結(jié)構(gòu)相同。*定子鐵芯：是磁路的一部 分用 0.5mm 硅鋼片迭成，且片間絕緣 *定子繞組：絕緣漆包線制成用于通三相交流電源定子鐵芯槽內(nèi)嵌放三相繞組 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 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。轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器或皮 帶輪帶動(dòng)其他機(jī)械設(shè)備做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。 1.1.3 機(jī)座 機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼和支架，它的作用是固定和保護(hù)定子鐵心、定子繞組并支 撐端蓋，所以要求機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能承受運(yùn)輸和運(yùn)行過(guò)程中的各 種作用力。 中、小型異步電動(dòng)機(jī)通常采用鑄鐵機(jī)座，定子鐵心緊貼在機(jī)座的內(nèi)壁，電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量主要通過(guò)機(jī)座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加 散熱面積，在機(jī)座表面裝有散熱片。 對(duì)大型異步電動(dòng)機(jī)，一般采用鋼板焊接機(jī)座，此時(shí)為了滿足通風(fēng)散熱的要求， 機(jī)座內(nèi)表面與鐵心隔開適當(dāng)距離，以形成空腔，作為冷卻空氣的通道。 3 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(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(guò)程的分析三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)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(guò)程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)，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) 4 轉(zhuǎn)矩大大減小。這說(shuō)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 則 （1-5） 由式（1-5）可以看出，采用 Y-降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)下降了 5 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) 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(guò)一定的時(shí)間后才會(huì)慢 慢停下來(lái), 但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，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)很快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)過(guò)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。 6 (a) 接線圖； (b) 原理圖 圖 1-6 反接制動(dòng)示意圖 正常運(yùn)行時(shí)，接通 KM1，電動(dòng)機(jī)加順序電源 UVW 起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)， 接通 KM2， 從圖可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源 VUW，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。 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。此中電動(dòng)機(jī)將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電過(guò)程網(wǎng)。 1.3.3 相異步電動(dòng)機(jī)常見故障分析與處理 三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，但通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)發(fā)生各種故障，及時(shí)判斷故障原 因，進(jìn)行相應(yīng)處理，是防止故障擴(kuò)大，保證設(shè)備正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要的工作。 一、通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無(wú)異響，也無(wú)異味和冒煙。一、通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無(wú)異響，也無(wú)異味和冒煙。 7 1故障原因電源未通（至少兩相未通）；熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；過(guò) 流繼電器調(diào)得過(guò)??；控制設(shè)備接線錯(cuò)誤。 2故障排除檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)，修復(fù)；檢查 熔絲型號(hào)、熔斷原因，換新熔絲；調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動(dòng)機(jī)配合；改正接線。 二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷 1故障原因缺一相電源，或定干線圈一相反接；定子繞組相間短路；定子 繞組接地；定子繞組接線錯(cuò)誤；熔絲截面過(guò)??；電源線短路或接地。 2. 故障排除檢查刀閘是否有一相未合好，可電源回路有一相斷線；消除反接故 障；查出短路點(diǎn)，予以修復(fù)；消除接地；查出誤接，予以更正；更換熔絲； 消除接地點(diǎn)。 三、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲三、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲 l故障原因定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；繞組引出線始 末端接錯(cuò)或繞組內(nèi)部接反；電源回路接點(diǎn)松動(dòng)，接觸電阻大；電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大 或轉(zhuǎn)子卡??；電源電壓過(guò)低；小型電動(dòng)機(jī)裝配太緊或軸承內(nèi)油脂過(guò)硬；軸承 卡住。 2. 故障排除查明斷點(diǎn)予以修復(fù)；檢查繞組極性；判斷繞組末端是否正確； 緊固松動(dòng)的接線螺絲，用萬(wàn)用表判斷各接頭是否假接，予以修復(fù)；減載或查出 并 消除機(jī)械故障，檢查是還把規(guī)定的面接法誤接為 Y；是否由于電源導(dǎo)線過(guò)細(xì)使壓 降過(guò)大，予以糾正，重新裝配使之靈活；更換合格油脂；修復(fù)軸承。 四、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多 1故障原因電源電壓過(guò)低；面接法電機(jī)誤接為 Y；籠型轉(zhuǎn)子開焊或斷裂； 定轉(zhuǎn)子局部線圈錯(cuò)接、接反；修復(fù)電機(jī)繞組時(shí)增加匝數(shù)過(guò)多；電機(jī)過(guò)載。 2故障排除測(cè)量電源電壓，設(shè)法改善；糾正接法；檢查開焊和斷點(diǎn)并修復(fù)； 查出誤接處，予以改正；恢復(fù)正確匝數(shù)；減載。 五、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常，有異響五、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常，有異響 8 1故障原因轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物； 定轉(zhuǎn)子鐵芯松動(dòng)；軸承缺油；風(fēng)道填塞或風(fēng)扇擦風(fēng)罩，定轉(zhuǎn)子鐵芯相擦； 電源電壓過(guò)高或不平衡；定子繞組錯(cuò)接或短路。 2故障排除修剪絕緣，削低槽楔；更換軸承或清洗軸承；檢修定、轉(zhuǎn)子鐵芯； 加油；清理風(fēng)道；重新安裝置；消除擦痕，必要時(shí)車內(nèi)小轉(zhuǎn)子；檢查并調(diào) 整電源電壓；消除定子繞組故障。 六、運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大六、運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大 1故障原因由于磨損軸承間隙過(guò)大；氣隙不均勻；轉(zhuǎn)子不平衡；轉(zhuǎn)軸彎曲； 鐵芯變形或松動(dòng)；聯(lián)軸器（皮帶輪）中心未校正；風(fēng)扇不平衡；機(jī)殼或基 礎(chǔ)強(qiáng)度不夠；電動(dòng)機(jī)地腳螺絲松動(dòng)；籠型轉(zhuǎn)子開焊斷路；繞線轉(zhuǎn)子斷路；加定 子繞組故障。 2故障排除檢修軸承，必要時(shí)更換；調(diào)整氣隙，使之均勻；校正轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡； 校直轉(zhuǎn)軸；校正重疊鐵芯，重新校正，使之符合規(guī)定；檢修風(fēng)扇，校正平 衡，糾正其幾何形狀；進(jìn)行加固；緊固地腳螺絲；修復(fù)轉(zhuǎn)子繞組；修復(fù)定子 繞組。 七、軸承過(guò)熱七、軸承過(guò)熱 1故障原因滑脂過(guò)多或過(guò)少；油質(zhì)不好含有雜質(zhì)；軸承與軸頸或端蓋配合不 當(dāng)（過(guò)松或過(guò)緊）；軸承內(nèi)孔偏心，與軸相擦；電動(dòng)機(jī)端蓋或軸承蓋未裝平； 電動(dòng)機(jī)與負(fù)載間聯(lián)軸器未校正，或皮帶過(guò)緊；軸承間隙過(guò)大或過(guò)??；電動(dòng)機(jī) 軸彎曲。 2故障排除按規(guī)定加潤(rùn)滑脂（容積的 1/3-2/3）；更換清潔的潤(rùn)滑滑脂；過(guò) 松可用粘結(jié)劑修復(fù)，過(guò)緊應(yīng)車，磨軸頸或端蓋內(nèi)孔，使之適合；修理軸承蓋，消 除擦點(diǎn)；重新裝配；重新校正，調(diào)整皮帶張力；更換新軸承；校正電機(jī)軸 或更換轉(zhuǎn)子。 八、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱甚至冒煙八、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱甚至冒煙 1故障原因電源電壓過(guò)高，使鐵芯發(fā)熱大大增加；電源電壓過(guò)低，電動(dòng)機(jī)又帶 額定負(fù)載運(yùn)行，電流過(guò)大使繞組發(fā)熱；修理拆除繞組時(shí)，采用熱拆 法不當(dāng)，燒傷 鐵芯；定轉(zhuǎn)子鐵芯相擦；電動(dòng)機(jī)過(guò)載或頻繁起動(dòng)；籠型轉(zhuǎn)子斷條；電動(dòng)機(jī) 缺相，兩相運(yùn)行；重繞后定于繞組浸漆不充分；環(huán)境溫度高電動(dòng) 機(jī)表面污垢多， 9 或通風(fēng)道堵塞；電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇故障，通風(fēng)不良；定子繞組故障（相間、匝間短路； 定子繞組內(nèi)部連接錯(cuò)誤）。 2故障排除降低電源電壓（如調(diào)整供電變壓器分接 頭），若是電機(jī) Y、 接法錯(cuò)誤引起，則應(yīng)改正接法；提高電源電壓或換粗供電 導(dǎo)線；檢修鐵 芯，排除故障；消除擦點(diǎn)（調(diào)整氣隙或挫、車轉(zhuǎn)子）；減載； 按規(guī)定次數(shù)控制起動(dòng)；檢查并消除轉(zhuǎn)子繞組故障；恢復(fù)三相運(yùn)行；采用二次 浸漆及真空浸漆 工藝；清洗電動(dòng)機(jī)，改善環(huán)境溫度，采用降溫措施；檢查并修 復(fù)風(fēng)扇，必要時(shí)更換；檢修定子繞組，消除故障。 10 第二章第二章 PLCPLC 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 2.1 PLC 的定義的定義 可編程邏輯控制器，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(guò)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(guò)程。 2.2 PLC 與繼電器控制的區(qū)別與繼電器控制的區(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)，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 的工作原理的工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)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。 11 (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)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(guò)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(guò)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 指令的話，輸入過(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)，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。 12 4.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。 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、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)。 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。 2.5 可編程序控制器的編程語(yǔ)言概述可編程序控制器的編程語(yǔ)言概述 1.步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是 SFC 中的三種主要元件。步是一種邏輯塊，即對(duì)應(yīng)于特定的控 制任務(wù)的編程邏輯；動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分；轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù) 的原因。FX 系列 PLC 的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)用八進(jìn)制表示，八進(jìn)制只 有 0-7 這 8 個(gè)數(shù)字符號(hào)，遵循“逢八進(jìn)一”的運(yùn)算規(guī)則。輸入繼電器是 PLC 接收外 部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口。PLC 通過(guò)光電耦合器，將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存貯 在輸入映象寄存器內(nèi)，外部觸點(diǎn)接通時(shí)對(duì)應(yīng)的映象寄存器為“1”狀態(tài)。輸入端外接 的觸點(diǎn)可以是常開的，也可以是常閉的，也可以是多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路。在 梯形圖中可以多次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。輸入繼電器的狀態(tài)唯一 地取決于外部輸入信號(hào)的狀態(tài)，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對(duì)不 能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。本書用橢圓表示梯形圖中的線圈 2.對(duì)于目前大多數(shù) PLC 來(lái)說(shuō)，SFC 還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需要其它編 程語(yǔ)言將它轉(zhuǎn)換為 PLC 的可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將 SFC 作為 PLC 的輔助編 程工具，而不是一種獨(dú)立的編程語(yǔ)言。1.PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電 器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實(shí) 的物理繼電器，而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與 PLC 存貯器中元件 映象寄存器的一個(gè)存貯器的一個(gè)存貯單元相對(duì)應(yīng)。該存貯單元如果為“1”狀態(tài)，則 13 表示梯形圖中對(duì)應(yīng)編程元件的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。我 們稱這種狀態(tài)是該編程元件的“1”狀態(tài)，或該編程元件 ON（接通）。如果該貯存 單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述相反，稱該編程元件 為“0”狀態(tài)，或該編程元件 OFF（斷開）。 3.為了增強(qiáng) PLC 的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、報(bào)表打印等功能，方便用戶的 使用，許多在中型 PLC 都配備了 PASCAL、BASIC、C 等高級(jí)編程語(yǔ)言。 4.PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電 器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是在軟件中使用的編 程元件。每一編程元件與 PLC 存貯器中元件映象寄存器的一個(gè)存貯器的一個(gè)存貯單 元相對(duì)應(yīng)。該存貯單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)編程元件的線圈“通 電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。我們稱這種狀態(tài)是該編程元件的“1”狀態(tài)， 或該編程元件 ON（接通）。如果該貯存單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈 和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述相反，稱該編程元件為“0”狀態(tài)，或該編程元件 OFF（斷開）。 5.組合機(jī)床的電氣控制,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控 制系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、性能 優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn)，PLC 較適合組合機(jī)床的電氣控制。PLC 與單片機(jī)、 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1PLC 與繼電器-接觸器相比較： 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問(wèn)世以來(lái)，一直是機(jī)電控制的主流。 由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動(dòng)作速度慢， 可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng) 更加遜色。PLC 等取代繼電接觸式控制邏輯。具體如下： (1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)、串 并聯(lián)，利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也 大。當(dāng)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場(chǎng)接線的改動(dòng)而改動(dòng)。 特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以，繼電 接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差。 可編程控制器采用存儲(chǔ)邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場(chǎng)連線以外，而控 制邏輯是以程序的方式存儲(chǔ)在 PLC 的內(nèi)存當(dāng)中。若控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會(huì)長(zhǎng)一 些，輸入輸出的連線并不多。若需要對(duì)控制邏輯進(jìn)行修改時(shí)，只要修改程序就行了， 而輸入輸出的連接線改動(dòng)不多，并且也容易改動(dòng)，因此，PLC 的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。 而且 PLC 是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。 14 (2) 控制速度 繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低。 觸點(diǎn)的開閉動(dòng)作一般是幾十毫秒數(shù)量級(jí)。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢， 還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)和觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題。 而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度相當(dāng)快。通 常，一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。由于 PLC 內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出 現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題，更不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題。 (3) 定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制： 繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來(lái)進(jìn)行定時(shí)控制。用時(shí)間繼電 器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會(huì)出現(xiàn)定時(shí)的精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影 響。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo) 體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)， 定時(shí)范圍廣。 (4) 可靠性和維護(hù)性。 繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)在開閉時(shí)會(huì)受到 電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護(hù)性差。 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，可靠性 高。PLC 還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人 員，還能動(dòng)態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 總之，PLC 在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠 性高，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。 2PLC 與單片機(jī)比較 單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和 工業(yè)控制。但是，單片機(jī)不是專門針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，所以它與 PLC 比較起來(lái)有以下缺點(diǎn)： (1) 單片機(jī)不如 PLC 容易掌握 使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要使用微處理器的匯編語(yǔ)言編程。這就要求 設(shè)計(jì)人員要有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。對(duì)于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識(shí)才能掌握。 而 PLC 采用了面向操作者的語(yǔ)言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對(duì)于使用者 來(lái)說(shuō)，無(wú)需了解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識(shí)，而只要用較短時(shí)間去熟悉 PLC 的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng) 及操作方法，就可以使用和編程。 (2) 單片機(jī)不如 PLC 使用簡(jiǎn)單 使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如， 15 要考慮工程現(xiàn)場(chǎng)與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式 等。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，還要在單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作， 才能與控制現(xiàn)場(chǎng)連接起來(lái)，調(diào)試也較繁瑣。 而 PLC 的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無(wú)外接電源的開關(guān)直接連接， 非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在 輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)不容易進(jìn)入 PLC。 (3) 單片機(jī)不如 PLC 可靠 使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出的問(wèn)題就是抗干擾性能較差。 而 PLC 是專門用于工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了抗 干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。 通過(guò)上面的比較，針對(duì)組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，雖然 PLC 的價(jià)格高一些，但 良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用 PLC 控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 16 第三章第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLCPLC 控制控制 3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 在生產(chǎn)過(guò)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,機(jī)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 圖 3-2 I/O 接線圖 17 圖 3-3 梯形圖 PLC 控制的工作過(guò)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)。 18 圖 3-4 順序啟動(dòng)繼電器控制圖 圖 3-5 I/O 接線圖 圖 3-6 梯形圖 PLC 控制的工作過(guò)程的分析： 19 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 0500 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)使用三相異步電動(dòng)機(jī)使用 PLC 控制優(yōu)點(diǎn)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)的屬性和旋轉(zhuǎn)方式有所了解，這樣才能控制好三相異步電動(dòng)機(jī)的方向和特性， 不至于使用不當(dāng)使電動(dòng)機(jī)損壞，電動(dòng)機(jī)的頻率一定要符合要求。 20 結(jié)結(jié) 論論 本文設(shè)計(jì)和制作了三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡(jiǎn) 單實(shí)用為目的，整體制作符合要求。 通過(guò)概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。摘要部分概要介紹了其可 靠性和實(shí)用性，第一章 緒論部分介紹了電動(dòng)機(jī)控制方面的背景、本文設(shè)計(jì)的目的、 意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié) 構(gòu)、工作原理、幾個(gè)工作過(guò)程的分析等；第三章 PLC 基礎(chǔ) PLC 的定義、與繼電器控 制的區(qū)別、工作原理、應(yīng)用分類等。第四章 三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制 從系統(tǒng)原 理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分進(jìn)行了總結(jié)。 通過(guò)本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了 解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制分析中對(duì) PLC 產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的 分析和運(yùn)用能力，由于本人水平有限，因此對(duì)其中的原理和實(shí)際操作方法有待深入 的學(xué)習(xí)研究和提高。文中有不足之處懇請(qǐng)各位老師加以指導(dǎo)。 21 致致 謝謝 時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼之間三年的學(xué)習(xí)生活在這次畢業(yè)論文后將畫上圓滿的句號(hào)。在這 三年中，安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)，老師和同學(xué)對(duì)我的學(xué)習(xí)給予了很大的 支持和幫助，我在這里不僅體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷， 在此謹(jǐn)對(duì)各位表示衷心的感謝。 在本次設(shè)計(jì)中，我不僅受到指導(dǎo)老師的學(xué)風(fēng)，師德的熏陶，而且她的學(xué)說(shuō)和風(fēng)范， 關(guān)懷和教誨，將成為我永遠(yuǎn)的精神動(dòng)力，并相信這在我的人生中將會(huì)受益匪淺，同 時(shí)也使自己的理論學(xué)習(xí)和實(shí)際聯(lián)系得更加緊密。也更加端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué) 習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。 另外，我在設(shè)計(jì)期間，同組同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達(dá)我真 誠(chéng)的謝意。 22 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 許順隆，徐朝陽(yáng).輕松學(xué)電機(jī).北京：中國(guó)電力出版社，2008 2 曹祥.機(jī)床電氣控制技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.1 3 孫余凱，吳鳴山.電器控制與 PLC 應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2006.6 4 郭曉波.可編程序控制器教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.9 5 黃凈.電氣控制與可編程序控制器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1