電氣控制技術(shù)論文

1、The applicati on of electrical con trol tech no logy in thein dustrial producti on-電氣控制技術(shù)在工業(yè)上產(chǎn)中的應(yīng)用姓名：韓沖學(xué)號(hào)：班級(jí)：機(jī)械2094授課教師：周力2012年5月目錄.、八、-刖言.摘要.第一章PLC的簡(jiǎn)介1.1 PL的 發(fā)展 .31.2PL（與電氣控制相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn) .31.3 PL（與電氣控制的特例解析 .4第二章三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) .52.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理.62.3三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)程的分析 .7第三章PLC基礎(chǔ)3.1 PLC的定義 .103.2 PL

2、C與繼電器控制的區(qū)別 .103.3 PLC的工作原理 .103.4 PLC的應(yīng)用分類 .11第四章三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 .124.2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制 .134.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用 PLC控制優(yōu)點(diǎn) .15結(jié)束語(yǔ).參考文獻(xiàn).1刖言電氣控制技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科交叉的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要技術(shù)手段。 隨著 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，以及新型控制策略的出現(xiàn)，使電氣控 制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化。系統(tǒng)介紹先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的成果在工業(yè) 生產(chǎn)中的應(yīng)用以及電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生

3、產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的從最早的手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單 的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有接觸的硬接線繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以計(jì)算機(jī)為 中心的軟件控制系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密 測(cè)量等許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。本論文主要講述PLC和三相異步電動(dòng)機(jī)的綜合應(yīng)用。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(guò)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(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)程中，科學(xué)研

4、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-J弟形語(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。長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處

5、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?？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。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(guò)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(guò)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

6、而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)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)。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

7、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PLC;三相異步電動(dòng)機(jī)；AbstractPLCin the three-phase asynchronous machine controls application compares with the traditional black -vhite control, has the control speed to be quick, the main battlefield, has provided the very reliable control applica

8、tion for various automation control device it can provide safe reliable and the quite perfect soluti on for the automated con trol applicati on, suits in the curre nt in dustrial en terprise to the automated n eed. This paper desig ns a three-phase asynchronous motor, 2 of PLCcontrol circuit, which

9、is of positive &negative three-phase asynchronous motor con trol and two motor start ing in terlocks con trol, and the seque nee of traditional relay control, control speed, high reliability and flexibility, as college students learning PLC con trol tech no logy, but also can be used as refere nee f

10、or the automatic con trol of in dustrial electrical circuit.KeywordsPLC; Three-phase asynchronous mach ine;第一章PLC的簡(jiǎn)介1.1 PL(的 發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序的控制，需要它們按照一定的邏輯順序條件進(jìn) 行一定的順序動(dòng)作，并按照相應(yīng)的邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，以及大量離散量的 數(shù)據(jù)的采集。傳統(tǒng)上，這些工作是通過(guò)氣動(dòng)或者電氣控制系統(tǒng)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的。在1968年美國(guó)通用汽車公司提取出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基 于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置

11、，首次采用了程序化的手段應(yīng)用于電氣化的控制，這就 是第一代可編程控制器，稱為 Programmable Controller(PC)。個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱 PC)發(fā)展 起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程控制器定名為 Programmable Logic Controller( PLC。上個(gè)世紀(jì)80年代至90年代中期是 PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持在 30%-40%之間。在這個(gè)時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到了大 幅度的提高，PLC逐漸進(jìn)入了過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng) 治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便

12、、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾性能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特 點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位在現(xiàn)在乃至今后一段很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將 是其他控制系統(tǒng)無(wú)法取代的。1.2 PLCf電氣控制相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)PLC的優(yōu)點(diǎn)是外部接線簡(jiǎn)單，內(nèi)部程序可變，在不改變接線的情況下，可以重新設(shè)計(jì) 程序，而且相應(yīng)的施工周期較短，內(nèi)部軟繼電器是寄存器，沒(méi)有觸動(dòng)，故障率低，壽命長(zhǎng)， 抗干擾能力強(qiáng)，執(zhí)行時(shí)間短，應(yīng)用指令多，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能等等。傳統(tǒng)繼電器的不 足之處是有觸動(dòng)系統(tǒng)，故而故障率高，平均修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，壽命短，功耗大，如需改變系統(tǒng) 功能將需重新的接線，工作量相對(duì)較大且容易出錯(cuò)，執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)等等。然而PLC對(duì)于高壓控制元

13、件的控制卻沒(méi)有繼電器等系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在許多工廠的電力系統(tǒng)中有許多的高壓電力 設(shè)備所需的控制系統(tǒng)只能通過(guò)大型的繼電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，而對(duì)于要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度較高 的工廠生產(chǎn)線而言這種繼電系統(tǒng)卻沒(méi)有PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，然而將這兩種系統(tǒng)相結(jié)合卻可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠電氣系統(tǒng)的控制，使之更科學(xué)，更簡(jiǎn)潔，更加 具有高速的運(yùn)行速度，讓工廠的自動(dòng)化成度更高。1.3 PLC與電氣控制的特例解析在許多的工廠之中相信三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)用是必不可少的，對(duì)于電力系統(tǒng)相對(duì)嚴(yán)密 的工廠而言容量小的電動(dòng)機(jī)才允許直接啟動(dòng)，而容量大的電動(dòng)機(jī)在直接啟動(dòng)時(shí)其啟動(dòng)電流 是其額定電流的4到8倍，所以一般都采用降壓?jiǎn)?dòng)的方

14、式，即啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定 子繞組上的電壓，啟動(dòng)后再恢復(fù)到額定電壓下運(yùn)行。由于電樞電流和電壓成正比所以降低 啟動(dòng)電壓即可降低啟動(dòng)電流，不至于在啟動(dòng)瞬間造成由于電流大而產(chǎn)生過(guò)大的電壓降，從 而對(duì)電網(wǎng)電壓造成影響。降壓?jiǎn)?dòng)的方法有定子繞組串電阻（或阻抗）、星形-三角形（丫佇）、自耦變壓器和使 用軟啟動(dòng)器等，而最常用的方法就是丫/降壓?jiǎn)?dòng)和軟啟動(dòng)器。在工廠中最常用的就是丫佇 降壓?jiǎn)?dòng)，下面介紹的就是 丫/降壓?jiǎn)?dòng)的方法及原理。1當(dāng)負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩?zé)o嚴(yán)格要求又要限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流且電機(jī)滿足380V/ 接線條件才能采用星三角啟動(dòng)方法；2.該方法是：在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)將電機(jī)接成星型接線，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)成功后再

15、將電機(jī)改接成三 角型接線（通過(guò)雙投開(kāi)關(guān)迅速切換）；3因電機(jī)啟動(dòng)電流與電源電壓成正比，此時(shí)電網(wǎng)提供的啟動(dòng)電流只有全電壓?jiǎn)?dòng)電流的 1/3，但啟動(dòng)力矩也只有全電壓?jiǎn)?dòng)力矩的 1/3。星三角啟動(dòng)，屬降壓?jiǎn)?dòng)他是以犧牲功率為代價(jià)來(lái)?yè)Q取降低啟動(dòng)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以 不能一概而以電機(jī)功率的大小來(lái)確定是否需采用星三角啟動(dòng)，還的看是什么樣的負(fù)載，一 般在需要啟動(dòng)時(shí)負(fù)載輕運(yùn)行時(shí)負(fù)載重尚可采用星三角啟動(dòng)，一般情況下鼠籠型電機(jī)的啟動(dòng) 電流是運(yùn)行電流的5 7倍，而對(duì)電網(wǎng)的電壓要求一般是正負(fù)10%（我記憶中）為了不形成 對(duì)電網(wǎng)電壓過(guò)大的沖擊所以要采用星三角啟動(dòng)，一般要求在鼠籠型電機(jī)的功率超過(guò)變壓器 額定功率的10%寸就要

16、采用星三角啟動(dòng)。只有鼠籠型電機(jī)才采用星三角啟動(dòng)。一家之言姑且聽(tīng)之.本人在實(shí)際使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)需星三角降壓?jiǎn)?dòng)的電機(jī)從11KW開(kāi)始就有需要的，如風(fēng) 機(jī)、在啟動(dòng)時(shí)11KW電流在7-9倍（100）A左右，按正常配置的熱繼電器根本啟動(dòng)不了 ,（關(guān)風(fēng) 門(mén)也沒(méi)用）熱繼電器配大了又起不了保護(hù)電機(jī)的作用，所以建議用降壓?jiǎn)?dòng)。而在一些啟 動(dòng)負(fù)荷較小的電機(jī)上，由于電機(jī)到達(dá)恒速時(shí)間短，啟動(dòng)時(shí)電流沖擊影響較小，所以在30KW 左右的電機(jī)，選用1.5倍額定電流的斷路器直接啟動(dòng)，長(zhǎng)期工作一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。第二章三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)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

17、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2.1.1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2.1.2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

18、轉(zhuǎn)子 繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。2.2三相異步電動(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

19、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?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。2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)程的分析2.3.1三相異步電動(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(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

20、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)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) 丫降壓起動(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)

21、完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。圖1-4 YA降壓起動(dòng)控制線路圖1-4是一個(gè)丫-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)的線電流為采用丫連接降壓起動(dòng)時(shí)，每相繞組的線電流為則1色b二厲囚二1 輪鵝3-（1-5）由式（1-5）可以看出，采用 丫降壓起動(dòng)時(shí)，起動(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

22、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。2.3.2三相異步電動(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

23、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(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，

24、 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)加順序電源 U V W起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，

25、接通 KM2,從圖可以看出，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)

26、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(guò)程中電動(dòng)機(jī)將 勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動(dòng)。第三章PLC基礎(chǔ)3.1PLC勺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。

27、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。3.2 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)，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，

28、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。3.3 PLC勺工作原理當(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

29、，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)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

30、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

31、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。3.4 PLC勺應(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(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。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

32、、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（ An alog）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

33、機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)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

34、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。第四章三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制4.1三相異步電機(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。

35、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接線圖圖3-3梯形圖指令程序地址指令數(shù)據(jù)0000LD00010001OR05000002AND-NOT00000003AND-NOT05010004OUT05000005LD00020006OR05010007AND-NOT00000008AND-NO

36、T05000009OUT05010010END(01)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(kāi)，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(kāi)，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)4.2兩臺(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

37、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)。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梯形圖指令程序地址指令數(shù)據(jù)0000LD00000001OR05000002AND-NOT00010003OUT05000004LD00020005OR05010006AND05000007AND-NOT00030008OUT05010009END(01)PLC控制的工作過(guò)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050

38、1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。可見(jiàn)，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(kāi)，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(kāi)，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(kāi)；使得 0501線圈失電，M2停止運(yùn)行，而M1仍運(yùn)行。4.3三相異步電動(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)

39、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