PLC控制电机正反转设计.docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上PLC控制电机正反转设计专业班级: 学生姓名: 学号: 指导老师姓名: 指导老师职称: PLC控制电机正反转设计摘 要 电气控制技术是一门多学科交叉的技术,是实现工业生产自动化的重要技术手段,随着科学技术的不断发展, PLC技术越来越多的应用于机床电气,本文简述了PLC的发展和几种常用电气控制线路的PLC控制。关键词: 继电器控制系统;基本电气控制线路;PLC控制;电动机前 言通过学习,我们初步了解了电气控制技术的一些基本知识和组成,从中也知道了电气控制技术在机械行业的重要性,为了完成的任务,为了更好的掌握机电一体化,我们应该更深入的学习电气控制技术的知识,以满足综合
2、型人才的培养要求,在学习中我们了解到,可编程系统与继电器的传统控制技术比较有以下优点:第一,反应速度快,噪音低,能耗小。体积小。第二,功能强大,编程方便,可以随时修改程序。第三,控制精度高,可进行复杂的程序控制。 第四,能够对控制过程进行自动检测。第五,系统稳定,安全可靠。我们应该在继电器的基础上加强可编程控制技术的学习。可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上发展而来的新型工业自动控制装置,可编程系统优于继电器的传统控制技术,我们应该在继电器的基础上加强可编程控制技术的学习。专心-专注-专业目 录第一章 PLC基础11.1 PLC的定义11.2 PLC的产生及发展11.3 PLC的特点
3、及应用21.4 PLC的基本结构41.5 PLC的工作方式6 1.6 PLC的设计方法6第二章 三相异步电动机控制设计92.1 电动机可逆运行控制电路92.2 启动时就星型接法30秒后转为三角形运行直到停止 反之亦然112.3 三相异步电动机正反转PLC控制的梯形图、指令表132.4 三相异步电动机正反转PLC控制的工作原理142.5 指令的介绍15结 论17设计心得18参 考 文 献19第一章 PLC基础1.1 PLC 的定义1985年,国际电工委员会(IEC)对PLC作出如下定义:可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存
4、储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的,模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。由该定义可知:PLC是一种由“事先存贮的程序”来确定控制功能的工控类计算机。PLC它是按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想,利用不断发展的新技术、新电子器件,逐步形成了具有特色的各种系列产品,是一种数字运算操作的专用电子计算机。它是将逻辑运算,顺序控制,时序和计数以及算术运算等控制程序,用一串指令的形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟,数字等输入输出部件。可
5、编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置,自研制成功开始使用以来,它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。1.2 PLC 的产生在PLC诞生之前,继电器控制系统已广泛应用于工业生产的各个领域,起着不可替代的作用。随着生产规模的逐步扩大,继电器控制系统已越来越难以适应现代工业生产的要求。继电器控制系统通常是针对某一固定的动作顺序或生产工艺而设计,他的控制功能也局限于逻辑控制、定时、计数等一些简单的控制,一旦动作顺序或生产工艺发生变化,就必须重新进行设计、布线、装配和调试,造成时间和资金的严重浪费。继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差。为了改
6、变这一现状,1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的需求,并能在竞争激烈的汽车工业中占有优势,提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置。 PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的
7、应用,可以说有半导体的地方就有PLC。 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。20世纪70年代末至80年代初期,微处理器日趋成熟,使PLC的处理速度大大提高,增加了许多功能。在软件方面,除了保持原有的逻缉运算、计时、计数等功能以外,还增加了算术运算、数据处理、网络通信、自诊断等功能。在硬件方面,除了保持原有的开
8、关模块以外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块,并扩大了存储器的容量,而且还提供一定数量的数据寄存器。为此,美国电气制造协会将可编程序逻辑控制器,正式命名为编程序控制器(Programmable Controller),简称PC。但由于PC容易和个人计算机PC(Personal Computer)混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的简称。1.3 PLC的特点及应用1) PLC特点(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
9、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
10、,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
11、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。2) PLC应用目前,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
12、) 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、电动机启动器的普遍使用,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
13、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
14、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。当然,并非所有的可编程序控制器都具有上述功能,用户应根据系统的需要选择可编程序控制器,这样既能完成控制任务,又可节省资金。1.4 PLC的基本结构可编程序控制器简称为PLC(Programmable Logic Controller)主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。(如
15、下图1-1所示) CPUMEMORY输 出模块 输入元件 按钮开关 近接开关 行程开关 等等 输出元件 指示灯 电磁阀 报警灯 等等编程软件周边装置电源输入模块PLC基本结构输 入模块图1-1 PLC结构示意图可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)、存储器(RAM和EPROM)、输入/输出模块(简称I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。1) CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器,它主要由微机处理器(CPU)和存储器组成。CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作,每一次扫描要完
16、成以下工作:(1)输入处理:将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。(2)程序执行:逐条读入和解释用户程序,产生相应的控制信号去控制有关的电路,完成数据的存取、传送和处理工作,并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。(3)输出处理:将输出映像寄存器的内容送给输出模块,去控制外部负载。2) I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号;另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模
17、拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器,可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU模块的工作电压一般是5V,而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高,如直流24V和交流220V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,或使可编程序控制器不能正常工作,所以CPU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外,还有电平转换与噪声隔离的作用。3) 编程器编程器除了用来输入和编辑程序外,还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连续在可
18、编程序控制器上,将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用,一台编程器可供多台可编程序控制器公用。4)开关量I/O模块开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V,12V,24V,48V和交流110V,220V等。输入输出电压的允许范围很宽,如某交流220V输入模块的允许低电压为070V,高电压为70256V,频率为4763HZ。各I/O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上,外部I/O接线一般接在模块的接线端子上,某些模块使用可拆除的插座型端子板,在不拆去端子的外部连线的情况下,可以迅速地更换模。开关量I/O模块可能4,8,1
19、6,32,64点。1.5 PLC工作方式近年来,PLC正越来越多地用于电动机的运行控制,为了便于采用PLC对继电器控制系统进行改造和设计新的控制系统,本文以OMRON公司的SYSMAC C系列P型机为例,介绍其在电动机基本控制线路中的应用。这些程序通常是整个控制系统的一个模块。当投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1) 输入采样阶段 在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样
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