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基于PLC的电动机控制系统设计 设计.doc
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基于PLC的电动机控制系统设计 设计.doc
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中 文 摘 要
PLC 可编程控制器是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技
术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已
广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用
最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础
设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM 将成为工业生产的三大支柱。由于 PLC 具有对使用环境
适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可使用于工作环境较恶劣的顶管地下
工作。
在信息化、现代化的今天,所有的生产都进入了电子控制阶段,PLC 的控制的掌握不
再是高等人才的使用,随着社会对这一类人才的需求的增加,越来越多的人了解和掌握对
PLC 的使用。本次设计主要通过 PLC 的编程控制实现对三相异步电动机的正反转以及顺序
控制电动机的转速控制,通过这几项控制来达到 PLC 对电机的智能控制的体现。
关键词:可编程控制;PLC;电动机;正反转
Abstract
PLC programmable controller is a microprocessor as the core, a combination of computer
technology, automatic control technology and communication technology development of a new
type of industrial control device. It has advantages of simple structure, convenient programming
and high reliability, has been widely used in industrial process and location of the automatic
control. According to statistics, the programmable controller is one of the most used in industrial
automation equipment equipment. The expert thinks, programmable controller will become the
main future industrial control means and one of the important basic equipment, PLC, robotics,
CAD/CAM will become the three pillars of industrial production. Because the PLC has the use of
the characteristics of strong adaptability to environment, while its internal timer is very rich in
resources, can be used in the work environment is bad work underground pipe jacking.
In today's informationization, modernization, all production entered the stage of the
electronic control of PLC control of the master is no longer the use of higher talents, with the
increase of social demand for this type of talent, more and more people to understand and master
the use of PLC. This design mainly realized by PLC programming control of three phase
asynchronous motor and reversing and sequential control of motor speed control, several control
to achieve through this PLC intelligent control of motor.
Key words: Programmable control; PLC;motor; positive inversion
目 录
中 文 摘 要 .................................................................I
ABSTRACT ....................................................................I
1 绪论 .....................................................................1
1.1 本文研究的目的和意义 ........................................................1
1.2 PLC 电路控制的发展现状 ......................................................3
1.3 本文主要研究内容 ............................................................3
2 三相异步电动机的基本介绍 .................................................4
2.1 三相异步电动机的基本结构 ...............................................4
2.1.1 定子 ...............................................................4
2.1.2 转子 ...............................................................4
2.2 三相异步电动机的工作原理 ...............................................4
2.3 三相异步电动机可逆运行控制电路 .........................................5
3 PLC 基础 .................................................................8
3.1 PLC 的产生 ..............................................................8
3.2 PLC 的定义 ..............................................................8
3.2 PLC 的基本结构 ..........................................................8
4 基于 PLC 的电动机控制系统 ................................................11
4.1 PLC 对三相异步电机的正反转控制 .........................................11
4.1.1 正反转继电器控制图 ................................................11
4.1.2 I/O 接线图 .........................................................11
4.1.3 梯形图 ............................................................12
4.1.4 指令表 ............................................................12
4.1.5 PLC 控制的工作过程的分析 ...........................................12
4.2 两台电动机顺序起动联锁控制 ............................................12
4.2.1 顺序启动继电器控制图 ..............................................13
4.2.2 I/O 接线图 .........................................................13
4.2.3 梯形图 ............................................................14
4.2.4 指令表 ............................................................14
4.2.4 PLC 控制的工作过程的分析 ...........................................14
4.3 PLC 控制三相异步电动机的优点 ...........................................15
结 论 .....................................................................16
参考文献 ...................................................................17
附 录 .....................................................................18
致 谢 .....................................................................20
1 绪论
1.1 本文研究的目的和意义
本文主要研究三相异步电动机采用 PLC 进行系统控制。三相异步电动机的应用非常
广泛,具有机构简单,效率高,控制方便,运行可靠,易于维修成本低的有点,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,三相异步电动机运行的环境不
同,所以造成其故障的发生也很频繁,所以要正确合理的利用它。要合理的控制它。
长期以来,PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化设备提
供了非常可靠的控制应用,它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,
适合于当前工业,企业对自动化的需要。PLC 在三相异步电机控制中的应用与传统的继电
器控制相比,具有编程简单、使用方便、控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点,使得 PLC
成为现代工业自动化的支柱,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 技术越来越成现实。
(1)编程简单,使用方便
梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言,其符号与继电器电路原理图相似。
有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制用
户程序,梯形图语言形象直观,易学易懂,。
(2)控制灵活,程序可变,具有很好的柔性
可编程序控制器产品采用模块化形式,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,
用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软
件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,硬件配
置确定后,可以通过修改用户程序,不用改变硬件,方便快速地适应工艺条件的变化,具
有很好的柔性。
(3)功能强,扩充方便,性能价格比高
可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的逻辑判断、数据
处理、PID 调节和数据通信功能,可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够,只要加
上需要的扩展单元即可,扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能
价格比。
(4)控制系统设计及施工的工作量少,维修方便
可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多,故可以省下大量的配线,
减少大量的安装接线时间,开关柜体积缩小,节省大量的费用。可编程序控制器有较强的
带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接外部接线。
可编程序控制器的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能,便于迅速地排除故障。
(5)可靠性高,抗干扰能力强
可编程序控制器是为现场工作设计的,采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,硬件措
施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等,例如,西门子公司 S7-200 系列 PLC
内部 EEPROM 中,储存用户原程序和预设值在一个较长时间段(190 小时),所有中间数
据可以通过一个超级电容器保持,如果选配电池模块,可以确保停电后中间数据能保存 200
天。软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟,加强对程序的检测和校验。从而
提高了系统抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的
工业生产现场,可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
(6)体积小、重量轻、能耗低,是“机电一体化”特有的产品。
目前,可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提
高,应用范围还在不断扩大,主要有以下几个方面:
(1) 逻辑控制
可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力,可以实现逻辑运算,用
触点和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制,定时控制与顺序逻辑控制。数字
量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线,其应用领域最为普及,包括微电
子、家电行业也有广泛的应用。
(2) 运动控制
可编程序控制器使用专用的运动控制模块,或灵活运用指令,使运动控制与顺序控制
功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用,可编程序控制器可以与
变频器结合,运动控制功能更为强大,并广泛地用于各种机械,如金属切削机床、装配机
械、机器人、电梯等场合。
(3) 过程控制
可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量,通过模拟量 I/0 模
块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换和 D/A 转换,并对被控模拟量实
行闭环 PID(比例-积分-微分)控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有 PID 闭环控制
功能,此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备,以及轻工、化工、机械、
冶金、电力、建材等行业。
(4) 数据处理
可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能,可以
完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值,也可以通过通信功能
传送到别的智能装置,或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统,如无人
柔性制造系统,也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系
统。
(5) 构建网络控制
可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/0 之间的通信、多台可编程序控制器之间的
通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制
器与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。
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omyligaga
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