劉建成畢業(yè)論文《三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制》

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1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系 別 電氣工程系 專(zhuān) 業(yè) 電機(jī)與電器 班 級(jí) 電機(jī)3081 姓 名 劉建成 學(xué) 號(hào) 1306083022 2010 2011 學(xué)年第 1 學(xué)期安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第1 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況11月16日確定三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制 學(xué)生簽名：時(shí)間：2010年 11月7日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄分配任務(wù)，指導(dǎo)論文大致方向 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)

2、計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第2 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況11月714日搜集三相異步電動(dòng)機(jī)、PLC、三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制的相關(guān)知識(shí) 學(xué)生簽名：時(shí)間：2010年 11月14日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄審閱題目，指明論文基本要求 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第3 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況11月1521

3、日向魯業(yè)安老師咨詢(xún)關(guān)于三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì) 學(xué)生簽名：時(shí)間：2010年 11月21日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄查看目錄是否規(guī)范，結(jié)構(gòu)是否合理 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第4 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況11月2228日完成本人三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制畢業(yè)論文的電子檔 學(xué)生簽名：時(shí)間：2010年 11月28日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄提供相關(guān)內(nèi)容的參考資料及網(wǎng)站 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)

4、計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第5 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況12月5日發(fā)送電子檔給魯業(yè)安老師審閱 學(xué)生簽名：時(shí)間：2010年 12月5日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄查看各章節(jié)的銜接是否合理并提出建議 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目單片機(jī)在應(yīng)用中的LCD顯示學(xué)生姓名劉建成學(xué) 號(hào)1306083022指導(dǎo)教師魯業(yè)安系 部電氣工程系班 級(jí)電機(jī)3081班順序號(hào)第6 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況12月12日獲得魯業(yè)安老師的許可 學(xué)生簽名：時(shí)間：

5、2010年 12月12日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄查看整體格式是否正確，是否符合要求 教師簽名：時(shí)間：年月日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC的控制摘 要PLC在三相異步電機(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(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)了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，該電路主要以性能穩(wěn)定、簡(jiǎn)單實(shí)用為目的。關(guān)鍵詞：PLC，編程語(yǔ)言，三相異步電機(jī)，繼目錄緒論1第一章 三

6、相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)21.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)21.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理31.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)程的分析3第二章 PLC基礎(chǔ)72.1 PLC的定義72.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別72.3 PLC的工作原理72.4 PLC的應(yīng)用分類(lèi)8第三章 總體設(shè)計(jì)93.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)93.2 系統(tǒng)配置103.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)PLC控制16圖7 梯形圖183.4 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)203.5系統(tǒng)調(diào)試21第四章 結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)23I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(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三項(xiàng)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

7、過(guò)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)合的高壓電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)生故障所造成的損失無(wú)法估量。在生產(chǎn)過(guò)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?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專(zhuān)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)

8、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。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)化控制設(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)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)了PLC的發(fā)展，使的PLC的功能日益增強(qiáng)。如PLC可進(jìn)行模擬量控制、位置控制和PID控制等，易于實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)更使PLC 如虎添翼。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

9、所有工業(yè)企業(yè)。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來(lái)控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC 通過(guò)輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。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(guò)其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、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(guò)輸入輸出接口建立與各類(lèi)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(guò)程的自動(dòng)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，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。第一章 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

10、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(kāi)。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厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊

11、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(jiàn)，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(chēng)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

12、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(chēng)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?lè)较蜣D(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(chēng)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(chēng)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(kāi)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

13、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(chēng)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)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

14、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(kāi)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(kāi)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

15、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) 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(chē)，那么就要求對(duì)

16、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(lèi)：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(kāi)，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(chēng)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)

17、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。 (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

18、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

19、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(chē)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(guò)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(chēng)為回饋發(fā)電制動(dòng)。 第二章 PLC基礎(chǔ)2.1 PLC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(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用

20、而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)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(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)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(chēng)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

21、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(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)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(chēng)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

22、樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)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(hù)程序執(zhí)行階段 在用戶(hù)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(hù)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

23、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(hù)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

24、。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶(hù)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(lèi) 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(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。1.開(kāi)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(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍

25、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(kāi)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(zhuān)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)

26、合。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(zhuān)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，

27、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。第三章 總體設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作要求不同，主要進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)、正反轉(zhuǎn)、自動(dòng)循環(huán)、制動(dòng)、變速等不同控制，該設(shè)計(jì)要求把對(duì)電動(dòng)機(jī)的上述控制采用PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能更完善。我們國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)電壓是380V和220

28、V兩種制式，生產(chǎn)廠家也是按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)生產(chǎn)的你們公司定做的，一定有其原因和內(nèi)行的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)的，理論上講是沒(méi)什么問(wèn)題的，可以正常使用。設(shè)計(jì)功率大，實(shí)際使用功率小點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)起熱電流大是正常的。就像設(shè)計(jì)是十匹馬拉的車(chē)現(xiàn)在用八匹馬拉車(chē)，那每匹馬拉車(chē)的力就用的多一點(diǎn)。要想解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是提高電壓！結(jié)構(gòu)原理框圖如下圖1所示。計(jì)算機(jī)PLC可編程控制器轉(zhuǎn)換電路三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器圖1結(jié)構(gòu)原理框圖3.2 系統(tǒng)配置在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系

29、統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系。選擇PLC機(jī)型應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題:（1） PLC的容量應(yīng)為多大？（2） 選擇什么公司的PLC及外設(shè)。本系統(tǒng)共包括12路開(kāi)關(guān)量，7路模擬量選

30、擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC其品種、規(guī)格及功能都各不相同。由于本設(shè)計(jì)的需要我選擇了日本松下電工公司的FP系列PLC，既FP0。FP0是超小型PLC，之所以選擇松下公司生產(chǎn)的PLC，是因?yàn)槠洚a(chǎn)品特點(diǎn)有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）豐富的指令系統(tǒng)，有將近200條指令。（2）有強(qiáng)大通信功能。（3）CPU處理速度快。3.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制線路圖要求當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時(shí)反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止按鈕電機(jī)斷開(kāi)電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)

31、不起作用。圖2所示為三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制原理圖。主電路中，KM1的三個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)的正向運(yùn)轉(zhuǎn)，KM2三個(gè)常開(kāi)觸電控制電動(dòng)機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)。為節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)，接線圖中把熱繼電器FR的長(zhǎng)閉觸電串聯(lián)于輸出電路中而未作為輸入信號(hào)處理。為避免接觸器的線圈斷電后觸電由于熔焊仍然接通情況下另一個(gè)接觸器得電吸合，在輸出電路中設(shè)置了接觸起輔助常閉觸電的互鎖三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理應(yīng)該是：當(dāng)向三相定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱(chēng)的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)

32、勢(shì)的方向用右手定則判定）。輸入 輸出 SB3：X0 KM1：Y1SB1：X1 KM2：Y2SB2：X2 SB1為正 SB2為反 KM1為正轉(zhuǎn)接觸線圈 KM2為反轉(zhuǎn)接觸線圈 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯型圖如圖3采用了兩個(gè)自保電路的組合，并像繼電器控制一樣采用了Y0、Y1常閉觸電串于對(duì)方進(jìn)行電器互鎖。為了能達(dá)到正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換，將各自啟動(dòng)按鈕對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常閉觸電串于對(duì)方，進(jìn)行按鈕互鎖。通過(guò)啟保電路以及正反轉(zhuǎn)電路可以看出，梯型圖電路和繼電器控制中的控制電路有很大的相似性，應(yīng)為原理是一樣的，這也正是熟悉繼電器控制電路工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)可編程控制器的原因。圖2 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制原理圖圖3 梯

33、形圖3.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制的梯形圖、指令表 將PLC聯(lián)上編程器并接通電源后，PLC電源指示燈亮，將編程器開(kāi)關(guān)打到“PROGRAM”位置，這時(shí)PLC處于編程狀態(tài)。編程器顯示PASSWORD！這時(shí)依次按Clr鍵和Montr鍵，直至屏幕顯示地址號(hào)0000，這時(shí)即可輸入程序。 在輸入程序前，需清除存儲(chǔ)器中內(nèi)容，依次按Clr、Play/Set， Not，Rec/Reset和Montr鍵，即將全部程序清除。按照以上控制的梯形圖或程序指令將控制程序?qū)懭隤LC，當(dāng)上述3部分程序輸入到PLC指令如下表1。指令表1步序 指令 步序 指令 0 LD X1 6 OR Y2 1 OR Y1 7 ANI

34、 XO 2 ANI Y2 8 ANI Y1 3 ANI Y2 9 OUT Y2 4 OUT Y1 10 END 5 LD X23.2.3相異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)PLC控制 可編程序控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，自60年代末，美國(guó)首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國(guó)特別是日本和聯(lián)邦德國(guó)也相繼開(kāi)發(fā)了各自的PLC(programmable logic controller)，因此，與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比較，筆者認(rèn)為采用PLC實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)控制是最明智的選擇。下面就是設(shè)計(jì)的采用PLC實(shí)現(xiàn)的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)控制電路的接線圖、梯形圖和指令程序。 在繼電器控制

35、的基本環(huán)節(jié)中，有這樣一個(gè)制動(dòng)、連續(xù)控制依靠接觸器的自鎖觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖；點(diǎn)動(dòng)時(shí)依靠復(fù)合式點(diǎn)動(dòng)按鈕的常閉觸電斷開(kāi)自鎖回路，隨后起常開(kāi)觸電接通接觸器線圈，使接觸器通電閉合，此時(shí)盡管接觸器的輔助常開(kāi)觸電也閉合，但并未起到自鎖作用，從而實(shí)現(xiàn)了起、制動(dòng)控制。起制動(dòng)的原理圖如圖4所示： 圖4 PLC控制的輸入輸出接線圖PLC控制邏輯與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)基本一致，其工作過(guò)程如下:起動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB1,X0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y0線圈接通并自鎖，KM1線圈接通主觸頭吸合，電動(dòng)機(jī)串入限流電阻R開(kāi)始起動(dòng)，同時(shí)Y0的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值時(shí)，KS1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，M1線圈

36、接通并自鎖，M1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通Y2的線圈，KM3線圈有電主觸頭吸合，短接起動(dòng)電阻，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升至給定值時(shí)投入穩(wěn)定運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下停機(jī)按鈕SB2，X1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y0線圈，使KM1失電釋放，而Y0的常閉觸點(diǎn)接通Y1線圈，制動(dòng)用的接觸器KM2線圈通電，對(duì)調(diào)兩相電源的相序，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。I/O接口功能如下：輸入 輸出 SB3：X0 KM1：Y1SB1：X1 KM2：Y2SB2：X2 SB1為正 SB2為反 KM1為正轉(zhuǎn)接觸線圈 KM2為起動(dòng)接觸線圈 KM3為制動(dòng)接觸線圈運(yùn)行的梯形圖如圖5所示：圖5 梯形圖與此同時(shí)，Y0的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y2的線圈，KM3失電釋放，串入電阻R限制制動(dòng)電流。當(dāng)電

37、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降至某一定值時(shí)，KS1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，X2常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)M1的線圈，M1的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y1線圈，KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)很快停下來(lái)。過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X3的兩對(duì)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)Y0和M1的線圈，從而使KM1或KM2失電釋放，起到過(guò)載保護(hù)作用。上述控制過(guò)程指令程序如下表2:指令表 2 步序 指令 步序指令 0 LD X1 9 LD Y0 1 OR Y1 10OR M12 ANI X0 11 AND X23 ANI X2 12ANI X34 ANI X3 13 OUT M1 5 OUT Y1 14 LD M1 6 LD M1 15 AND Y07 ANI X2 16 OUT Y

38、28OUT Y1 17 END3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)PLC控制 已知某三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和自動(dòng)加速的繼電器控制線路，現(xiàn)用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闊o(wú)意繼電器線路進(jìn)行對(duì)應(yīng)翻譯，我們知道啟動(dòng)及自動(dòng)加速的對(duì)應(yīng)順序?yàn)镵M1，KM2,KM3就足夠了。共有啟動(dòng)及停止兩個(gè)輸入信號(hào)，對(duì)應(yīng)三個(gè)接觸器的三個(gè)輸出信號(hào)，三個(gè)接觸器在硬件上進(jìn)行互鎖，從而得到控制電路圖6所示的PLC外部接線圖。在梯形圖中，用Y0、Y1、Y2、中的任意兩個(gè)常閉觸點(diǎn)去互鎖另一個(gè)的線圈，以保證它們不會(huì)同時(shí)為ON。X1常閉觸點(diǎn)串于Y0、Y1、Y2的線圈回路中，以確保啟動(dòng)后隨時(shí)可以停止。用定時(shí)器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通一個(gè)輔助繼電器，由此輔助繼電器

39、的常閉觸點(diǎn)來(lái)斷開(kāi)定時(shí)器線圈，由此輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通下一個(gè)線圈，以確保定時(shí)器能可靠啟動(dòng)下一個(gè)電路。I/O口控制功能如下：輸入 輸出 SB3：X0 KM1：Y1SB1：X1 KM2：Y2SB2：X2 SB1為正 SB2為反 KM1為正轉(zhuǎn)接觸線圈 KM2為反轉(zhuǎn)接觸線圈控制電路如下圖6所示：圖6 PLC控制電路圖這就是三相異步電動(dòng)機(jī)速度控制的PLC控制部分的電路圖，很自然的可以看出PLC怎么控制三相異步電動(dòng)機(jī)的速度的，就是由按鈕SB1控制啟動(dòng)，SB2控制停止，KM1、KM2、KM3線圈控制三相異步電動(dòng)機(jī)的速度，F(xiàn)R控制電源部分。工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：點(diǎn)動(dòng)SB1啟動(dòng)按鈕，X0為ON，X1、M0、Y1、

40、Y2為OFF，所以Y0為ON，電動(dòng)機(jī)低速啟動(dòng)運(yùn)行；下個(gè)周期即使X0為OFF，Y0也能通過(guò)Y0常開(kāi)觸點(diǎn)的閉合進(jìn)行自保。Y0為ON的同時(shí)，T0進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)夠6s后，T0常開(kāi)觸點(diǎn)接通，Y1常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，所以這個(gè)周期M0為ON，但這個(gè)周期M0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并不能使Y1為ON，因?yàn)檫@個(gè)周期Y0常閉觸點(diǎn)是斷開(kāi)的。下個(gè)周期，M0常閉觸點(diǎn)并聯(lián)M0的常開(kāi)觸點(diǎn)的斷開(kāi)使Y0、T0為OFF，這個(gè)周期T0常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，如果不給T0的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)M0的常開(kāi)觸點(diǎn)，則這個(gè)周期M0為OFF，從而M0常開(kāi)觸點(diǎn)不能啟動(dòng)Y1、T1，所以M0的自保觸點(diǎn)很重要，它確保這個(gè)周期里M0扔為ON，而這個(gè)周期Y0的常閉觸點(diǎn)已經(jīng)閉合，結(jié)果能

41、使Y1、T1為ON，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入中速運(yùn)行。緊接著下個(gè)周期里，Y1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使M0為OFF，但Y1已能夠利用自己的常開(kāi)觸點(diǎn)自保了。中速轉(zhuǎn)入高速的情況與上述類(lèi)同，在此不再分析?？刂铺菪螆D如下圖7所示：低速K60中速K90高速圖7 梯形圖如果將T0線圈和M0常閉觸點(diǎn)與Y0線圈的串聯(lián)進(jìn)行并聯(lián)，則與T0常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)的M0自保觸點(diǎn)可以省略了。M1自保觸點(diǎn)也是一樣的情況。總電路圖如下圖8：L1L2L3 圖8 總電路圖三相異步電動(dòng)機(jī)改變電壓是不會(huì)改變轉(zhuǎn)速的,常用的就是改變磁極對(duì)數(shù).改變?nèi)嚯娫吹念l率.改變轉(zhuǎn)差率,上面兩種都常見(jiàn)的調(diào)速方法.改變磁極對(duì)數(shù)要看電機(jī)是否合適,如里是二極的電機(jī)就不能改了,再一個(gè)就是

42、改變后它的輸出功率也會(huì)相應(yīng)改變的,不是無(wú)級(jí)變速的.改變電源的頻率就要用變頻器,但是可以在一定范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速.改變轉(zhuǎn)差率使用范圍會(huì)小點(diǎn),只用在較大功率的繞線電機(jī)上,中小電機(jī)的轉(zhuǎn)子是不繞線的,改變轉(zhuǎn)子感生電動(dòng)勢(shì)的頻率就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.另外最簡(jiǎn)單的辦法就是把電動(dòng)機(jī)換成滑差電機(jī),就可以無(wú)級(jí)調(diào)速了,由于在調(diào)速過(guò)程中,電機(jī)轉(zhuǎn)速不變,這樣輸出轉(zhuǎn)速可以調(diào)的很低對(duì)電機(jī)也沒(méi)有影響。三相異步電動(dòng)機(jī)速度控制在這里是由PLC控制的，下面是控制部分的指令表3：指令表 3 步序 指令 步序指令 0 LD X1 9 LD Y0 1 OR Y1 10OR X12 ANI X0 11 AND X23 ANI X2 12ANI

43、 X34 ANI X3 13 OUT X1 5 OUT Y1 14 LD X1 6 LD X1 15 AND Y07 ANI X2 16 OUT Y28OUT Y1 17 END 3.4 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)本次設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還有其它的像降壓?jiǎn)?dòng)和自動(dòng)循環(huán)控制在這里我就不在設(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：不宜老化、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)的定子繞組就是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。我們知道，但相電源相與相

44、之間的電壓在相位上是相差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互差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)速度與電流的變化是同步的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P 式中f為電源頻率、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)和使用電源的頻率有關(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。3.5系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分幾種情況：

45、硬件調(diào)試：接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否接觸良好。軟件調(diào)試：按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過(guò)，在線工作后把程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯?chǔ)區(qū)。運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、快速、中速、慢速、單步、定步控制。根據(jù)以上調(diào)試情況，此電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合控制要求。通過(guò)調(diào)試找出問(wèn)題的所在，相應(yīng)的修改程序。在編程過(guò)程中難免會(huì)有不足之處，因此通過(guò)調(diào)試，再修改程序可以更好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。例如原來(lái)我用PO1、PO2、PO3來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行的快速、中速、慢速，發(fā)現(xiàn)按鈕不能自鎖，后來(lái)通過(guò)20.00、20.01、20.02三個(gè)中

46、間繼電器，并補(bǔ)充了一些程序?qū)崿F(xiàn)了自鎖功能。第四章 結(jié)束語(yǔ)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)的原理與功能。從摘要和引言部分概要介紹了其可靠性和實(shí)用性。第二部分介紹了總體設(shè)計(jì)方案的要求；第三部分介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制的設(shè)計(jì)原理，從對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了存在許多問(wèn)題，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)來(lái)判斷程序的是否可用，并且從數(shù)學(xué)的角度分析了PLC與三相異步電動(dòng)機(jī)控制的關(guān)系；第四部分詳細(xì)介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路設(shè)計(jì)原理與各單元電路的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩

47、部分；第五部分介紹了軟件設(shè)計(jì)。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)，本學(xué)生衷心感謝。時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼之間四年的學(xué)習(xí)生活在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)后將畫(huà)上圓滿(mǎn)的句號(hào)。在這四年中，河南科技學(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(lè)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

48、陶，而且他的學(xué)識(shí)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，在我設(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。參考文獻(xiàn)1凌云.PS7219顯示驅(qū)動(dòng)器及其在PLC中的應(yīng)用.湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào)，20032張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，20033王成福.PLC在多路溫度采集顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子技術(shù)，20033張桂苓.淺談現(xiàn)代PLC的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn).電子技術(shù)，20035李丹，楊素英.可編程序控制器通用數(shù)據(jù)采集方法的

49、研究.大連理工學(xué)報(bào)，20016齊曉慧,董海瑞.自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)研究J中國(guó)教育教學(xué)雜志，20067劉曉燕.自動(dòng)控制原理課程教改探索J重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，20068羅建軍.MATLAB教程M北京:電子工業(yè)出版社，20059龔其春，葉騫.新型氣體泄漏超聲檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)J.電子技術(shù)應(yīng)200510邱水紅,甘仲民自適應(yīng)數(shù)字波束形成的抗干擾新技術(shù)J.電信快報(bào),199911朱近康.面向新一代移動(dòng)通信的智能移動(dòng)通信技術(shù)J.電子學(xué)報(bào),199912謝顯中.第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)M.北京：電子工業(yè)出版社，200413肖杰,荊雷.智能天線在移動(dòng)通信中的應(yīng)用J.郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，200414李釗,韋瑋.第四代移動(dòng)通信中的多天線技術(shù)J.移動(dòng)通信，200523