畢業(yè)設計（論文）基于PLC的電機控制系統(tǒng)

1、 ivt-rejx-50蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 2011 屆項目類別： 畢業(yè)設計 項目名稱： 基于plc的電機控制系統(tǒng) 專業(yè)名稱： 電子產(chǎn)品質量檢測 姓 名 ： 學 號 ： 班 級： 指導教師： 2011年5月15日 ivt-rejx-51蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術學院畢業(yè)項目任務書（個人表）系部： 畢業(yè)項目類別：畢業(yè)設計畢業(yè)項目名稱：基于plc的電機控制系統(tǒng)校內指導教師： 職稱：講師/工程師類別：專職校外指導教師： 職稱：經(jīng)理類別：兼職學 生： 專業(yè)：電子產(chǎn)品質 量檢測班級： 1、畢業(yè)項目的主要任務及目標任務：通過plc的方法，去代替手動操作三相異步電動機，提高工業(yè)發(fā)展。讓工業(yè)實現(xiàn)電氣自

2、動化目標：完成一篇5000字以上（圖文混排a4）的論文。2、畢業(yè)項目的主要內容 第一：plc工作原理第二：用plc來控制三相異步電動機的要求，端口配置，原理圖，梯形圖以及遇到的問題續(xù)表：3、主要參考文獻 （若不需要參考文獻，可注明，但不要空白）1曹輝,霍罡.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應用m.北京:電子工業(yè)出版社20032曹輝,霍罡.可編程序控制器過程控制技術m.北京:機械工業(yè)出版社20063祁文釗,霍罡.cs/cj系統(tǒng)plc應用基礎及案例m.北京:機械工業(yè)出版社20064高欽和?？删幊绦蚩刂破鲬眉夹g與設計實例m.北京:人民郵電出版社20045廖常初.plc編程及應用m.北京:機械工業(yè)出版社20

3、036陳在平,趙相賓.可編程序控制技術與應用系統(tǒng)設計m.北京:機械工業(yè)出版社20037王永華,王東云,宋寅卯,等.現(xiàn)代電氣及可編程序控制技術m.北京航空航天大學出版社20028楊公源.可編程控制器(plc)原理與應用m.北京:電子工業(yè)出版社20049駱德漢.可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡m.北京:科學出版社20054、進度安排畢業(yè)項目各階段任務起止日期1畢業(yè)項目題目確定2011/01/152011/01/172畢業(yè)項目資料搜集2011/01/172011/03/313畢業(yè)項目初稿完成2011/04/012011/04/204畢業(yè)項目初次修改2011/04/212011/04/315畢業(yè)項目再次修改

4、并定稿2011/05/012011/05/056. 畢業(yè)項目答辯準備2011/05/062011/05/147. 答辯2011/05/22注： 此表在指導老師的指導下填寫。誠 信 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)項目報告/論文 基于plc的電機控制系統(tǒng) 是本人在指導老師的指導下，獨立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標明。本聲明的法律結果由本人獨自承擔。 作者簽名： 年 月 日 摘 要可編程序控制器（plc）是綜合了計算機技術，自動化控制技術和通信技術的一種新型的、通用的自動控制裝置。它具有功能強，可靠性高，操作靈活，編程簡單一級適合

5、于工業(yè)環(huán)境等一系列優(yōu)點，在工業(yè)自動化，過程控制，機電一體化，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術改造等方面的應用越來越廣泛，已成為現(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱之一。plc應用技術發(fā)展迅速，在工業(yè)控制的眾多領域都得到廣泛的應用；特別是在機車電氣控制系統(tǒng)中大量運用。為此我通過課堂上所學，采用plc對三相異步電動機進行控制。此舉措不僅方便操作而且在電氣系統(tǒng)運行可靠性有了顯著提高。關鍵詞：plc，電機控制，異步電機目 錄1 plc的發(fā)展背景12 plc的研究現(xiàn)狀22.1 國外研究現(xiàn)狀22.2 國內研究現(xiàn)狀33 電機控制系統(tǒng)的關鍵技術53.1 plc的選擇及工作原理53.2 交流異步電機93.3 交流接觸器113.4 光耦電路114

6、 電機控制系統(tǒng)的設計124.1 控制要求124.2 i/o分配134.3 梯形圖設計134.4 接線設計154.6 系統(tǒng)調試155 總結17參 考 文 獻19致 謝201 plc的發(fā)展背景在plc發(fā)明之前，在工業(yè)控制的順序控制領域內，常常采用諸如繼電器、鼓式開關、紙帶閱讀器等機械、電氣式器件作為控制元件，尤其是控制繼電器，在離散制造過程控制領域內，成為“開關控制系統(tǒng)”中最廣泛使用的器件。但是，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模越來越大，勞動生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量的要求在不斷提高，對于控制系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，原有“繼電器控制系統(tǒng)”已不適應需要，究其原因是： 動作緩慢；壽命短、可靠性差；體積大、

7、耗電多；設計制造周期長、程序修改費時；不能實現(xiàn)與計算機對話。到20世紀60年代，由于美國汽車工業(yè)需要進行大規(guī)模的技術改造和設備更新，由傳統(tǒng)的繼電器控制裝置來進行控制，不僅體積龐大、故障率高、柔性差、不靈活、耗能，而且調試困難，可靠性也差。雖然小型計算機已日趨完善，應用領域也在不斷擴大，但小型計算機用于開關控制系統(tǒng)，又顯然存在著“大馬拉小車”的情況，這是由于小型計算機的特點決定的：編程復雜，要求有較高水平的編程人員和操作人員； 需要配套非標準的外部接口，對環(huán)境和現(xiàn)場條件的要求過高； 功能過剩，機器資源未能充分利用；造價高昂。需要與可能性，促使人們尋求新的出路，plc應運而生。1968年美國通用汽

8、車公司提出使用新一代控制器的設想，從用戶的角度考慮，該公司對新一代控制器提了10點要求，為各大公司提供了明確的開發(fā)目標。第二年（1969年），美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置pdp-14，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程控制器。這時的plc用固態(tài)（集成）電路來代替繼電器邏輯電路，用存儲器電路中的存儲數(shù)位（程序）來代替繼電器系統(tǒng)的布線，以程序來規(guī)定邏輯關系；用固態(tài)i/ o電路來檢測按鈕和限位開關的信號，給出輸出以控制電機和其它執(zhí)行機構。這時的plc系統(tǒng)已開始具有如下一些特點：環(huán)境適應性較強，可以使用于車間現(xiàn)場；有較高的可靠性和診斷 能力，維修容易；基本能

9、適應不同的制造過程所需，柔性度有 了較大提高，只要改變系統(tǒng)中的程序即可改變控制“邏輯”，而無需改造或更換控制硬件等。差不多同時，美國modicon公司也研制出084控制器。它們的問世，引起了全世界的矚目，美國的其他公司和西歐、日本等工業(yè)發(fā)達國家，也相繼研究開發(fā)出類似的產(chǎn)品。第一代可編程控制器最早是用于替代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置，功能上只有邏輯計算、計時、計數(shù)以及順序控制等，而且只能進行開關量控制。所以第一代可編程控制器取名為可編程邏輯控制器，英文名稱為programmable logic controller，簡稱plc。后來，隨著電子科技之發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應用之需要，其控制功能已經(jīng)遠遠超出邏輯控制的

10、范疇，plc的功能也日益強大，在plc中加入了模擬量、位置控制及網(wǎng)路等功能，其名稱也就改為可編程控制器（programmable controller），稱pc。但pc易與個人計算機（personal computer）的簡稱pc產(chǎn)生混淆，所以使用plc這一簡稱，中文仍然稱“可編程控制器”。自1976年以來，微處理器開始引入plc領域，大大加強了plc的作用，使plc由簡單地代替繼電器電路，而發(fā)展為先 進的控制裝置。當今plc具有采集與處理大量數(shù)據(jù)、完成數(shù)學運算、與其它智能器件通信的能力，以及具有先進的人機對 話手段（如鍵盤、crt和語音對話），近年來由于現(xiàn)場總線理念的出現(xiàn)和相關標準的建立，以

11、及產(chǎn)品的迅速發(fā)展，plc成為 現(xiàn)場總線的一個重要組成部分，進一步擴大了plc的應用領域。由于plc同時提高了功能和柔性度，使其應用迅速增長，并普及到許多其它離散零件制造工業(yè)領域。隨后又擴展到與批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)過程有關的工業(yè)領域。隨著cims(計算機集成制造系統(tǒng))的發(fā)展，plc當前還被人們應用于工廠通信網(wǎng)絡、柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人到大型分散型控制系統(tǒng)，之中，與其它智能控制器和計算機系統(tǒng)一起成為計算機綜合控制系統(tǒng)中的重要組成部分，特別是單元級和工作站級。2 plc的研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀在歐美等國家，軟plc已開始投入工業(yè)使用，而且市場份額每年都在增加，根據(jù)arc的調查和估計，1997年

12、全球的軟plc市場有3千6百萬美元，到2000年軟plc的市場達到了1億4千5百萬美元，2001年差不多又增長了一倍。目前，歐美等西方國家都把軟plc作為一個重點投資對象進行研究開發(fā)。工業(yè)領域已經(jīng)開始使用軟plc產(chǎn)品，而且軟plc的市場需求量也在不斷的增長。典型的軟plc 應用產(chǎn)品有：（1）softplc公司的softplc。softplc是基于pc的開放式控制軟件，具有開放的控制平臺，用戶能夠根據(jù)自己的需求來選擇硬件。支持用戶用梯形圖和c、c+、java等高級語言來編寫自己的程序。此外，softplc內嵌web 和ftp 服務器，用戶可進行遠程維護和監(jiān)控。（2）siemens公司的simat

13、ic winac。simatic winac是基于windows平臺的控制軟件，具有可視化人機界面，它將控制、數(shù)據(jù)處理、通信等技術集于一體，采用了ventru com司提供的實時操作系統(tǒng)作為windows nt的擴展，具有“硬實時”的特性。（3）cj international公司的isagraf。isagraf能夠在多種操作系統(tǒng)下運行，具有良好的網(wǎng)絡通訊能力，包括數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控和維護、在線調試、應用程序下載以及支持運行于多個目標機上的控制程序間的通訊。除了上述典型產(chǎn)品外，還有許多自動化公司也推出了自己的產(chǎn)品，如wellspring solutions 公司的oa2control；德國kw

14、公司的multiprog；ge-fanuc公司的cimplicity；intellution公司的paradym-31；rockwell automation公司的softlogixtm5controller；beckhoff公司的twincat等等，它們在技術和應用上都有各自的特點。2.2 國內研究現(xiàn)狀軟plc大約在1996年以后才被介紹到國內來。目前國內的一些工控方面的公司及研究機構在這方面也開展了部分基礎技術研究工作，但起步較晚，現(xiàn)在還沒有一家公司或機構可以推出比較完整的產(chǎn)品。國內有一些著名的自動化軟件公司（如北京亞控自動化軟件科技有限公司）正在研究開發(fā)具有自主版權的中文軟plc產(chǎn)品，另

15、外也有一些自動化工程公司開始代理銷售這些商用化的軟plc產(chǎn)品。我國自行開發(fā)的dcs系統(tǒng)，如上海自儀公司的supmax- 800，選用法國cj international公司的符合iec61131-3的isagraf和美國的強實時操作系統(tǒng)vxworks。呂涌等開發(fā)的面向dcs控制組態(tài)軟件中包含一些軟plc功能，它只是dcs系統(tǒng)的一部分，不能獨立運行。李左章等對軟plc技術進行了大量的研究，取得了一定的成果，其開發(fā)的數(shù)控內嵌式plc具有軟plc的特點，但功能單一，不能作為獨立系統(tǒng)運行，且無聯(lián)網(wǎng)通訊能力。羅華麗等提出了一種基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的嵌入式軟件plc子系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，給出了一個軟件plc的結

16、構模型，并對plc的梯形圖程序編程環(huán)境、梯形圖程序與語言程序的相互轉換、plc 程序執(zhí)行等軟件部件的設計和開發(fā)進行了研究。游華云等研制了一種基于rt-linux實時操作系統(tǒng)的軟件plc，既可以作為一個獨立模塊和不同的cnc系統(tǒng)協(xié)同工作，也可以嵌入到數(shù)控系統(tǒng)內部運行在同一臺計算機上，其實時性和可靠性己經(jīng)得到了驗證。黃延延等采用軟件組建的設計思想，將整個軟件劃分為幾個具有獨立功能的軟件模塊，模塊之間定義規(guī)范的接口，并基本實現(xiàn)了各模塊的功能，但整個系統(tǒng)的性能沒有介紹。大連理工大學在數(shù)控系統(tǒng)的軟plc技術方面進行了研究和開發(fā)，由現(xiàn)代制造研究所研制的digit- 03mc等系列數(shù)控系統(tǒng)的內置plc模塊已

17、經(jīng)在相關工程項目中得到了實際的應用。陳佳等在理解軟plc系統(tǒng)的功能、組成和編程方法基礎上，基于iec61131-3國際標準的編程規(guī)則，采用面向對象的思想，設計出了一套完整易用的數(shù)據(jù)結構，給出了一種基于工業(yè)pc的軟plc設計方案并在vc 6.0環(huán)境下實現(xiàn)。最后，通過實驗室被控對象驗證了方案的可行性。朱兆斌等人詳述了軟plc中梯形圖編輯界面的實現(xiàn)以及在梯形圖向指令表轉化過程中采用的方法：將梯形圖映射為aov有向圖，通過aov的拓撲排序來實現(xiàn)最終的轉化。其中使用了十字鏈表作為aov有向圖的存儲結構。王新華等配合在pc 機上運行的自行研制的軟plc編輯開發(fā)系統(tǒng)，設計開發(fā)了軟plc編譯系統(tǒng)。仿真結果表明

18、，開發(fā)的軟plc編譯系統(tǒng)能實現(xiàn)軟plc梯形圖與指令表程序的相互轉換，完成軟plc程序的文法設計和語法分析，并對軟plc程序的運行指令做出正確解釋，使pc機完成相應的控制功能。白艷艷等基于sercos的開放式數(shù)控系統(tǒng)為硬件平臺，構建了軟plc的體系結構，將plc 的掃描執(zhí)行轉化為編譯執(zhí)行，提高了plc的速度。此外陜西科技大學、武漢理工大學、山東大學等學者也在plc軟件技術上進行了一些研究。從總的研究情況來看，目前國內軟plc的技術與國外相比，技術水平相差很大。3 電機控制系統(tǒng)的關鍵技術3.1 plc的選擇及工作原理311 plc的選擇本系統(tǒng)采用歐姆龍公司cp1h系列plc。plc使幾點一體化設備

19、中的控制器，機電一體化理念強調系統(tǒng)中各個部分之間的配合與協(xié)調，其目標是整體性能最佳cp1h系列plc正是為了實現(xiàn)這一目標而言之的一款小型一體機，并可擴展cpm1a系列i/o單元和cj1系列高功能i/o單元及cpu總線單元。cp1h系列plc的特點是其內置有四軸高速計數(shù)功能，四路模擬量輸出功能以及串行通信功能。plc專為工業(yè)場合設計，采用了典型的計算機結構，主要是由cpu、電源、存儲器和專門設計的輸入輸出接口電路等組成。圖3.1為一典型plc結構簡圖。圖3.1 plc的結構簡圖1）中央處理單元中央處理單元（cpu）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。cpu的主要功能：從

20、存儲器中讀取指令執(zhí)行指令順序取指令處理中斷2）存儲器只讀存儲器rom隨即存儲器ram3）輸入輸出單元輸出接口電路通常plc的輸入類型可以是交流、直流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由plc內部提供。圖3.2和圖3.3分別為一種型號plc的直流和交流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。圖3.2描述了一個輸入點的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當行程開關閉合時，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對外顯示，同時光耦合器中的發(fā)光管使三極管導通，信號進入內部電路，此輸入點對應的位由0變?yōu)?，即輸入映像寄存器的對應位由0變?yōu)?。圖3.2 直流輸入電路圖圖3.

21、3 交流輸入電路圖312 plc的工作原理：plc采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖3.4所示。圖3.4中當plc方式開關置于run（運行）時，執(zhí)行所有階段；當方式開關置于stop（停止）時，不執(zhí)行后3個階段，此時可進行通信處理，如對plc聯(lián)機或離線編程?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎胩幚?、執(zhí)行用戶程序和輸出處理的原理如圖3.5所示。plc執(zhí)行的五個階段，稱為一個掃描周期，plc完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復始地進行。plc作為一種特殊形式的計算機控制系統(tǒng)，是利用計算機技術對傳統(tǒng)的硬件邏輯控

22、制系統(tǒng)“繼電器控制”進行“硬件軟化”的結果。但在運行方式上，plc的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本區(qū)別。繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行的運行方式，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點都會立即同時動作；而plc的軟件邏輯是通過cpu逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，如果一個邏輯線圈被接通或者斷開，該線圈的所有觸點并不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除兩者之間由于運行方式不同而造成的這種差異，plc在程序運行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面做了特別的考慮。1）循環(huán)掃描plc采用了一種不同于普通衛(wèi)星計算機的運行方式循環(huán)掃描方式。因為繼電器控制中

23、各類觸點的動作時間一般超過100ms，因此只要plc運行整個用戶程序的時間“掃描周期”小于100ms，其運行結果與繼電器控制就沒有什么差別。2）建立i/o映像區(qū)plc在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻采樣所有的輸入點，采樣結果存入ram中一個區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法，而是將它們存放在ram中的一個區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結束時在輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。通過建立i/o映像區(qū)，是plc成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然plc不可能想

24、繼電器控制那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應該完全符合實際系統(tǒng)的需要。3）特殊功能模板由于plc在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應該不成問題。但實際的生產(chǎn)過程對plc提出了更多的要求：仿真量處理、死循環(huán)控制、網(wǎng)絡通訊、高速i/o等。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用plc的主cpu和一定的硬件支持，通過相應的軟件來實現(xiàn)；其它情況由于牽涉到比較的計算量和cpu運算時間，以及plc掃描周期的限制，一般采用自帶cpu的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應的控制任務。這樣，這些模板與plc主cpu并行工作，

25、兩者之間通過總線接口進行聯(lián)系，主cpu定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給cpu。綜合以上所述，在完成系統(tǒng)自身初始化以后，plc系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個階段：輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。而計算量比較大或者響應實時性比較高的應用則由自帶cpu的專用模板和專用軟件來實現(xiàn)。圖3.4 工作原理圖圖3.5 程序執(zhí)行原理圖3.2 交流異步電機321 旋轉磁場（一）定子旋轉磁場產(chǎn)生的原理 旋轉磁場：指磁場的軸線位置隨時間而旋轉的磁場。 在三相異步電動機的定子鐵心中放置三組結構完全相同的繞組u1u2、v1v2、w1w2，各相繞組在空間互差120電角度，向這三相繞組中通入對稱的

26、三相交流電，則在定子與轉子的空氣隙中產(chǎn)生一個旋轉磁場。以兩極電機即2p=2為例說明，對稱的三相繞組u1u2、v1v2、w1w2假定為集中繞組，三相繞組接成星形，并通以三相對稱電流ia、ib、ic。如動畫演示所示。假定電流的瞬時值為正時是從各繞組的首端流入，末端流出。電流流入端用“”表示，電流流出端用“”表示。 wt=0時，ia=0； ib為負值，即ib由末端v2流入，首端v1流出； ic為正值，即ic由首端w1流入，末端w2流出。 電流流入端用“”表示，電流流出端用“” 表示。用右手螺旋定則可確定在wt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向，如動畫演示所示。 可見合成磁場是一對磁極，磁場方向與

27、縱軸線方向一致，上方是北極，下方是南極。wt= /2時，ia為正最大值，即ia由首端u1流入，末端u2流出；ib為負值，即ib由末端v2流入，首端v1流出；ic為負值，即ic由w2流入，w1流出。 可見合成磁場方向以較wt=0時按時針方向轉過90o。 同理可畫出wt= ，wt=3/2，wt= 2時的合成磁場，可看出磁場的方向逐步按順時針方向旋轉，共轉過360o，即旋轉一周。 綜上所述，在三相交流電動機定子上布置有結構完全相同在空間位置各相差120o電角度的三相繞組，分別通入三相交流電，則在定子與轉子的空氣隙間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內圓旋轉的，故稱旋轉磁場。 （二）旋轉磁場的旋轉方向 u相、v

28、相、w相繞組的電流分別為ia、ib、ic。 三相交流電的相序a b c。旋轉磁場的旋轉方向為u相 v相 w相（順時針旋轉） 若 u相、v相、w相繞組的電流分別為ia、ic、ib（即任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序）旋轉磁場的旋轉方向為逆時針旋轉。綜上所述，旋轉磁場的旋轉方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序。只要任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉磁場即反轉。 （三）旋轉磁場的旋轉速度 兩極三相異步電動機（即2p=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉磁場，當三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉磁場也正好旋轉一周。故在兩極電動機中旋轉磁場的轉速等于三相交流電的變化速度，即n1=60f1

29、=3000轉分。 四極三相異步電動機（即2p=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉磁場，當三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉磁場只旋轉了半圈。故在四極電動機中旋轉磁場的轉速等于三相交流電的變化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500轉/分。綜上所述，當三相異步電動機定子繞組為p 對磁極時，旋轉磁場的轉速為 n1 = 60f1/p 。式中 n1:旋轉磁場轉速（又稱同步轉速），轉/分 f1:三相交流電源的頻率，赫； p:磁極對數(shù)。322 三項異步電動機的工作原理當向三相定子繞組中通過入對稱的三項交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋

30、轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于導子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產(chǎn)生電磁轉矩，驅動轉子 沿著旋轉磁場方向旋轉。通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三項定子繞組（各相差120度電角度），通入三項交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電

31、機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。3.3 交流接觸器當線圈通電時,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行,觸點閉合,從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失, 動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源流接觸器利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。 主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。 交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。 交流接觸器的動作動力來源于交流電磁鐵，電

32、磁鐵由兩個“山”字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定，在上面套上線圈，工作電壓有多種供選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面，加上短路環(huán)。交流接觸器在失電后，依靠彈簧復位。另一半是活動鐵芯，構造和固定鐵芯一樣，用以帶動主接點和輔助接點的開短。 20安培以上的接觸器加有滅弧罩，利用斷開電路時產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，以保護接點。 交流接觸器制作為一個整體，外形和性能也在不斷提高，但是功能始終不變。無論技術的發(fā)展到什么程度，普通的交流接觸器還是有其重要的地位。3.4 光耦電路光隔離一種很常用的信號隔離形式。常用光耦電器件及其外圍電路組成。由于光耦電路簡單，在數(shù)字隔離電路或數(shù)據(jù)傳輸電路中常常用到。如uar

33、t協(xié)議的20ma電路環(huán)。對于模擬信號，光耦因為輸入輸出的線形較差，并且隨溫度變化較大，限制了其在模擬信號隔離的應用。對于高頻交流模擬信號，變壓器隔離是最常用的選擇。但對于支流信號卻不適用。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號隔離的解決方案，如adi的ad202，能夠提供從直流到幾k的頻率內提供0.125%的線性度，但是這種隔離器件內部先進行電壓-頻率轉換，對產(chǎn)生的交流信號進行變壓器隔離，然后進行頻率電壓轉換得到隔離效果。集成的隔離放大器內部電路復雜，體積大，成本高，不適合大規(guī)模應用。模擬信號隔離的一個比較好的選擇是使用線形光耦。線形光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單收模式稍加改

34、變，增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個光接受電路都是非線性的，但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的，這樣就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達到實現(xiàn)線形隔離的目的。本系統(tǒng)中，滑塊經(jīng)過時，輸出一個低電平。給plc一個輸入信號。電路連接圖如下圖3.6所示：圖3.6 光耦電路連接電路4 電機控制系統(tǒng)的設計4.1 控制要求用plc及接觸器等實現(xiàn)電動機順序啟動及星形-三角形降壓啟動的控制。圖4.1 三相異步電動機正反轉及y-啟動主控電路電機控制系統(tǒng)模型按以下要求動作：(1) 按下啟動鍵sb1，電機m1星型啟動，過5s后轉三角運行，同時m2星型啟動，五秒后轉三角運行。

35、(2) 按下停止鍵sb2，電機m2停止運行，過5s后m1停止運行。4.2 i/o分配i/o分配如下表1所示。表1 i/o分配表輸 入 點輸 出 點符號地址注釋符號地址注釋sb10.00起點按鈕km1100.07m1主接觸器sb20.01停止按鈕km4100.04形起動fr0.02過載保護觸電km3100.03y形起動km2100.02m2主接觸器km6100.06形起動km5100.05y形起動1） plc主機輸入的com接電源+24v，輸出的所有com接電源的com。2） 用下載線將算機的com口與plc主機的串口相連。打開plc電源，運行編程軟件，打開實程序，設置好通信參數(shù)后下載程序到plc中。4.3 梯形圖設計本系統(tǒng)的梯形圖如下：4.4 接線設計圖4.2 接線圖4.6 系統(tǒng)調試1）將程序下載到plc，按下圖4.34.6依次進行。圖4.3圖4.4圖4.5圖4.62）通電前檢測（如圖4.2.5）圖4.7 檢測5 總結通過這次論文的系統(tǒng)描述，我對plc有了更深一層次的認識與體會。以前在學習他的時候認為自己已經(jīng)熟悉plc了，但是當我提起筆寫時才真正發(fā)現(xiàn)自己是眼高手低。如果想要了解plc 就必須從它的工作原理分析其工作過程，從工作過程中我們可以透徹的的懂得plc的組成部分。從plc的發(fā)展歷程知道plc的歷史也是蠻悠久的，所以必須花上一些時間來慢