PLC控制三相异步电动机正反转设计.docx
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- PLC 控制 三相 异步电动机 反转 设计
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1、武汉觀业技术学皖 毕业论文 PLC 控制三相异步电动机正反转设计 所在系院:机电工程学院 专业班级:机电10302 学生学号:10023843 学生姓名:陈毅 指导教师:程月平 2012年11月07日 武汉职业技术学院毕业设计(论文) II PLC 控制三相异步电动机正反转设计 摘要本论文文设计了三相异步电动机的 PLCPLC 控制电路,就是三相异步电动机的正反转控 制,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。非常实用。 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, ,
2、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。 本文研究 的这个系统的控制是采用 PLCPLC 的编程语言-梯形图,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,可编程控制器是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
3、过程。 关键词:PLCPLC 三相异步电动机可编程控制梯形图 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 3 引言.1 第一章 三相异步电动机基础 .2 1.1 三相异步电动机的基本结构 .2 1.1.1三相异步电动机定子 . 2 1.1.2三相异步电动机转子 . 3 1.2 三相异步电动机的工作原理 .3 1.3 三相异步电动机的正反转工作过程 .4 1.3.1三相异步电动机的原理 .4 1.3.2三相异步电动机的制动 .4 第二章 PLC 基础的知识 .5 2.1关于 PLC 的定义. 5 2.2PLC 与继电器控制的区别 .5 2.3PLC 的工作原理. 5 第三章 三相异步电动机的PLC 控制.
4、7 3.1 三相异步电机的正反转PLC 控制.7 3.2PLC 定时器控制电动机正反转互锁的设计 .9 3.2.1 PLC 定时器控制电动机正反转电路的主接线图 .9 3.2.2 PLC 定时器控制三相异步电动机正反转的梯形图 .10 3.2.3 定时器控制电动机正反转的指令表程序 .11 3.2.4 PLC 的 I/O 分配.11 3.2.5实体框形图 .12 3.3 三相异步电动机使用PLC 控制优点 .13 结 论.13 参考文献.14 致谢.15 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,
5、 ,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。 我研究的这个系统的控制是采用 PLCPLC 的编程语言-梯形图,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,可编程控制器是一种数字运 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,
6、控制各种的机械或生产过程。 长期以来,PLCPLC 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。 进入 2020 世纪 8080 年代, 由于计算机技术和微 电子技术的迅猛发展, 极大地推动了 PLPLC C 的发展,使得 PLCPLC 的功能日益增强,目前,在先 进国家中,PLCPLC 已成为工业控制的标准设备,应用面几 乎覆盖了所有工业,企业。由于 PLCPLC 综合了计算机和自动化技术,所以它发展日新月异,大大超过其出 现时的技术水平,它不 但可以很
7、容易的完成逻辑,顺序,定时,计数,数字运算,数据处理等功能, 而且可以通 过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系,从而实现生产过程的自动化 控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息,网络时代的到来,扩展了PLCPLC 的功 能,使它具有很强的联网通讯能力,从而更广泛的运用于众多行业。 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 2 第一章三相异步电动机基础 1.11.1 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和旋转的转子两个重要部分组成,定子和转子之间由气隙分 开。图 1-11-1 为 三相异步电动机结构示意图 e) (a)外形图;(b)内部结构图 图 1-1 三相异步电动机
8、结构示意 1.1.11.1.1 三相异步电动机定子 定子主要由定子铁心、定子绕组、机座三部分组成。机座的主要作用是用来支撑电机 各部件,因 此应有足够的机械强度和刚度,通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗, 定子铁心用 0.50.5 mmmm 厚涂 有绝缘漆的硅钢片叠成,铁心内圆周上有许多均匀分布的槽,槽 内嵌放定子绕组,如图 1-21-2 所示。 图 1-2 三相异步电动机的定子 1.1.21.1.2 三相异步电动机转子 转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.50.5 mmmm 厚硅钢片冲 成转子冲片叠成圆柱形,压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽,用以安放转子绕组。按转
9、 子绕组形式 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 3 不同,可分为绕线式和鼠笼式两种。 1.21.2 三相异步电动机的工作原理 图 1-21-2 为三相异步电动机工作原理示意图。图中用一对磁极来进行分析。当向三相定 子绕组中通过入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1n1 沿定子和转子内圆空 间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1n1 转速旋转,转子导体开始时是静止 的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势。由于转子导体两端被短路环短接, 在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子 的载流导体 在定子磁场中受到电磁力的作用。电磁力对转
10、子轴产生电磁转矩,驱动转子沿 着旋转磁场方向旋转 图 1-3三相异步电动机工作原理 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 4 1.31.3三相异步电动机的正反转工作过程 1.3.11.3.1 三相异步电动机的原理 在选择断路器时,我们不仅要关注断路器的延迟曲线等主要指标,还应重视它的很多 次要 功能,这些常容易被忽略的性能不仅能为一个良好的设计锦上添花,而且还能帮助工 程师们为 其应用设计精密的保护电路。 辅助接点(辅助开关):它们是与主接点电隔离的接点,适用于报警和程序开关。辅 助接 点可用于向操作人员或控制系统告警,发出警报,或在重要应用中接通备用电源。 1.3.21.3.2 三相 异步电动机
11、的制动 三相异步电动机脱离电源之后,由于惯性,电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下 来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车,那么就要求对电动机进行制动控制。电动 机的制动 方法可以分为两大类:机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法 来实现;电气 制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。 第二章 PLC 基础的知识 2.12.1关于 PLCPLC 的定义 SHI E/ KM 1 图 1-4 三相异步电动机正反转电路 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 5 PLCPLC 中文全称就是可编程控制器。可编程控制器(PLCPLC)定义:专为在工业环境 下应用而设计的一种数字运算
12、操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制 器,它能够存储和执行命令,进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作, 并通过数字式和 模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。 2.22.2 PLCPLC 与继电器控制的区别 1.1. 控制方式继电器的控制是采用硬件接线实现的,是利用继电器机械触点的 串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑,只能完成既定的逻辑控 制。PLCPLC 采用存储 逻辑,其控制逻辑是以程序方式存储在内存中,要改变控制逻辑, 只需改变程序即可,称软接线。 2.2. 控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低, 毫秒级,机械触点
13、有抖动现象。PLCPLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制,速度 快,微秒级,严格同步,无抖动。 3.3. 延时控制继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制,而时 间继电器定时精度不高,受环境影响大,调整时间困难。PLCPLC 用半导体集成电路作 定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,调整时间方便,不受环境影响。 2.32.3 PLCPLC 的工作原理 当 PLCPLC 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,PLCPLC 的 CPUCPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
14、 (一)输入采样阶段 在输入采样阶段,PLCPLC 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/OI/O 映象区中 的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶 段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/OI/O 映象区中的相应单元的状 态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一 个扫描周期,才 能保证在任何情况下,该输入均能被读入。 (二)用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段,PLCPLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形 图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线 路,并按先
15、左后 右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后 根据逻辑运算的结果,刷新该逻 武汉职业技术学院毕业设计(论文) 6 辑线圈在系统RAMRAM 存储区中对应位的状态;或者刷 新该输出线圈在 I/OI/O 映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定 的特殊功能指令。 即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/OI/O 映象区内的状 态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/OI/O 映象区或系统 RAMRAM 存储区内 的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排 在下面的凡是用 到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图
16、,其 被刷新的逻辑线圈的状态或数据 只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序 起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/I/O O 指令则可以直接存取 I/OI/O 点。即使 用 I/OI/O 指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从 I/OI/O 模块取值, 输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。 (三)输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后,PLCPLC 就进入输出刷新阶段。在此期间,CPUCPU 按照 I/OI/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外 设。这时,才是 PLCPLC 的真正输出。 武汉职业技术学院毕业设计(论
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