PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用摘要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，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)、功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，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)化控制設(shè)備提供了非?？煽康乜刂茟?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)化的需求。本文設(shè)計(jì)了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，主要研究了異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、Y減壓起動(dòng)以及時(shí)間控制的繼電器控制，畫出及其相應(yīng)的輸入輸出接線圖，跟據(jù)繼電器控制電路圖作出PLC控制梯形圖，最后給出控制指令。目錄摘要前言1.PLC的定義、組成及工作原理1.1PLC的定義1.2PLC的組成1.3PLC的工作原理2.三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC的控制2.1三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)繼電器控制2.2三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制3.三相異步電動(dòng)機(jī)的星三角減壓起動(dòng)控制3.1三相異步電動(dòng)機(jī)Y減壓起動(dòng)的繼電器控制3.2三相異步電動(dòng)機(jī)Y減壓起動(dòng)PLC控制4.三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)間控制4.1三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)間的繼電器控制4.2三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)間PLC控制結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)前言三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活各個(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、絕緣老化等事故。對(duì)于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合高壓電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)機(jī)來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。再生產(chǎn)過程，科學(xué)研究和其他產(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，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。本系列的控制是采用PLC的編程語(yǔ)言梯形語(yǔ)言，提醒語(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，是邏輯關(guān)系清晰直觀，變成容易，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)，它是專為在惡劣工作環(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。1. PLC的定義、組成及工作原理1.1PLC的定義可編程序控制器時(shí)一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，專為在工業(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，用來在其內(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)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或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)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。1.2PLC的組成可編程序控制器時(shí)專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與一般計(jì)算機(jī)相似，為了便于操作、維護(hù)、擴(kuò)充功能，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，其結(jié)構(gòu)組成又與一般計(jì)算機(jī)有所區(qū)別。PLC系統(tǒng)通常由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊組成?；締卧獌?nèi)設(shè)CPU、存儲(chǔ)器、I/O和電源等，時(shí)PLC的主要部分，可獨(dú)立工作。擴(kuò)展單元內(nèi)設(shè)電源，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)數(shù)比例，內(nèi)無電源，由基本單元和擴(kuò)展單元供電。擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊內(nèi)無CPU，需要和基本單元一起才能工作。特殊功能單元是一些特殊用途的裝置。1.3PLC的工作原理PLC通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。CPU在每個(gè)掃描周期的開始掃描輸入模塊的信號(hào)狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入輸入映像寄存區(qū)域。然后，根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號(hào)，并將處理結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域，在每個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，送入輸出模塊。每一次掃描所用的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，可編程序控制器的工作過程分為三個(gè)階段：1. 輸入采樣可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“0”，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。需要注意的是，只有采樣時(shí)刻，輸入映像寄存器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)一致，而其他時(shí)間范圍內(nèi)輸入信號(hào)的變化時(shí)不會(huì)影像輸入映像寄存器中的內(nèi)容的，輸入信號(hào)的變化狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。2. 程序執(zhí)行在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中。因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。3. 輸出刷新CPU將輸出映像寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。某一編程元件對(duì)應(yīng)的映像寄存器為“1”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為ON，映像寄存器為“0”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為OFF。2. 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC控制因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向非常容易，只要將電動(dòng)機(jī)三相供電電源的任意兩相對(duì)調(diào)，這時(shí)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向也被改變，電動(dòng)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。2.1三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器控制在沒有按下停止按鈕SB3且熱繼電器FR沒有動(dòng)作的情況下，X002和X003觸點(diǎn)均為閉合狀態(tài)。此時(shí)按下正向起動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器X000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y000線圈得電并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，Y000的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開Y001線圈的驅(qū)動(dòng)回路，KM2不能吸合，實(shí)現(xiàn)了電氣互鎖。按下反向起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，X001動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y001線圈得電并自鎖，接觸器KM2得電吸合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，Y001的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開Y000線圈的驅(qū)動(dòng)回路，KM1不能吸合，實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。停機(jī)時(shí)按下按鈕SB3，X002動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；過載時(shí)熱繼電器FR動(dòng)作，X003觸點(diǎn)斷開，這兩種情況都使得Y000、Y001線圈失電，進(jìn)而使KM1、KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖2.2三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制LC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)元件名稱輸入點(diǎn)元件名稱輸出點(diǎn)正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1X000正轉(zhuǎn)控制接觸器KM1Y000反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2X001反轉(zhuǎn)控制接觸器KM2Y001停止按鈕SB3X002熱繼電器觸點(diǎn)FRX003三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的I/O接線圖電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖對(duì)應(yīng)指令表如下：三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的指令語(yǔ)句表步序指令數(shù)據(jù)步序指令數(shù)據(jù)0LDX0039MPP1ANIX00210LDX0012MPS11ORY0013LDX00012ANB4ORY00013ANIX0005ANB14ANIY0006ANIX00115OUTY0017ANIY00116END8OUTY0003.三相異步電動(dòng)機(jī)的Y減壓起動(dòng)控制三相籠型異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。它的起動(dòng)控制有直接（全壓）起動(dòng)和減壓起動(dòng)兩種方式。對(duì)于較大容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)（大于10KW），起起動(dòng)電流較大，一般采用減壓起動(dòng)的方式起動(dòng)。減壓起動(dòng)是利用某些設(shè)備或者采用電動(dòng)機(jī)定子繞組換接的方法，降低起動(dòng)時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，而起動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定值，使之在正常電壓下運(yùn)行。3.1三相異步電動(dòng)機(jī)Y減壓起動(dòng)的繼電器控制Y減壓起動(dòng)用于定子繞組在正常運(yùn)行時(shí)接為三角形的電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，實(shí)現(xiàn)減壓起動(dòng)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)再換接成三角形接法。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈得電，同時(shí)接觸器KMY線圈得電，電動(dòng)機(jī)定子繞組接成Y形減壓起動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速上升并接近電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，時(shí)間繼電器動(dòng)作，接觸器KMY線圈失電，接觸器KM線圈得電，電動(dòng)機(jī)定子繞組接成形全壓運(yùn)行；按下按鈕SB2，接觸器KM線圈失電，電動(dòng)機(jī)M停止運(yùn)行。PLC控制Y減壓起動(dòng)I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)元件名稱輸入點(diǎn)元件名稱輸出點(diǎn)起動(dòng)按鈕SB1X000接觸器KMY000停止按鈕SB2X001接觸器KMYY001熱繼電器觸點(diǎn)FRX003接觸器KMY002三相異步電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)的I/O接線圖注意：由于熱繼電器的保護(hù)觸點(diǎn)采用常閉觸點(diǎn)輸入，因此，程序中的X003（FR常閉）采用常開觸點(diǎn)|（a）步序指令數(shù)據(jù)步序指令數(shù)據(jù)0LDX00310OUTY0011ANIX00111MPP2LDX00012OUTT0 K503ORY00015MPP4ANB16ANIY0015OUTY0017LDT06MPS18ORY0027ANIY00219ANB8MPS20OUTY0029ANIT021END(b)PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器自動(dòng)控制Y減壓起動(dòng)控制 （a）梯形圖（b）指令語(yǔ)句表4.三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)間控制4.1三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)間繼電器控制- 11 -