基于PLC的低壓配電實訓(xùn)屏電機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于PLC的低壓配電實訓(xùn)屏電機控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：針對PLC新技術(shù)廣泛而深入應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)各行業(yè)的大趨勢，結(jié)合學(xué)生電工、鰥電工基本技能實譏儒求，對電三訓(xùn)低壓配電屏電機控制系統(tǒng)，完成基于PLC技術(shù)的二次設(shè)計和改造，分析和闡述PLC引入的步驟、具體設(shè)計實例及硼腦果,基于PLC的電機控制在工控領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,有必要對現(xiàn)有的氐壓配電電機控制實訓(xùn)屏迸行二次設(shè)計和改進，在電:D支能模塊基礎(chǔ)上,引入PLC瘦夬,采用PLC少量開關(guān)量邏輻控制指令方便實現(xiàn)繼電器電機控制功能,依據(jù)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟,完成PLC系統(tǒng)程序設(shè)計后,便進入以控制柜(彳氐壓配電屏)疑硬件設(shè)計階段摘要：針對PLC新技術(shù)廣泛而深入應(yīng)用于現(xiàn)

2、代工業(yè)生產(chǎn)各行業(yè)的大趨勢，結(jié)合學(xué)生電工、維修電工基本技能實訓(xùn)需求，對電工實訓(xùn)低壓配電屏電機控制系統(tǒng)，完成基于PLC技術(shù)的二;欠設(shè)計和改造，分析和闡述PLC引入的步驟、具體設(shè)計實例及預(yù)期效果。Abstract:AccordingtothetrendthatthePLCnewtechnologyiswidelyanddeeplyappliedintomodernindustrialproduction,combiningstudents"electrician,maintenanceelectricianbasicskilltrainingneeds,thepapermakesthese

3、condarydesignandtransformationbasedonPLCtechnologyoflow-voltagedistributionscreenmotorcontrolsystemintheelectricianpractice,analyzesanddiscussesPLCintroductionsteps,specificdesignexamplesandexpectedeffect.關(guān)鍵詞：PLC;實訓(xùn)屏;電機控制系統(tǒng)；設(shè)計Keywords:PLC;trainingscreen;motorcontrolsystem;design中圖分類號：G71文獻標(biāo)識碼：A文章編號:

4、1006-4311(2012)36-0205-020引言PLC作為先進的、應(yīng)用最廣的工業(yè)控制器已風(fēng)靡全球，而三相異步電動機廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)和民用生活中。PLC在三相異步電動機控制中的應(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、功能完善等優(yōu)點，PLC能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前工業(yè)對自動化控制的需求。因此在現(xiàn)代工控領(lǐng)域扮演著舉足輕重的角色。低壓配電屏電機控制安裝實訓(xùn)I是我校電氣、熱動主干專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實踐課程電工工藝實訓(xùn)的核心模塊。它體現(xiàn)了電工技術(shù)的綜合性、現(xiàn)代性和現(xiàn)場性，對高職學(xué)生的專業(yè)電工知識學(xué)習(xí)和電工、維修電工基本技能的提升有

5、極其重要的意義?；赑LC的電機控制在工控領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，有必要對現(xiàn)有的低壓配電電機控制實訓(xùn)屏進行二次設(shè)計和改進，在電工技能模塊基礎(chǔ)上，引入PLC模塊，采用PLC少量開關(guān)量邏輯控制指令方便實現(xiàn)繼電器電機控制功能。實現(xiàn)模塊化設(shè)計，單元式組合，可視性強，為學(xué)生搭建一個實用的、開放式電工工藝實訓(xùn)平臺，構(gòu)筑一座從學(xué)校（基礎(chǔ)理論）走向社會（工程實踐）的橋梁。1可編程控制器PLC結(jié)構(gòu)與工作原理1.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC的種類有很多種，每一種PLC在功食湃口指令系統(tǒng)上都不一樣，但是，每一種PLC的結(jié)構(gòu)和工作的原理都是一樣的。PLC通常都是由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設(shè)備接口這幾部分構(gòu)成

6、的。1.2 PLC的工作原理順序掃描，不斷循環(huán)是PLC的主要的工作方式，而每一項工作的周期，都會經(jīng)歷三個階段，這三個階段就是：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。首先，在輸入采樣的階段，PLC會通過掃描,并且按照順序讀入全部的暫時存在于輸入鎖存器序的執(zhí)行，要掃描執(zhí)行每一條指令，掃描的順序要按照用戶程序指令存放的先后順序進行，程序執(zhí)行的結(jié)果同樣也要寫入輸出狀態(tài)寄存器，它的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行也會發(fā)生改變。最后，是輸出的刷新，在全部的指令都執(zhí)行完之后，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)會送到輸出鎖存器中，然后經(jīng)過繼電器和晶閘管輸出，并將相應(yīng)的輸出設(shè)備驅(qū)動起來，進入工作狀態(tài)。內(nèi)的輸入端子的通斷狀態(tài)或者輸入的，然后宙寸

7、應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中寫入。其次，是程13PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步噱分析被控對象。分析被控對象的內(nèi)容主要是針對工藝的過程和工作特點，要對被控對象的機、電之間的配合進行詳細的了解,并要明確出PLC控制系統(tǒng)在工作中需要達到的要求。確定輸入第出設(shè)備。系統(tǒng)的輸入設(shè)備，比如按鈕、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等，以及系統(tǒng)輸出設(shè)備，比如接觸器、電磁閥、信號指示燈等，在系統(tǒng)中具有重要的作用，要根據(jù)系統(tǒng)控制的需求，合理確定需要的輸入和輸出設(shè)備。據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)。選擇PLC。包括PLC的機型、容量、I/O模塊、電源的選擇。分配I/O點。分配PLC的I/O點，畫出PLC的I/O端子與輸入隔出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)表。設(shè)計軟

8、件及硬件。進行PLC軟件設(shè)計，完成控制柜（臺）等硬件設(shè)計及現(xiàn)場施工。聯(lián)機調(diào)試及整理技術(shù)文件。2基于PLC的觸點互鎖電機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計實例2.1 觸點互鎖電機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)控制要求按啟動按鈕SB1,電動機作星形連接啟動，電機正轉(zhuǎn)；按啟動按鈕SB2,電動機作星形連接啟動，電機反轉(zhuǎn)；在電機正轉(zhuǎn)時，反轉(zhuǎn)按鈕SB2被屏蔽，在電機反轉(zhuǎn)時，反轉(zhuǎn)按鈕SB1被屏蔽；如需正反轉(zhuǎn)切換，應(yīng)首先按下停止按鈕SB3,使電機處于停止工作狀態(tài)，方可對其做旋轉(zhuǎn)方向切換。2.2 PLC及電源的選擇2.2.1 PLC選用三菱FX系列PLC其中包括CPU模塊、數(shù)字呈I/O模塊、模擬量I/O模塊、通信模塊）和繼電器組成PLC控制單

9、元；包括按鈕控制部分（開關(guān)量輸入）和外部傳感器等（模擬量輸入）接口單元?？梢姡到y(tǒng)的各控制信號或輸入信號均是“開關(guān)量"或"模擬量”。2.2.2 配置電源控制單元（輸入AC220V;輸出ACOV250V;交流可調(diào)電源及DC5V/DC12V/DC24V各1路（由模塊電源組建）;另配置1臺直腌壓電源（0V50V可調(diào)），電源控制單元要有漏電及過流、過載等保護裝置。2.3 控制系統(tǒng)I/O分配表及I/O接線圖（表1及圖1）。2.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計將PLC連上編程器并接通電源后，PLC電源指示燈亮，將編程器開關(guān)打至"PROGRAM"位置，這時PLC處于編程狀態(tài)。編程

10、器顯示PASSWORD!這時依次按Ctrl鍵和Montr鍵，直至屏幕顯示地址號0000,這時即可輸入程序。但在輸入程序前，還需清除存儲器中內(nèi)容，按照以上控制的梯形圖或程序指令將控制程序?qū)懭隤LC。程序輸入到PLC指令如表2。2.5 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計依據(jù)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟，完成PLC系統(tǒng)程序設(shè)計后，便進入以控制柜（低壓配電屏）等硬件設(shè)計階段。基于PLC的特點,控制系統(tǒng)程序設(shè)計與硬件設(shè)計也可并行實施。2.5.1 電機正反轉(zhuǎn)控制低壓配電實訓(xùn)屏PLC硬件組成PLC（FX系列）將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中,從而形成了一個功能強大的微型PLC。CPU負責(zé)執(zhí)行程序

11、和存儲數(shù)據(jù)，以便對控制系統(tǒng)或過程進行控制。輸入和輸出時系統(tǒng)的控制點：輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中（傳感器或開關(guān)）采集信號，輸出部分則控制電機、指示燈以及控制過程中的其他設(shè)備。電源向CPU及所連接的任何模塊提供電力支持。通信端口用于連接CPU與上位機或其他設(shè)備。狀態(tài)信號燈顯示了CPU工作模式，本機I/O的當(dāng)前狀態(tài)，以及檢查出的系統(tǒng)錯誤。2.5.2 控制系統(tǒng)故障預(yù)設(shè)實訓(xùn)屏控制系統(tǒng)故障預(yù)設(shè)，若采用計算機模擬程序控制，改造成本高，而利用開關(guān)控制，能達到同樣效果，且成本較低。因此，在實訓(xùn)屏上另加置一故障預(yù)設(shè)模板，模板上由多個開關(guān)組成,各開關(guān)串聯(lián)在電路中即可完成對電機各種控制線路的故障設(shè)置，且具有多種故障組合。技

12、能考核前，考評員只需操作開關(guān)即可設(shè)置故障，考核中考生先通電觀察故障現(xiàn)象，隨后斷電，用表計判斷故障并排除故障，然后通電驗收，最后斷電，拆線完成考核。結(jié)束后，考評員只需艮短時間操作開關(guān)就可復(fù)位設(shè)置故障。于是又能進行下一輪考核?？刂葡到y(tǒng)故障預(yù)設(shè)模板靈活、方便、快捷，又避免了故障現(xiàn)象過于直觀，保證電工、維修電工考核的公平、公正和高效。2.5.3 控制系統(tǒng)實訓(xùn)屏模塊間輔助配置設(shè)計與控制系統(tǒng)實訓(xùn)屏配套的機架和模板，要求統(tǒng)一規(guī)格和尺寸，合理布局，便于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方便實用。實訓(xùn)元器件采用導(dǎo)軌和機架固定（開放式安裝于屏柜），既便于組裝和拆卸，又便于學(xué)生識別和測試元件及其參數(shù)；一個機架與不同的模板搭配可以完成不同的

13、實訓(xùn)項目。每一單元都有各自的輸入和輸出接口單元，均采用接線端子排，便于接線方便互連；輸入與輸出、信號與電源都要分開，避免相互干擾。惟有如此，才能保證控制系統(tǒng)實訓(xùn)屏具有良好的擴展性，緊跟工控領(lǐng)域的發(fā)展進行各實訓(xùn)單元的更改或擴展；實訓(xùn)內(nèi)容豐富，選擇靈活，這樣對于學(xué)生實訓(xùn)就有很大的選擇性和針對性；開放式設(shè)計，使學(xué)到寸元器件看得見、摸得看，既方便認識實物又便于參數(shù)測試和功能觀測。3設(shè)計改進后的預(yù)期效果充實和豐富了電工工藝實訓(xùn)內(nèi)容，將電工最基本器件（繼電器、接觸器、斷路器、變壓器、開關(guān)、按鈕等）與工控控制單元（PLC控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸與通信模塊等）以及電工測量工具儀表（電壓表、電流表等）很好遮吉合，實施模塊化設(shè)計，單元式組合，可視性好；學(xué)生通過動手，真正把書本中的圖形符號和器件實物結(jié)合起來，根據(jù)自己的設(shè)計去控制或操縱任意器件，激發(fā)學(xué)生的實訓(xùn)和創(chuàng)新熱情；在電工實訓(xùn)中把知識、技能融入到工程實踐中，使學(xué)生