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plc在三相异步电机控制中的应用.doc
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河北化工医药职业技术学院毕业论文
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第 1 章 绪论
三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用
领域中,三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下,导致产生过流、短路、断相、绝缘
老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说,一
旦发生故障所造成的损失无法估量。
在生产过程,科学研究和其他产业领域中,电气控制技术应用十分广泛。在机械设
备的控制中,电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。
本系统的控制是采用 PLC 的编程语言——梯形语言,梯形语言是在可编程控制器中
的应用最广的语言,因为它在继电器的基础上加进了许多功能,使用灵活的指令,使逻
辑关系清晰直观,编程容易,可读性强,所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电
路。可编程控制器使一种数字运算操作的电子系统,它是专为在恶劣工业环境下应用而
设计。它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制,定时、计
数和算术等操作的指令,并采用数字式、模拟式的输入和输出,控制各种的机械或生产
过程。
可编程序控制器(PLC, Programmable Logic Controller)是采用微电脑技术制
造的自动控制设备。他以顺序控制为主,回路调节为辅,能完成逻辑判断、定时、记忆
和算术运算等功能。
随着 PLC 技术的发展,其功能越来越多,集成度越来越高,网络功能越来越强,PLC
与上位 PC 机联网形成的 PLC 及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中,PLC 集三
电与一体,具有良好的控制精度和高可靠性,使得 PLC 成为现代工业自动化的支柱。PLC
的生产厂家和型号、种类繁多,不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法,本文
拟就用日本立石公司生产的 OMRON C20p 型 PLC,设计几个 PLC 在相异步电机控制中的
应用,与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点,可作
为高校学生学习 PLC 的控制技术的参考,也可作为工业电机的自动控制电路。
PLC 在三相异步电机控制中的应用
第 2 章 设备规范及简要特性
2.1 概况
三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入 380V 三相交流电
源(相位差 120 度)供电的一类电动机,由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同
的方向、不同的转速成旋转,存在转差率,所以叫三相异步电机锅炉参数和主要技术数
据 。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子
结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简
单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线
式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器
连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。
随着 PLC 成本的降低和应用日益广泛,三相异步电动机的常规控制应用 PLC 技术
越来越成为现实。三相异步电动机根据工作要求不同,主要进行降压启动、正反转、自
动循环、制动、变速等不同控制,该设计要求把对电动机的上述控制采用 PLC 控制来实
现,使系统的性能更完善,PLC 是用来取代传统的继电器控制的,与之相比,PLC 在性
能上比继电器控制逻辑优异,特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且
体积小、功耗低、使用维护方便。作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子
的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,
并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电
动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式
和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到
了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设
置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的
起动性能和调节电动机的转速。
2.2 PLC 简述
2.2.1 PLC 的基本概念
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应
用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic
Controller),简称 PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种
装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,
简称 PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程
控制器简称 PLC。PLC 自 1966 年出现,美国,日本,德国的可编程控制器质量优良,功
能强大。
2.2.2 PLC 的基本结构
河北化工医药职业技术学院毕业论文
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PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,
基本构成为:
1. 电源
PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源
系统是无法正常工作的,因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流
电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去
2. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存
储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态,
并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各
输入装置的状态和数据,并分别存入 I/O 映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用
户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数
据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出
寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高 PLC 的可靠性,近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统,或
采用三 CPU 的表决式系统。这样,即使某个 CPU 出现故障,整个系统仍能正常运行。
3. 存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
4. 输入输出接口电路
(1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是 PLC 与现场控
制的接口界面的输入通道。
(2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用 PLC
通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
5. 功能模块
如计数、定位等功能模块
6. 通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等
2.2.3 PLC 机型的选择
1. PLC 的容量应为多大?
2. 选择什么公司的 PLC 及外设?
目前各个厂家生产的 PLC 其品种、规格及功能都各不相同。由于本设计的需要我选
择了日本松下电工公司的 FP 系列 PLC,即 FP0,FP0 是超小型 PLC、之所以选择这款 PLC,
是因为其产品有以下三个特点:
(1)丰富的指令系统,有将近 200 条指令。
(2)有强大通信功能。
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