三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制論文[1][1]

1、 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用指導(dǎo)老師： 宋飛燕 作 者: 那琴 班 級(jí)： 機(jī)電103053班 系（部）： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 時(shí) 間： 2012.04.08 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)

2、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:PLC; 三相異步電動(dòng)機(jī);繞組; 目錄摘要.I緒論.11 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ).2 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu).2 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理.2 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過(guò)程的分析.32 PLC基礎(chǔ).6 2.1 PLC的定義.6 2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別.6 2.3 PLC的工作原理.6 2.4 PLC的應(yīng)用分類.63 三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制.8 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反

3、轉(zhuǎn)控制.8 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制.9 3.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn).10結(jié)論.12致謝.13參考文獻(xiàn).14 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-梯形語(yǔ)言,梯形語(yǔ)言是在可編程控制器中的應(yīng)用

4、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)

5、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)。1.三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基

6、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(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

7、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。 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

8、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?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

9、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)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

10、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(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

11、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

12、，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(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

13、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。 (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

14、，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

15、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。 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)。 2 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)，專為在

16、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)

17、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

18、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。 (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)

19、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

20、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 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

21、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(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，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器

22、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，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別

23、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。3 三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制3.1 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。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

24、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)0000 LD00010001 OR 05000002 AND-NOT 00000003 AND-NOT 05010004 OUT 05000005 LD 00020006 OR05010007 AND-NOT 00000008 AND-NOT 05

25、000009 OUT 05010010 END(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)3.2 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:“必需首先起動(dòng)

26、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) 0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 0003 OUT 0500 0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(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

27、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?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。 3.3 三相異步

28、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)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