PLC控制电机正反转.docx
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1、1 作业名称:PLC控制电动机正反转 指导老师:周 力_ 班级:机械2093 姓名:张悦 学号:3092101318 2 2012年5月 摘要 三相异步电动机一般釆用降压起动、能耗制动。针对传统的继电器一接触器 控制的降 压起动、能耗制动方法存在的不足,将OMRON公司的CPM2*型可编程序控 制器(PLC) 与接触器相结合,用于三相异步电动机的Y降压起动、能耗制动控 制,改进后的方法 克服了传统方法手工操作复杂且不够可靠的缺点,控制简单易 行。 关键词:三相异步电动机;PLC控制系统; Abstrcut the Three-phase asynchronous motor step-dow
2、n start, gen erally USES the braking energy. In traditional relay a contact device control step-down start braking energy, the shortcomings of the methods, the company will CPM2 * type OMRON PLC and contactor, combining for three-phase asynchronous motor step-down start a train of Y, braking energy
3、control,the improved method can overcome the disadvantage of traditional method manual operation complex and not reliable enough shortcomings,simple and easy to control. Key words: the three-phase asynchronous motor; PLC control system 3 前言 可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,将自动控制技术、计算机技术 和通信技术 融为一体而发展起來的崭新的工业自动控
4、制装置。 目前PLC己基本 替代了传统的继电器控 制而广泛应用于工业控制的各个领域,PLC已跃居工业自 动化三大支柱的首位。 生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动,这就要求拖动电 动机能作 正、反向旋转。由电机原理可知,改变电动机三相电源的相序,就能改 变电动机的转向。 按下正转启动按钮SB1,电动机正转运行,且KM1KMY接 通。2s后KMY断开,KM接 通,即完成正转启动。按下停止按钮SB2,电动 机停止运行。按下反转启动按钮SB3,电动 机反转运行,且KM2,KMY接通。2s后KMY断开,KM接通,即完成反转启动。 设计三相异步电动机一般釆用降压起动、能耗制动。针对传统的继
5、电器一接 触器控制 的降压起动、能耗制动方法存在的不足,将OMRON公司的CPM2*型可编 程序控制器 (PLC)与接触器相结合,用于三相异步电动机的Y降压起动、能 耗制动控制,改进后 的方法克服了传统方法手工操作复杂且不够可靠的缺点,控 制简单易行。 三相交流异步电动机是应用最为广泛的电气设备,但它直接起动时产生的电 流击和转 矩冲击会对电网、电动机本身及其负载机械设备带来不利影响,因此常 常釆用降压起动。 一般有四种方式。即定子回路串电阻起动、Y降压起动、 自耦变压器起动和延边三角 形起动,其中Y降压起动简单经济,使用比较普 遍。传统的Y降压起动釆用继电 器一接触器控制,但由于其操作复杂、
6、可靠 性低等缺点,必将被PLC控制所取代。 4 目录 摘要2 前言3 第一章PLC概述 1.1PLC的产生5 1.2PLC的定义5 1.3PLC的特点及应用5 1.4PLC的基本结构7 第二章硬件设计 2.1、控制要求9 2.2、资源分配表9 2.3、I/O接线图9 2.4、时序图/顺序功能图/电气原理图10 2.5、软件设计(梯形图)11 2.6、调试过程12 第三章三相异步电动机控制设计 3.1电动机可逆运行控制电路13 3.2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15 3.3.三相异步电动机正反转PLC控制的梯形图、指令表17 3.4三相异步电动机正反转PLC控制的工作
7、原理18 3.5指令的介绍19 小结21 参考文献22 5 第一章 PLC 概述 1.1 PLC 的产生 1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台可编程序控制 器,并应用 于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC (Piogranmiable Logic Contioller),目的是用來取代继电器,以执行逻辑判断、 计时、计数等顺序控制功能。紧接 着,美国MODICON公司也开发出同名的控 制器,1971年,日本从美国引进了这项新技 术,很快研制成了日本第一台可编 程控制器。1973年,西欧国家也研制出他们的第一台可 编程控制器。 随着半导体技术,尤其是微处理
8、器和微型计算机技术的发展,到70年代中 期以后, 特别是进入80年代以來,PLC己广泛地使用16位其至32位微处理器 作为中央处理器, 输入输出模块和外围电路也都釆用了中、 大规模浜至超大规模 的集成电路, 使PLC在概念、 设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。 这时的PLC己不仅仅是逻辑判断功能, 还同时具有数据处理、PLD调节和数据 通信功能,称之为可编程序控制器(Piogranmiable Contioller)更为合适,简称 为PC,但为了与个人计算机(Personal Computer)的简称PC相 区别,一般仍 将它简称为PLC (Progianunable Logic C
9、ontioller)。 1-2 PLC 的定义 “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,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,用來在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数 和算术运算等操作命令,并通过数字式和模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生 产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都按易于与 工业系统联成一个整体、易于扩充 其功能的原则设计。” 可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 始使用以來,它己经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。 1.3 PLC 的特点及应用 1 PI C1皓占 (1)编程简单,使用
10、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,并用來编制用户 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釆用模块化形式,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。 6 (3
11、)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
12、,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
13、,可编程序控 制器己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,可编程序控制器己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
14、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/O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,此功能己经广泛地应用于工业生产、加热炉、 锅炉等设备,以及轻
15、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 数据的釆集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值,也可以 7 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/O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
16、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 (Progranmiable Logic Contioller)主要由CPU模块、 输入模块、输出模块和编程器组成。(如下图一所示) 编程器 图一PLC控制系统示意图 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,其至与之无异。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
17、称I/O模块)、编程器和电源五大 部分组成。 1)CPU模块 CPU模块乂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
18、外部现场和CPU模块的桥梁。输 入模块 用來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、压力继电器等來的开关量输入信号; 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 按ill 逸择丿关 限位丿咲 输入模块 电磁阀 指示灯 电源 8 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
19、o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 编程器除了用來输入和编辑程序外,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编程序控制器上,将它取下來后可编程序控制器 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
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