電氣控制技術(shù)課程論文

1、電氣控制技術(shù)課程論文學(xué)校：安徽xx大學(xué) 姓名：xxxx 班級：機(jī)制093 學(xué)號：xxxxxxxxxx 指導(dǎo)老師：xxx 電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 摘要：電氣控制技術(shù)主要靠繼電器以及PLC等來實現(xiàn)其在各種工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，本文主要介紹了時間繼電器在控制回路中的應(yīng)用，PLC在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。引言：電氣控制技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù),是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(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。本文是電氣控制技術(shù)課程論文，是在學(xué)習(xí)相關(guān)知識后對它的真實體會與理解再加上圖文及網(wǎng)

2、絡(luò)資源編寫的一篇論文。本論文針對工業(yè)生產(chǎn)多電氣控制技術(shù)的實際需要，根據(jù)現(xiàn)代發(fā)展的需求，對今后的電氣控制應(yīng)用專業(yè)提出的見解。由于編者水平有限，論文中有不妥之處，懇請讀者批評,指正。關(guān)鍵詞：時間繼電器，擋車器，PLC，扶梯正文：電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，主要包括繼電器以及PLC等在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。一 繼電器 繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動電器。輸入信號可以是電壓、電流等電量，也可以是溫度、速度、壓力等非電量。其工作方式是當(dāng)輸入變量變化到某一定值時繼電器的觸頭即動作，接通或斷開控制電路。它一般由感測機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個基本部分組成。感測機(jī)構(gòu)把感測到的電氣量或非

3、電氣量傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與設(shè)定的整定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到整定值（過量或欠量）時，中間機(jī)構(gòu)便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，從而接通或斷開被控電路。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的分類有很多種，如電磁繼電器，時間繼電器，熱繼電器，中間繼電器等，繼電器的應(yīng)用非常廣泛，下面著重介紹時間繼電器在控制回路中的應(yīng)用。1.1 時間繼電器時間繼電器是當(dāng)加上或除去輸入信號時，輸出部分需延時或限時到規(guī)定的時間才閉合或斷開其被控線路的繼電

4、器。時間繼電器是一種用來實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的控制電器，主要作為輔助電器元件用于各種電氣保護(hù)及自動裝置中，使被控元件達(dá)到所需要的延時。按其動作原理與結(jié)構(gòu)不同，可分為空氣阻尼式、電動式、 電子式等多種類型。 其符號是KT，圖形如下 時間繼電器的圖形和文字符號(a)線圈；(b)延時閉合的動合觸頭；(c)延時斷開的動斷觸頭； (d)延時閉合的動斷觸頭；(e)延時斷開的動合觸頭 1.2 時間繼電器的應(yīng)用某單位使用的擋車器電路系統(tǒng)是單相交流電路，由于采用的是單相控制，單相交流電機(jī)在運(yùn)行的時候存在沖頂和砸底的現(xiàn)象，為了杜絕此現(xiàn)象的發(fā)生、減少故障率，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，我們決定對控制回路進(jìn)行改造。如圖1所

5、示，為擋車器的控制原理圖，其控制原 圖1在正常的情況下，按上行按鈕（SB 1）或下行按鈕（SB2），控制電機(jī)進(jìn)行 正、反方向的運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到所需要的位置時候，按停止按鈕（SB3）電機(jī)停止 運(yùn)行，這時候擋桿就停在相應(yīng)的位置。在此控制回路存在以下缺陷，當(dāng)擋車器的擋桿剛剛預(yù)停在某個位置的時候， 如果瞬間按下相反方向的按鈕的時候，相反方向的接觸器吸合，但由于慣性和采用的單相電機(jī)是電容起動電動機(jī)，旋轉(zhuǎn)起來后沒有固定旋轉(zhuǎn)方向，由于電機(jī)沒有完全停止轉(zhuǎn)動，此時還會按照電機(jī)原來的方向進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，此時就相當(dāng)于失控狀態(tài)，等到達(dá)限位開關(guān)時，由于其相對的限位開關(guān)沒有動作，接觸器仍然吸合，電機(jī)無法停機(jī)，直到電機(jī)由于過電流停

6、機(jī)為止，此時極易燒毀電機(jī)。1. 延時控制 為了防止此現(xiàn)象的發(fā)生，對原控制回路進(jìn)行改動，在控制回路中加入時間控 制器，更改后的控制電路如圖2所示。 圖2 電路改造過程：經(jīng)過分析與研討，制定了如圖2的電路改造方案，在電路中 增加了時間繼電器，通過時間的調(diào)整達(dá)到延時控制的目的，更改后的電路工作原 理如下。 按下上行按鈕（SB1）或下行按鈕（SB2），控制電機(jī)進(jìn)行正、反方向的運(yùn)行， 當(dāng)運(yùn)行到所需要的位置時候，按停止按鈕（SB3）電機(jī)停止運(yùn)行這時候擋杠就停 在相應(yīng)的位置。此時如果我們按下相反運(yùn)行的按鈕時，電機(jī)按照原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)， 當(dāng)?shù)竭_(dá)限位開關(guān)位置時，時間繼電器瞬時得電，時間繼電器的延時閉合常閉觸頭 將主

7、控制回路切斷，使電機(jī)無法繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)延時時間時候，此時電機(jī)也達(dá) 到完全停止的狀態(tài)，時間繼電器的延時閉合常閉觸點閉合，控制回路恢復(fù)正常。 2. 運(yùn)行回路校驗與調(diào)整 通過運(yùn)行試驗，更改后的效果達(dá)到了預(yù)期的效果，我們又進(jìn)行了時間繼電器 時間的調(diào)節(jié)，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，時間繼電器的時間我們調(diào)節(jié)為3秒此時的時間對于 電機(jī)停止與消除電慣性是最佳的時間。3. 結(jié) 論 通過以上的電路回路的更改及對電路的調(diào)整與試驗，使得控制回路更加的合 理，消除了以往的電路隱患，達(dá)到了預(yù)期的效果。二， PLC及其應(yīng)用舉例主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程。（一） PLC的概述 2. 1 PLC

8、的基本原理2.1.1 工作方式 周期循環(huán)掃描優(yōu)點：可靠性好，抗干擾能力強(qiáng) ；通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；編程簡單，容易掌握；減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量；體積小，重量輕，功耗低，維護(hù)方便 缺點：輸出相對于輸入有滯后，不適于快速反應(yīng)的要求工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求： 平均故障間隔時間長 故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、 欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對 PLC 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲

9、的信息可能被破壞。永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC 在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在 PLC 上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)?保護(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時，能很快查出故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC 的平均修復(fù)時間。為此，各PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采 取了多種措施，使PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)模

10、或超大規(guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由 無觸點的電子存儲器完成，I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好 的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 濾波：對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如 LC 或 型濾波 網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 電源調(diào)整與保護(hù)：對微處理器這個核心部件所需的+5V 電源，采用多級 濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓 的影響。 隔離：在微處理器與I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O 接口與CPU 之間電的聯(lián)系，減少故障和誤

11、動作；各I/O 口之間亦彼此隔離。 采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。 軟件措施：有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 故障檢測：軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時進(jìn)行處理。信息保護(hù)與恢復(fù)：當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞 PLC 內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC 在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。設(shè)置警戒時鐘WDT（看門狗）：如果程序每

12、循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT 規(guī) 定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。加強(qiáng)對程序的檢查和校驗：一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備：停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。由于 PLC 采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC 的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。2.1.2 工作過程自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個外階段。2.1.3 掃描周期T =自檢時間+讀入一

13、點時間×輸入點數(shù)+程序步數(shù)×運(yùn)算速度+輸出一點時間×輸出點數(shù)。PLC的工作過程示意圖2.1.4 PLC的程序執(zhí)行過程1） 輸入采樣（輸入刷新 ）PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)（"0'，或“1"，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓）讀入輸入映像寄存器區(qū)。2） 程序執(zhí)行（程序處理階段）PLC對程序按順序進(jìn)行掃描，根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)對應(yīng)位的狀態(tài)。3） 輸出刷新PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中，再通過一定的方式去驅(qū)動用戶設(shè)備的過程。二. PLC的應(yīng)用（一） 臺達(dá)PLC 概述 臺達(dá)P

14、LC，又名臺達(dá)可編程、臺達(dá)可編程控制器、臺達(dá)可編程序控制等，是臺達(dá)為工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計的、 實現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。臺達(dá)ES 系列PLC 具有如下特點： 1、最大I/O 點數(shù)：256點 2、程序容量：4K Steps 3、通訊端口：內(nèi)置RS-232與RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU 通訊協(xié)議。 4、內(nèi)置四點高速計數(shù)器: 形式輸入1相1輸入1相2輸入2相2輸入C235C236C237C238C241C242C244C246C247C249C251C252C254X0U/DU/DU/DUUUAAAX1U/DRRDDDBBBX2U/DU/DRRRRX3U/DRSSSU:

15、加計數(shù)A: A相輸入S:啟動輸入D:減數(shù)器B: B相輸入R:復(fù)位輸入（二）臺達(dá)PLC 在扶梯中的使用 臺達(dá)ES 系列PLC 的性能穩(wěn)定，本身含有的功能完全滿足在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。1、高速計數(shù)器的應(yīng)用 臺達(dá)PLC DVP-60ES 有4個單獨(dú)的32位高速計數(shù)器，這為扶梯的高速計數(shù)控制 做好了準(zhǔn)備。扶梯的高速計數(shù)主要有2個方面，一個是主機(jī)測速，另一個是扶手 帶測速。主機(jī)測速有專門的測速器，扶手帶測速則可以通過2個高速計數(shù)器測量扶手帶的速度，用2個高速計數(shù)器撲捉扶梯梯路運(yùn)行的速度。這2對高速計數(shù)器 形成了2路扶手帶的測量，彼此獨(dú)立，互不干涉，資源充足。見如下控制流程圖： 2、順序控制的應(yīng)用 扶梯

16、的控制主要包含5個方面：開機(jī)前安全檢查、正常運(yùn)行、運(yùn)行中安全檢查、 停機(jī)、停機(jī)的安全檢測。見如下控制流程圖：此PLC 有著非常豐富的控制資源，744點一般輔助繼電器，256點停電保持繼電 器、64點100ms 定時器、63點10ms 定時器、112點一般計數(shù)器等。這些資源 組合起來足夠細(xì)致的對扶梯控制內(nèi)部的每個繼電器進(jìn)行安全檢查，包括PLC 自 身的繼電器的安全檢測。 在扶梯的控制中，開機(jī)前的安全檢測最重要，臺達(dá)PLC 能夠很好的完成這一任 務(wù)。主要有： 1）開機(jī)前的安全回路檢測。外圍安全回路的檢測完好是扶梯運(yùn)行的基礎(chǔ)。外圍 安全回路斷開，則停止一切與主機(jī)運(yùn)行的輸出。 2）給定一定的時間對PL

17、C 自身檢測，在這段時間中，PLC 給每個輸出點0.5s 時間檢測各個外圍繼電器是否動作完好、是否粘連、每個輸出繼電器是否工作完 好。將PLC 各個輸出點分組擊活，檢測后進(jìn)入下一組。最終到達(dá)設(shè)定的時間。 3）檢測完畢，進(jìn)入扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)階段。 3、通信的應(yīng)用 隨著扶梯應(yīng)用的范圍越來越廣泛，自動化水平的提高，客戶對扶梯的監(jiān)控系統(tǒng)有 著越來越高的要求。這些高檔的監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助維護(hù)人員非常快的判斷出扶梯 的具體故障、看到以往的故障，幫助維護(hù)人員分析原因使扶梯能夠更好的為大家 服務(wù)。臺達(dá)PLC 的ES 在這方面有很豐富的資源。它本身帶有1個RS232串口、 1個RS485接口。 RS232串口用于下載并監(jiān)

18、視程序，如果簡單的、扶梯數(shù)量較少，可以直接使用此 端口與上位機(jī)連接，監(jiān)控扶梯的運(yùn)行狀態(tài)。不過這種使用機(jī)會非常少，因為 RS232接口傳輸距離相對較近，而且是1對1的接口，而扶梯的數(shù)量一般都是幾個甚至幾十個。所以使用成本較高。 RS485接口。臺達(dá)PLC的ES系列非常方便的是每個PLC都有RS485接口。RS485 可以方便的多機(jī)通信，而且傳輸距離較遠(yuǎn)，理論能夠達(dá)到1.2km。ES 系列PLC 通過RS 指令，能夠方便的實現(xiàn)自由協(xié)議的通信，而且可以使用MODWR、 MODRD 等指令實現(xiàn)MODBUS 通信。 在扶梯中，此RS485接口的主要作用是將PLC 的運(yùn)行狀態(tài)及檢測報警等實時的 傳輸給故障診斷板，使客戶或者維修人員能夠了解扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，在最短的時 間內(nèi)找到停梯原因，及時檢修并排除故障，能夠更快的恢復(fù)扶梯的運(yùn)行。 4、安全設(shè)計 PLC 使用于扶梯系統(tǒng)要求安全是第一位的。這點不僅在外圍安全電路的設(shè)計上， 對PLC 自身內(nèi)部的軟件安全同樣有嚴(yán)格的要求。在軟件設(shè)計中，對各個功能塊 分別檢測，例如制動檢測、閘瓦厚度的檢測、梯級缺少等等。這些功能塊的輸出 繼電器組成了軟件安全回路，控制外圍