PLC在三相异步电动机控制中的应用毕业设计.doc

PLC在三相异步电动机控制中的应用摘要PLC在三相异步电动机控制中的应用，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、功能完善等优点。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控制设备提供了非常可靠地控制应用。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求。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，主要研究了异步电动机的正反转、Y减压起动以及时间控制的继电器控制，画出及其相应的输入输出接线图，跟据继电器控制电路图作出PLC控制梯形图，最后给出控制指令。目录摘要前言1.PLC的定义、组成及工作原理1.1PLC的定义1.2PLC的组成1.3PLC的工作原理2.三相异步电动机正反转的PLC的控制2.1三相异步电动机正反转继电器控制2.2三相异步电动机正反转PLC控制3.三相异步电动机的星三角减压起动控制3.1三相异步电动机Y减压起动的继电器控制3.2三相异步电动机Y减压起动PLC控制4.三相异步电动机时间控制4.1三相异步电动机时间的继电器控制4.2三相异步电动机时间PLC控制结论致谢参考文献前言三相异步电动机的应用几乎涵盖了农业生产和人类生活各个领域，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。再生产过程，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。本系列的控制是采用PLC的编程语言梯形语言，提醒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，是逻辑关系清晰直观，变成容易，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，它是专为在恶劣工作环境下应用而设计。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。1. PLC的定义、组成及工作原理1.1PLC的定义可编程序控制器时一种数字运算操作的电子装置，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储程序，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。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联成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。1.2PLC的组成可编程序控制器时专为工业环境下的应用而设计的工业计算机，其基本结构与一般计算机相似，为了便于操作、维护、扩充功能，提高系统的抗干扰能力，其结构组成又与一般计算机有所区别。PLC系统通常由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能模块组成。基本单元内设CPU、存储器、I/O和电源等，时PLC的主要部分，可独立工作。扩展单元内设电源，用于扩展I/O点数。扩展模块用于增加I/O点数和I/O点数比例，内无电源，由基本单元和扩展单元供电。扩展单元、扩展模块内无CPU，需要和基本单元一起才能工作。特殊功能单元是一些特殊用途的装置。1.3PLC的工作原理PLC通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入输入映像寄存区域。然后，根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。每一次扫描所用的时间称为一个扫描周期。在一个扫描周期内，可编程序控制器的工作过程分为三个阶段：1. 输入采样可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外接的输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为“0”，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。需要注意的是，只有采样时刻，输入映像寄存器中的内容才与输入信号一致，而其他时间范围内输入信号的变化时不会影像输入映像寄存器中的内容的，输入信号的变化状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。2. 程序执行在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入对应的元件映像寄存器中。因此，各编程元件的映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。3. 输出刷新CPU将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送到输出锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为“1”状态。某一编程元件对应的映像寄存器为“1”状态时，称该编程元件为ON，映像寄存器为“0”状态时，称该编程元件为OFF。2. 三相异步电动机正反转的PLC控制因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源的任意两相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动机就实现了反转。2.1三相异步电动机正反转的继电器控制在没有按下停止按钮SB3且热继电器FR没有动作的情况下，X002和X003触点均为闭合状态。此时按下正向起动按钮SB1，输入继电器X000动合触点闭合，输出继电器Y000线圈得电并自锁，接触器KM1得电吸合，电动机正转；与此同时，Y000的动断触点断开Y001线圈的驱动回路，KM2不能吸合，实现了电气互锁。按下反向起动按钮SB2时，X001动合触点闭合，Y001线圈得电并自锁，接触器KM2得电吸合，电动机反转；与此同时，Y001的动断触点断开Y000线圈的驱动回路，KM1不能吸合，实现电气互锁。停机时按下按钮SB3，X002动断触点断开；过载时热继电器FR动作，X003触点断开，这两种情况都使得Y000、Y001线圈失电，进而使KM1、KM2失电释放，电动机停转。电动机正反转继电器控制图2.2三相异步电动机正反转PLC控制LC控制电动机正反转I/O分配表输入信号输出信号元件名称输入点元件名称输出点正转起动按钮SB1X000正转控制接触器KM1Y000反转起动按钮SB2X001反转控制接触器KM2Y001停止按钮SB3X002热继电器触点FRX003三相异步电动机正反转的I/O接线图电动机正反转梯形图对应指令表如下：三相异步电动机正反转的指令语句表步序指令数据步序指令数据0LDX0039MPP1ANIX00210LDX0012MPS11ORY0013LDX00012ANB4ORY00013ANIX0005ANB14ANIY0006ANIX00115OUTY0017ANIY00116END8OUTY0003.三相异步电动机的Y减压起动控制三相笼型异步电动机具有结构简单、价格便宜、坚固耐用、维修方便等优点，因而获得了广泛的应用。它的起动控制有直接（全压）起动和减压起动两种方式。对于较大容量的笼型异步电动机（大于10KW），起起动电流较大，一般采用减压起动的方式起动。减压起动是利用某些设备或者采用电动机定子绕组换接的方法，降低起动时加在电动机定子绕组上的电压，而起动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。3.1三相异步电动机Y减压起动的继电器控制Y减压起动用于定子绕组在正常运行时接为三角形的电动机。在电动机起动时将定子绕组接成星形，实现减压起动。正常运转时再换接成三角形接法。按下起动按钮SB1，接触器KM线圈得电，同时接触器KMY线圈得电，电动机定子绕组接成Y形减压起动；当转速上升并接近电动机的额定转速时，时间继电器动作，接触器KMY线圈失电，接触器KM线圈得电，电动机定子绕组接成形全压运行；按下按钮SB2，接触器KM线圈失电，电动机M停止运行。PLC控制Y减压起动I/O分配表输入信号输出信号元件名称输入点元件名称输出点起动按钮SB1X000接触器KMY000停止按钮SB2X001接触器KMYY001热继电器触点FRX003接触器KMY002三相异步电动机减压起动的I/O接线图注意：由于热继电器的保护触点采用常闭触点输入，因此，程序中的X003（FR常闭）采用常开触点|（a）步序指令数据步序指令数据0LDX00310OUTY0011ANIX00111MPP2LDX00012OUTT0 K503ORY00015MPP4ANB16ANIY0015OUTY0017LDT06MPS18ORY0027ANIY00219ANB8MPS20OUTY0029ANIT021END(b)PLC内部时间继电器自动控制Y减压起动控制 （a）梯形图（b）指令语句表4.三相异步电动机时间控制4.1三相异步电动机时间继电器控制- 11 -