【正文】 ， PLC 從最小只有 10 個 I/O點的微型 PLC，發(fā)展到可以達到 8000 個 I/O 點的大型 PLC。 PLC 的特點 PLC 發(fā)展如此迅速是因為它具有一些其他控制系統(tǒng)所不及的一些特點。 PLC 有多種程序設計語言可以使用，對現(xiàn)場電器人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖相似，因此，梯形圖很容易理解和掌握。 （ 2）擴展的靈活性。 中央處理模塊 中央處理模塊（ CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。 存儲器模塊 PLC 的存儲器是存儲程序和數(shù)據(jù)的地方， PLC 運行所需的程序分為系統(tǒng)程序及用戶程序，存儲器也分為系統(tǒng)存儲器（ EPROM）和用戶存儲器（ RAM）兩部分。用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)用于存放 PLC 在運行過程中所用到的和生成的各種工作數(shù)據(jù)。為了提高抗干擾能力，一般的I/O 模塊都有光電隔離裝置。有些 PLC 的電源模塊還能向外提供 24V（ DC）穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器供電。 PLC 每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期。 （ 1）初始化。這些外部設備有編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、打印機等。 （ 6）輸入、輸出信息處理。 （ 1）輸入采樣刷新階段。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時， PLC 從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對應映像寄存器，根據(jù)用戶程序進行邏輯運算，存入有關器件寄存器中。 三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子 是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。下面分析旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理。其合成磁場的方向，如圖 31（ e）所示。將 A 相交流電接 U 相繞組， B 相交流電接 V 相繞組， C相交流電接 W 相繞組，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為 U 相→ V 相→ W 相 （順時針旋轉(zhuǎn)） ，即與三相交流電的變化相序一致。 （ 1）當 0n? ，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速 11n n n?? 為最大，故轉(zhuǎn)子中的感應電動勢和電流最大。 （ 2）電動機空載時，需克服的阻力很小，故轉(zhuǎn)速 n 很高， s 很小。 三相交流異步電動機控制電路 三相異步電動機 啟動控制 三相異步電動機從接通電源開始運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速逐漸上升直到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)，這一過程稱為啟動。 （ 3） 采用接觸器長動控制：采用接觸器長動控制的電動機，在按下啟動按鈕后，電動機開始運轉(zhuǎn)，因為具有自鎖觸點，所以如果想讓電機停轉(zhuǎn)，必須按下停止按鈕。 安徽理工大學畢業(yè)設計 21 三相異步電動機 正反轉(zhuǎn)控制 根據(jù) 三相異步電動機的 原理， 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，并且兩者的轉(zhuǎn)向相同，因此 只要 改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，就能使三相異步電動機反轉(zhuǎn)，而磁場的旋轉(zhuǎn)方向又取決于電源的相序，所以電源的相序決定了電動機的旋轉(zhuǎn)方向。電氣制方法有反接制動、能耗制動、 回饋制動 和 電容制動 等。 由上式分析，通過改變定子電。 反接制動的優(yōu)點是制動力強，制動迅速；缺點是制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大 、不宜經(jīng)常制動。正反轉(zhuǎn)控制方法主要有以下四種： （ 1） 手動控制 ； （ 2） 接觸器互鎖控制 ； （ 3） 按鈕互鎖控制 ； （ 4） 按鈕、接觸器 雙重互鎖控制 。 （ 1） 定子繞組串電阻（電抗器）降壓啟動：電動機啟動時，在三相定子電路中串入電阻，使電動機定子繞組電壓降低，限制了啟動電流，待電動機轉(zhuǎn)速上升到一定值后，將電阻切除，使電動機在額定電壓 下穩(wěn)定運行。直接啟動的啟動電流大，對供電變壓器影響較大，容量較大的鼠籠異步電動機一般都采用降壓啟動。 （ 4）電機處于電動機狀態(tài)時， 0s 1。 （ 3）當 1nn? 時，則 1 0nn?? ，此時轉(zhuǎn)子導體不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中就沒有感應電動勢及電流產(chǎn)生，也就不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 綜上所述，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向由通入定安徽理工大學畢業(yè)設計 18 子繞組中的三相交流電源的相序決定。 。假定電流的瞬時值為正時電流是從各繞組的首段流入，末端流出。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式。 （ 3） 輸出刷新階段。在此輸入映像寄存器被刷新 。以掃描的方式把外部輸入信號的狀態(tài)存入輸入映像區(qū)，將運算處理后的結(jié)果存入輸出映像區(qū)，直到傳送到外部被控設備。用戶把應用程序輸入到 PLC 中， PLC 與編程器要進行信息交換。 （ 2） CPU 自診斷。 的兩種工作狀態(tài) PLC 有兩種工作狀態(tài)，即運行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀態(tài)。 安徽理工大學畢業(yè)設計 13 外部設備 編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運 行、檢查維護不可或缺的外部設備，用于編程、調(diào)試、系統(tǒng)設定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 來自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的輸入信號經(jīng)輸入模塊進入 PLC。這些數(shù)據(jù)是不斷變化的，但不需要長久保存，因此采用隨機讀寫存儲器 RAM，由于隨機讀寫存儲器 RAM 是一種揮發(fā)性的器件，即當供電電源關掉后，其存儲的內(nèi)容會丟失，因此，在實際使用中通常為其配備掉電保護電路。系統(tǒng)存儲器是用來存放 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在只讀存儲器 ROM 內(nèi)，用戶不能更改。 CPU 是 PLC 的核心部件，它完成 PLC 所進行的邏輯運算、數(shù)值運算及信號變換等任務，并發(fā)出管理、協(xié)調(diào) PLC 各部分工作的控制信號。 安徽理工大學畢業(yè)設計 10 （ 3）操作的靈活性。功能圖表語言以過程流程進展為主線，十分適合設計人員與工藝專業(yè)人員設計思想的溝通。 PLC 的可靠性高，表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1） PLC 不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維 修時間縮短，使可靠性得到提高。 （ 2） 小型 PLC 也提供了強大的編程指令，并且延伸了應用領域。 （ 2）小型的、低成本的 PLC，可以代替 4~10 個繼電器，現(xiàn)在 獲得了更大的發(fā)展動力。 本設 計將在 PLC 電控系統(tǒng)的基礎上配合變頻調(diào)速裝置，運用現(xiàn)在先進的矢量控安徽理工大學畢業(yè)設計 7 制技術，適合和現(xiàn)在工業(yè)應用領域的絕大部分控制要求。 （ 2） 電阻分級切換，為有級調(diào)速，設備運行不平穩(wěn)，容易引起電氣及機械沖擊。 為 了 能夠更廣泛的適應未來各種工業(yè)生產(chǎn)過程中控制場所的需要， PLC 控制系 統(tǒng)作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要部分其產(chǎn)品將會更加豐富，規(guī)格也會更加齊全， 并將在人類電氣自動化發(fā)展過程中發(fā)揮更加廣泛的作用。從這種意義上說， PLC 系統(tǒng)與DCS(集散控制系統(tǒng) )的差別已經(jīng)越來越小了。 PLC 的優(yōu)點是外部接線簡單，內(nèi)部程序可變，在不改變接線的 情況下，可以重新設計程序，而且相應的施工周期較短，內(nèi)部軟繼電器是寄存器，沒有觸動，故障率低，壽命長，抗干擾能力強，執(zhí)行時間短，應用指令多，可實現(xiàn)復雜的控制功能等等。 PLC 已不再是早期那種只能進行開關量邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算， PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進驅(qū)動，報表統(tǒng)計等。 PLC 與電氣控 制相結(jié)合的優(yōu)點 PLC 的優(yōu)點是外部接線簡單，內(nèi)部程序可變，在不改變接線的情況下，可以重新設計程序，而且相應的施工周期較短，內(nèi)部軟繼電器是寄存器，沒有觸動，故障率低，壽命長，抗干擾能力強，執(zhí)行時間短，應用指令多，可實現(xiàn)復雜的控制功能等等。 （ 2） 高性能交流調(diào)速系統(tǒng)。它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)節(jié) 省 電效果明顯，而且易于實現(xiàn)過程自動化在調(diào)速性能方面可以和直流電力拖動相媲美。其原理是通過 RS285 串行通信技術，把 PLC 和上位機連接，實現(xiàn)他們之間的通信，利用 編程軟件，根據(jù)搭建好的硬件線路圖進行編程，實現(xiàn)所要實現(xiàn)的邏輯控制功能。 PLC 以其高可靠性、適應性強和使用方便等突出優(yōu)點在自動化控制領域應用廣泛 。 本設計將在 PLC 電控系統(tǒng)的基礎 上配合變頻調(diào)速裝置，運用現(xiàn)在先進的矢量控制技術，實現(xiàn)提升電機在不同時間階段運行 在不同 速度 下 。 在實際的工程應用中往往是根據(jù)工程項目的需要 ， 用 PLC 進行編程實現(xiàn)復雜控制 ， 利用變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速和軟啟動控制 ， 利用電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)主電路的連接 ，三個系統(tǒng)要密切配合才能實現(xiàn)控制要求 。在特定的范圍內(nèi)，高性能價格比己成為新型 PLC 的最突出的特點。 PLC（ 可編程控制器 ）的引入，使得控制系統(tǒng)自動化程度有了很大的提高，也對一些復雜的工作環(huán)境實現(xiàn)遠程控制。二十世紀七十年代后，隨著大規(guī)模集成電路和計算機控 制 技術的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應用，交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應，且實現(xiàn)了在四相限運行的良好技術性能。根據(jù)有關計算統(tǒng)計，由于風機、水泵對調(diào)速范圍和動 態(tài)性能的要求都不高只需要一般的調(diào)速性能就已足夠，那么換成交流調(diào)速系統(tǒng)后，每臺風機、水泵平均約可節(jié)能 20%，這種節(jié)能效果是非常可觀的。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用 。比如 西門子 的 S7200 系列 PLC，最小的機種，體積僅為 609070 2mm ，相當于一個繼電器，但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及 16 位四則運算等能力，還具有可調(diào)電位器時間設定功能。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。 PLC 已不再是早期那種只能進行開關量邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算， PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進驅(qū)動，報表統(tǒng)計等。一些新興行業(yè)的運用以及新能源產(chǎn)生、儲存和基礎設施建設的需要，無疑給 PLC 帶來了巨大的機遇。而且這種控制方式存在著很多的問題 : （ 1） 轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費。采用 PLC 控制，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小， PLC 技術己經(jīng)廣泛應用于各種控制系統(tǒng)。 的硬件發(fā)展 （ 1）采用新的先進的微處理器和電子技術達到快速的掃描時間。 的軟件進展 （ 1） PLC 引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ?，并根?jù)國際電工委員會的 IEC611313的標準形成了多種語言。 可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。采用語句表 編程時，由于編程語句是功能的縮寫，便于記憶，并且與梯形圖有一一對應的關系，所以有利于編程人員的編程操作。 PLC 的擴展靈 活性是指可以根據(jù)應用的規(guī)模不斷擴大，即進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。 CPU 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入 /輸出接口電路相連接。 （ 1）系統(tǒng)存儲器。用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入數(shù)據(jù)映像 區(qū)、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、定時器、計算器的預置值和當前值的數(shù)據(jù)區(qū)，以及存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)等。在數(shù)字量 I/O 模塊中廣泛采用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光耦合器，在模擬模塊中通常采用隔 離放大器。為了防止在外部電源發(fā)生故障的情況下， PLC 內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)等重要信息的丟失， PLC 用鋰電池做停電時的后備電源。 PLC 采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式，即在 PLC 的工作過程中，如果某一個軟繼電器的線圈接通，該 縣權的所有動合觸點和動斷觸點，并不一定都會立即動作，只有 CPU 掃描到該觸點時才會動作。 PLC 上電后，首先進行系統(tǒng)初始化，清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復位定時器等。編程器是人機交互的設備，用戶可以進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等。 PLC 在運行狀態(tài)下，每一個掃描周期都要進行輸入、輸出信息處理。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應的映像寄存器。對每 個器件來說，器件映像寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 定子由鐵心、繞組與機座三部分組成。 以兩極電動機即 22p? 為例說明，如圖 31(a)所示，對稱的三相繞組 U1U V1VW1W2 假設為集中繞組，三相 繞組接成星形，并通以三相對稱電流 Ai 、 Bi 、 Ci ，如圖 31(b)、（ c）所示?？梢姾铣纱艌龇较蛞暂^ 0t?? 時按順時針方向轉(zhuǎn)過 90176。如果任意調(diào)換電動機兩相繞組所接的交流電源的相序，即 A 相交流電仍接 U 相繞組，將 B 相交流電改接 W 相繞組， C 相交流電接 V 相繞組，則合成磁場的旋轉(zhuǎn)方向已經(jīng)變?yōu)槟鏁r針旋轉(zhuǎn)。 （ 2）當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 增加時， 1nn? 開始下降，故轉(zhuǎn)子中的感應電動勢和電流下降。 （ 3）電動機在額定工作狀態(tài)下運行時，對于中小型異步電動機而言，轉(zhuǎn)差率 s 為~。按照啟動方式不同，它可以分為直接啟動和降壓啟動。 （ 4） 長動與點動混合控制：如果電動機既要點動控制，又要連續(xù)運轉(zhuǎn)控制，那么安徽理工大學畢業(yè)設計 20 可以結(jié)合一下，采用三個按鈕和自鎖觸點，實現(xiàn)點動與長動運轉(zhuǎn)控制。任意改變電源的相序時，電動機的旋轉(zhuǎn)方向就會隨之改變，即要改變?nèi)喈惒诫妱訖C轉(zhuǎn)動方向，只要 把接到三相異步電動機的三相交流電源線中的任意兩相對調(diào)， 即可以實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 （ 1） 反接制動 控制 的方法 異步電動機反接制動有兩種，一種方法是在負載轉(zhuǎn)矩作用下使電動機反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，但它不能準確停車；另一種方法是依靠改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組中三相電源的相序產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)