基于PLC電機控制系統(tǒng)設(shè)計

PAGEII畢業(yè)設(shè)計（論文）課題：基于PLC電機控制系統(tǒng)設(shè)計姓名：專業(yè)：電機與電器班級：11電機03指導老師：時間：2013年10月25日

摘要可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術(shù)，自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)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(shù)改造等方面的應(yīng)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(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)控制的眾多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)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(guān)鍵詞：PLC，電機控制，交流電機。

目錄PAGE27摘要 II目錄 III第一章緒論 21.1計研究背景及意義 21.2PLC的發(fā)展趨勢 31.3電機的發(fā)展趨勢 5第二章三相異步電動機 72.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 72.2三相異步電動機的工作原理 92.2.1轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動原理 92.2.2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 92.2.3三相異步電動機的基本原理 10第三章系統(tǒng)設(shè)計方案 113.1總體設(shè)計方案 113.1.1設(shè)計目的 113.1.2控制要求 113..1.3設(shè)計要求 113.2硬件設(shè)計 123.2.1硬件選型、參數(shù) 133.2.2PLC的選擇 133.2.3PLC的介紹及特點 143.3軟件設(shè)計 183.3.1控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配 183.3.2系統(tǒng)工作流程框圖 18第四章三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制 204.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制線路圖 204.2三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制的程序 22總結(jié) 24致謝 25參考文獻 26

第一章緒論1.1計研究背景及意義可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術(shù)，自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)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(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱之一。三相異步電動機的應(yīng)用幾乎涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活各個領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三相異步電動機常常運行在惡劣的環(huán)境下，導致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場合高壓電動機、大功率電動機來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。在生產(chǎn)過程，科學研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在機械設(shè)備的控制中，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。本系列的控制是采用PLC的編程語言——梯形語言，梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎(chǔ)上加進了許多功能、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，所實現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工作環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制，定時、計數(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，控制各種的機械或生產(chǎn)過程。本文設(shè)計了三相異步電動機的PLC控制電路，該電路主要以性能穩(wěn)定、簡單實用為目的。1.2PLC的發(fā)展趨勢長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。它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，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。進入20世紀80年代，由于計算機計數(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動了PLC的發(fā)展，使的PLC的功能日益增強。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機器的運行或工藝的工序。PLC通過輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號和接受輸入信號。由于PLC綜合了計算機和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超出其出現(xiàn)時的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。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)時代的到來，擴大了PLC的功能，使其具有很強的的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。它的發(fā)展趨勢主要向幾個方面發(fā)展：1．向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。2．向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。現(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。

小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數(shù)為8～16點，以適應(yīng)單機及小型自動控制的需要，如三菱公司α系列PLC。3．PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力

為數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應(yīng)用范圍。加強PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。4．增強外部故障的檢測與處理能力

根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。5．編程語言多樣化

在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。1.3電機的發(fā)展趨勢現(xiàn)代化裝備向電機工業(yè)踢出各種各樣高性能要求，如軍事準備要求提供給各種高性能信號電機，移動電站，自動化裝備用伺服系統(tǒng)及電機，航空航天用高性能，高可靠性永磁電機，花錢設(shè)備用高調(diào)速精度變頻調(diào)速同步電動機，數(shù)控機床，加工中心，機器人用高調(diào)速比稀土永磁伺服電機，計算機用高精度擺動電機及主軸電機等等。電機所驅(qū)動的負載千變?nèi)f化，如果全部采用通用型電動機在某些情況下，技術(shù)經(jīng)濟很不合理，因此國外大力發(fā)展專用電動機，專用電機約占總產(chǎn)量的80%，通用機占20%。而我國恰恰相反，專用電機只占20%，通用型電機占80%。專用電機是根據(jù)不同負載特性專門設(shè)計的，如油田用抽油機專用稀土永磁電機，節(jié)電率高達20%。國外提高電動機效率的主要途徑是通過對異步電動機的優(yōu)化設(shè)計，增加銅鋁電工鋼板等有效材料用量，降低繞組損耗和鐵耗，采用較好的磁性材料和工藝，以降低鐵耗；合理設(shè)計通風結(jié)構(gòu)和選用高性能軸承，降低機械損耗；通過改進設(shè)計和工藝，降低雜散損耗，國外已開發(fā)出高效異步電動機。根據(jù)我國國情，高性能的稀土永磁材料以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，釹鐵硼的產(chǎn)量現(xiàn)已居世界第一位，釹鐵硼的價格也趨向合理。所以發(fā)展永磁同步電動機是新世紀電機工業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢之一。此外，國外微電機主要技術(shù)發(fā)展趨勢是：產(chǎn)品向高性能，小體積方向發(fā)展；直流微電機向永磁化和無刷話方向發(fā)展；控制類微電機向高性能和組合化方向發(fā)展；生產(chǎn)技術(shù)向集約化，柔軟化，自動化方向發(fā)展；測試技術(shù)向高級自動化發(fā)展。當前步進電機中最有發(fā)展前景的當屬混合式步進電機，而混合式步進電機又向一下四個發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢之一，是繼續(xù)沿著小型化放方向發(fā)展。隨著步進電機本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小，如ESCAP公司研制出外徑僅10mm的步進電機。發(fā)展趨勢之二，是改圓形電機為方形電機。由于電機采用方型結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣座機號的電機，方形的力矩比圓形的將提高30%~40%。發(fā)展趨勢之三，對電機進行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，減速齒輪等和電機本體綜合設(shè)計在一起，這樣使起能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)越的控制性能。發(fā)展趨勢之四，向五相隔三相電機方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電機，其振動和噪聲較大，而五相和三相電機具有優(yōu)勢性。而就這兩種電機而言，五相電機和驅(qū)動電路比三相電動機精密而且復雜，因此三相電機系統(tǒng)的價格比五相電機更低一些。綜上所述，型電機正在向高效化.專業(yè)化.集成化的方向發(fā)展，市場前景非常廣闊。

第二章三相異步電動機實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機。電機是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換。把機械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機，而把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備叫做電動機。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機，特別三相異步電動機，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機床、起重機、鍛壓機、傳送帶、鑄造機械、功率不大的通風機及水泵等。對于各種電動機我們應(yīng)該了解下列幾個方面的問題：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理；（3）表示轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的機械特性；（4）起動、調(diào)速及制動的基本原理和基本方法（5）應(yīng)用場合和如何正確使用。2.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。下圖為三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖。外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.定子定子由定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等組成。機座的主要作用是用來支撐電機各部件，因此應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5mm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，如圖下圖所示；2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式：鼠籠式--鼠籠式異步電動機。繞線式--繞線式異步電動機。轉(zhuǎn)軸上加機械負載其中鼠籠式電動機由于構(gòu)造簡單，價格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動機。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動機的空氣隙約在0.2~1.0mm之間。2.2三相異步電動機的工作原理2.2.1轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動原理當在異步鼠籠式電動機的定子繞組上加上三相交流電時，在電機中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場的轉(zhuǎn)速由定子電壓的頻率及電動機極數(shù)所決定。磁場旋轉(zhuǎn)時，位于該旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導條將切割磁力線，并在轉(zhuǎn)子導條中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，而此感應(yīng)電流又受到旋轉(zhuǎn)磁場的作用而產(chǎn)生電磁力，使轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，輸出動能。2.2.2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生設(shè)將定子三相繞組聯(lián)成星形接法，三相繞組的首端u1、v1、w1分別與三相交流電的相線a、b、c相連接。為了討論方便，選定交流電在正半周時，電流從繞組的首端流入，從末端流出；反之，在負半周時，電流流向相反。定子繞組在三相交流電不同相位時合成旋轉(zhuǎn)磁場。當ωt=0°時，a相電流為零；b相電流為負值，電流由v2端流進，v1端流出；c相電流為正，電流從w1端流進，w2端流出，根據(jù)右手螺旋法則，可以判定出此時定子三相繞組電流產(chǎn)生的合成磁場方向。當ωt=90°時，此時a相電流為正，電流由u1端流入，u2端流出；b相為負，電流由v2端流進，v1端流出；c相為負，電流從w2端流入，w1端流出，這一時刻合成磁場方向已順時針方向在空間轉(zhuǎn)過了90°.同理可分別得出ωt=180°、ωt=270°和ωt=360°時定子三相繞組電流產(chǎn)生的合成磁場方向，ωt=360°時與ωt=0°時的合成磁場方向相同。由此可見，電流變化一個周期，合成磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一周。電流繼續(xù)變化，磁場也不斷地旋轉(zhuǎn)。從上述分析可知，三相電流通過定子繞組所產(chǎn)生的合成磁場，是隨電流的交變而在空間旋轉(zhuǎn)的磁場。這種旋轉(zhuǎn)磁場與蹄形磁鐵在空間旋轉(zhuǎn)所起的作用是相同的。2.2.3三相異步電動機的基本原理由旋轉(zhuǎn)磁場理論分析可知，如果定子對稱三相繞組被施以對稱的三相電壓，就有對稱的三相電流流過，并且會在電機的氣隙中形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場的轉(zhuǎn)速n1稱為同步轉(zhuǎn)速，它與電網(wǎng)的頻率f1及電機的磁極對數(shù)p的關(guān)系為：n1=60f1/p轉(zhuǎn)向與三相繞組的排列以及三相電流的相序有關(guān)，圖中U、V、W相以順時針方向排列，當定子繞組中通人U、V、W相序的三相電流時，定子旋轉(zhuǎn)磁場為順時針轉(zhuǎn)向。由于轉(zhuǎn)子是靜止的，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對運動，轉(zhuǎn)子導體因切割定子磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)便有電流流通。轉(zhuǎn)子有功電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢同相位，其方向可由"右手發(fā)電機定則"確定。載有有功分量電流的轉(zhuǎn)子繞組在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下，將產(chǎn)生電磁力F，其方向由"左手電動機定則"確定。電磁力對轉(zhuǎn)軸形成一個電磁轉(zhuǎn)距，其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，拖著轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，將輸入的電能變成旋轉(zhuǎn)的機械能。如果電動機軸上帶有機械負載，則機械負載隨著電動機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，電動機對機械負載做了功。綜上分析可知,三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原理是：（1）三相對稱繞組中通人三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。（2）轉(zhuǎn)子導體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流；（3）轉(zhuǎn)子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

第三章系統(tǒng)設(shè)計方案3.1總體設(shè)計方案3.1.1設(shè)計目的1.學會用PLC控制主電路實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)，達到綜合應(yīng)用PLC的目的；2.學會用CAD制圖；3.學會用PLCFX2N編程軟件，通過編寫的程序，完成對主電路的控制；4.學會整理并制作課程設(shè)計報告，為畢業(yè)設(shè)計報告做準備。3.1.2控制要求三相異步電動機具有反接制動電阻的可逆運行反接制動控制。3..1.3設(shè)計要求1.控制系統(tǒng)采用PLC來實現(xiàn)；2.提供短路、過載、聯(lián)鎖等保護措施；3.具有緊急停車功能。

3.2硬件設(shè)計如圖下圖所示，系統(tǒng)通過三菱FX2N可控制器及按鈕來實現(xiàn)對電動機的控制，同時通過人機界面來進行監(jiān)視與調(diào)節(jié)，從而達到電動機可靠、安全、穩(wěn)定的運行。圖3-1為系統(tǒng)硬件方框圖

3.2.1硬件選型、參數(shù)表3-1系統(tǒng)原件表3.2.2PLC的選擇此設(shè)計選擇的PLC是三菱公司的產(chǎn)品FX2N的PLC圖3-2FX2N系列PLC3.2.3PLC的介紹及特點（一）PLC的特點1.編程簡單，使用方便梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員只要很短的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學易懂.2.控制靈活，程序可變，具有很好的柔性可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破饔密浖δ苋〈死^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，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。3.功能強，擴充方便，性能價格比高可編程序控制器內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴展單元即可，擴充非常方便。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。4.控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統(tǒng)的配線比較少得多，故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時間，開關(guān)柜體積縮小，節(jié)省大量的費用。可編程序控制器有較強的帶負載能力、可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。一般可用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破鞯墓收下屎艿?，且有完善的自診斷和顯示功能，便于迅速地排除故障。5.可靠性高，抗干擾能力強可編程序控制器是為現(xiàn)場工作設(shè)計的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護、隔離、后備電池等，例如，三菱公司的FX2N系列PLC內(nèi)部EEPROM中，儲存用戶原程序和預(yù)設(shè)值在一個較長時間段（190小時），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測、信息保護和恢復、警戒時鐘，加強對程序的檢測和校驗。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程序控制器已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。體積小、重量輕、能耗低.（二）該PLC的PLC的工作原理：圖3-3PLC的基本工作，模式當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。1.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，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，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)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)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)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(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)果會對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)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。3.輸出刷新階段:當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(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)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。（三）PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器（PLC）的主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成如圖下圖所示。圖3-3PLC的基本結(jié)構(gòu)1.CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成，在可編程控制器系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸。存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。2.I/O模塊輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用接收和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字拔碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖銳電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使用權(quán)可編程控制器不能正常工作。在I/O模塊中，用光電耦合器，光電可控硅、小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負載，I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。

3.編程器編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可編程控制器運行中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連接在可編程控制器上，將編程取下來后系統(tǒng)也可以運行。一般只在程序邏輯輸入、調(diào)試和檢修時使用編程器，一臺編程器可供多臺編程序控制器公用。4.電源可編程控制器使用220V交流電源或24V直流電源?？删幊炭刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的電路供電，某些可編程控制器可以輸入電路和外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24V真流電源，驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的直流電源一般由用戶提供。3.3軟件設(shè)計3.3.1控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配表3-23.3.2系統(tǒng)工作流程框圖如圖系統(tǒng)的工作流程所示，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SF2，使中間繼電器線圈帶電，通過中間繼電器使接觸器QA1線圈帶電常開觸點閉合，使定子繞組經(jīng)3個電阻接通正序三相電源，電動機MA開始降壓啟動。當電動機轉(zhuǎn)速上升到一定值時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點閉合，通過中間繼電器控制接觸器QA3線圈帶電，使其常開觸點閉合，于是三個電阻被短接，定子繞組直接加以額定電壓，電動機轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。在電動機正常運轉(zhuǎn)的過程中，若按下停止按鈕SF1,則QA1、QA3線圈相繼斷電，由于此時電動機轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)速仍然很高，使速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點尚未復原，中間繼電器仍處于工作狀態(tài)，所以在接觸器QA1常閉觸點復位后，接觸器QA2線圈便通電，其常開觸點閉合，使定子繞組經(jīng)3個電阻獲得反相序三相交流電源，對電動機進行反接制動，電動機轉(zhuǎn)速迅速下降。當電動機轉(zhuǎn)速低于速度繼電器動作值時，速度繼電器常開觸點復位，中間繼電器線圈掉電，接觸器QA2釋放，反接制動過程結(jié)束。電動機反向啟動及制動與正向相同。圖3-4系統(tǒng)工作流程框圖

第四章三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制4.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制線路圖要求當按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止按鈕電機斷開電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)不起作用。圖4-1所示為三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制原理圖。主電路中，KM1的三個常開觸點控制電動機的正向運轉(zhuǎn)，KM2三個常開觸電控制電動機的反向運轉(zhuǎn)。為節(jié)省輸入點數(shù)，接線圖中把熱繼電器FR的長閉觸電串聯(lián)于輸出電路中而未作為輸入信號處理。為避免接觸器的線圈斷電后觸電由于熔焊仍然接通情況下另一個接觸器得電吸合，在輸出電路中設(shè)臵了接觸起輔助常閉觸電的互鎖三相異步電動機的工作原理應(yīng)該是：當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。輸入輸出SB3X0KM1Y1SB1X1KM2Y2SB2X2SB1為正SB2為負KM1為正轉(zhuǎn)接觸線圈KM2為反轉(zhuǎn)接觸線圈表4-1

三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制梯型圖4-1采用了兩個自保電路的組合，并像繼電器控制一樣采用了Y0、Y1常閉觸電串于對方進行電器互鎖。為了能達到正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換，將各自啟動按鈕對應(yīng)的輸入繼電器的常閉觸電串于對方，進行按鈕互鎖。通過啟保電路以及正反轉(zhuǎn)電路可以看出，梯型圖電路和繼電器控制中的控制電路有很大的相似性，應(yīng)為原理是一樣的，這也正是熟悉繼電器控制電路工程技術(shù)人員學習可編程控制器的原因。圖4-1三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制原理圖

圖4-2梯形圖4.2三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制的程序?qū)?/p>