【正文】 2 PLC的研究現(xiàn)狀 國外 研究現(xiàn)狀 在歐美等國家，軟 PLC 已開始投入工業(yè)使用，而且市場(chǎng)份額每年都在增加，根據(jù) ARC 的調(diào)查和估計(jì)， 1997 年全球的軟 PLC 市場(chǎng)有 3 千 6 百萬美元，到 2021年軟 PLC 的市場(chǎng)達(dá)到了 1億 4千 5百萬美元， 2021 年差不多又增長(zhǎng)了一倍。隨后又?jǐn)U展到與批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)過程有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)今 PLC 具有采集與處理大量數(shù)據(jù)、完成數(shù)學(xué)運(yùn)算、與其它智能器件通信的能力，以及具有先進(jìn)的人－機(jī)對(duì) 話手段（如鍵盤、 CRT 和語音對(duì)話），近年來由于現(xiàn)場(chǎng)總線理念的出現(xiàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立，以及產(chǎn)品的迅速發(fā)展， PLC成為 現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)重要組成部分，進(jìn)一步擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域。但 PC易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）的簡(jiǎn)稱 PC 產(chǎn)生混淆，所以使用 PLC 這一簡(jiǎn)稱，中文仍然稱 “ 可編程控制器 ” 。所以第一代可編程控制器取名為可編程邏輯控制器，英文名稱為 Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC。它們的問世，引起了全世界的矚目，美國的其他公司和西歐、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，也相繼研究開發(fā) 出類似的產(chǎn)品。這時(shí)的 PLC 系統(tǒng)已開始具有如下一些特點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，可以使用于車間現(xiàn)場(chǎng)；有較高的可靠性和診斷 能力，維修容易；基本能適應(yīng)不同的制造過程所需，柔性度有 了較大提高，只要改變系統(tǒng)中的程序即可改變控制 “ 邏輯 ” ，而無需改造或更換控制硬件等。第二年（ 1969 年），美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置 PDP14，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程控制器。需要與可能性，促使人們尋求新的出路， PLC 應(yīng)運(yùn)而生。 到 20世紀(jì) 60 年代，由于美國汽車工業(yè)需要進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造和設(shè)備更新，由傳統(tǒng)的繼電器控制裝置來進(jìn)行控制，不僅體積龐大、故障率高、柔性差、不靈活、耗能，而且調(diào)試?yán)щy，可靠性也差。 關(guān)鍵詞 ： PLC， 電機(jī) 控制 ，異步電機(jī) 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 目 錄 1 PLC 的發(fā)展背景 ........................................ 1 2 PLC 的研究現(xiàn)狀 ........................................ 2 國外研究現(xiàn)狀 ...................................... 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ...................................... 3 3 電機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ................................ 5 PLC 的選擇及工作原理 .............................. 5 交流異步電機(jī) ...................................... 9 交流接觸器 ....................................... 11 光耦電路 ........................................ 11 4 電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................... 12 控制要求 ........................................ 12 I/O 分配 ......................................... 13 梯形圖設(shè)計(jì) ....................................... 13 接線設(shè)計(jì) ........................................ 15 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................ 15 5 總結(jié) ................................................ 17 參 考 文 獻(xiàn) ............................................ 19 致 謝 ................................................. 20 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 第 1 頁 共 20 頁 1 PLC的發(fā)展背景 在 PLC 發(fā)明之前，在工業(yè)控制的順序控制領(lǐng)域內(nèi)，常常采用諸如繼電器、鼓式開關(guān)、紙帶閱讀器等機(jī)械、電氣式器件作為控制元件，尤其是控制繼電器，在離散制造過程控制領(lǐng)域內(nèi)，成為 “ 開關(guān)控制系統(tǒng) ” 中最廣泛使用的器件。為此我通過課堂上所學(xué)，采用 PLC 對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。它具有功能強(qiáng)，可靠性高，操作靈活，編程簡(jiǎn)單一級(jí)適合于工業(yè)環(huán)境等一系 列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化，過程控制，機(jī)電一體化，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱之一。 本聲明的法律結(jié)果由本人獨(dú)自承擔(dān)。 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明： 所呈交的畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告 /論文 《 基于 PLC 的電機(jī)控制系統(tǒng) 》 是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫作的成果。 畢業(yè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容 第一： PLC 工作原理 第二：用 PLC 來控制三相異步電動(dòng)機(jī)的要求，端口配置，原理圖，梯形圖以及遇到的問題 續(xù) 表： 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 主要參考文獻(xiàn) （ 若不需要參考文獻(xiàn)，可注明，但不要空白 ） [1]曹輝 ,霍罡 .可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 2021 [2]曹輝 ,霍罡 .可編程序控制器過程控制技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [3]祁文釗 ,霍罡 .CS/CJ 系統(tǒng) PLC 應(yīng)用基礎(chǔ)及案例 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [4]高欽和。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 IVTREJX50 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 項(xiàng)項(xiàng) 目目 2021 屆 2021 年 5 月 15 日 項(xiàng)目類別： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 項(xiàng)目名稱： 基于 PLC 的電機(jī)控制系統(tǒng) 專業(yè)名稱： 電子產(chǎn)品質(zhì)量檢 測(cè) 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 IVTREJX51 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)項(xiàng)目任務(wù)書（個(gè)人表） 系部： 畢業(yè)項(xiàng)目類別： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)項(xiàng)目 名稱： 基于 PLC 的電機(jī)控制系統(tǒng) 校內(nèi)指導(dǎo)教師： 職稱： 講師 /工程師 類別：專職 校外指導(dǎo)教師： 職稱： 經(jīng)理 類別： 兼職 學(xué) 生： 專業(yè)： 電子產(chǎn)品質(zhì) 量檢測(cè) 班級(jí)： 畢業(yè)項(xiàng)目的主要任務(wù)及目標(biāo) 任務(wù)：通過 PLC 的方法，去代替手動(dòng)操作三相異步電動(dòng)機(jī)，提高工業(yè)發(fā)展。讓工業(yè)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化 目標(biāo)：完成一篇 5000 字以上（圖文混排 A4）的論文?？删幊绦蚩刂破鲬?yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例 [M].北京 :人民郵電出版社2021 [5]廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [6]陳在平 ,趙相賓 .可編程序控制技 術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社2021 [7]王永華 ,王東云 ,宋寅卯 ,等 .現(xiàn)代電氣及可編程序控制技術(shù) [M].北京航空航天大學(xué)出版社 2021 [8]楊公源 .可編程控制器 (PLC)原理與應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè) 出版社 2021 [9]駱德漢 .可編程控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) [M].北京 :科學(xué)出版社 2021 進(jìn)度安排 畢業(yè)項(xiàng)目各階段任務(wù) 起止日期 1．畢業(yè)項(xiàng)目題目確定 2021/01/15— 2021/01/17 2．畢業(yè)項(xiàng)目資料搜集 2021/01/17— 2021/03/31 3．畢業(yè)項(xiàng)目初 稿完成 2021/04/01— 2021/04/20 4．畢業(yè)項(xiàng)目初次修改 2021/04/21— 2021/04/31 5．畢業(yè)項(xiàng)目再次修改并定稿 2021/05/01— 2021/05/05 6. 畢業(yè)項(xiàng)目答辯準(zhǔn)備 2021/05/06— 2021/05/14 7. 答辯 2021/05/22 注： 此 表在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下填寫。論文中所引用是他人的無 論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 年 月 日 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 摘 要 可編程序控制器（ PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。 PLC 應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)控制的眾多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用；特別是在機(jī)車電氣控制系統(tǒng)中大量運(yùn)用。此舉措不僅方便操作而且在電氣系統(tǒng)運(yùn)行可靠性有了顯著提高。但是，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模越來越大，勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求在不斷提高，對(duì)于控制系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，原有 “ 繼電器控 制系統(tǒng) ”已不適應(yīng)需要，究其原因是： 動(dòng)作緩慢；壽命短、可靠性差；體積大、耗電多；設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、程序修改費(fèi)時(shí)；不能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)對(duì)話。雖然小型計(jì)算機(jī)已日趨完善，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，但小型計(jì)算機(jī)用于開關(guān)控制系統(tǒng)，又顯然存在著 “ 大馬拉小車 ” 的情況，這是由于小型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)決定的：編程復(fù)雜，要求有較高水平的編程人員和操作人員； 需要配套 非標(biāo)準(zhǔn)的外部接口，對(duì)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)條件的要求過高； 功能過剩，機(jī)器資源未能充分利用；造價(jià)高昂。 1968 年美國通用汽車公司提出使用新一代控制器的設(shè)想，從用戶的角度考慮，該公司對(duì)新一代控制器提了 10點(diǎn)要求，為各大公司提供了明確的開發(fā)目標(biāo)。這時(shí)的 PLC 用固態(tài)（集成）電路來代替繼電器邏輯電路，用存儲(chǔ)器電路中的存儲(chǔ)數(shù)位（ 程序）來代替繼電器系統(tǒng)的布線，以程序來規(guī)定邏輯關(guān)系；用固態(tài)I/ O 電路來檢測(cè)按鈕和限位開關(guān)的信號(hào)，給出輸出以控制電機(jī)和其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。差不多同時(shí)，美國 MODICON 公司也研制出 084 控制器。 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 第 2 頁 共 20 頁 第一代可編程控制器最早是用于替代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置，功能上只有邏輯計(jì)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)以及順序控制等，而且只能進(jìn)行開關(guān)量控制。 后來，隨著電子科技之發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之需要，其控制功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制的范疇， PLC 的功能也日益強(qiáng)大，在 PLC 中加入了模擬量、位置控制及網(wǎng)路等功能，其名稱也就改為可編程控制器（ Programmable Controller），稱PC。 自 1976 年以來，微處理器開始引入 PLC領(lǐng)域，大大加強(qiáng)了 PLC 的作用，使PLC 由簡(jiǎn)單地代替繼電器電路，而發(fā)展為先 進(jìn)的控制裝置。 由于 PLC 同時(shí)提高了功能和柔性度，使其應(yīng)用迅速增長(zhǎng)，并普及到許多其它離散零件制造工業(yè)領(lǐng)域。隨著 CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) )的發(fā)展， PLC當(dāng)前還被人們應(yīng)用于工廠通信網(wǎng)絡(luò)、柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人到大型分散型控制系統(tǒng)，之中，與其它智能控制器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一起成為計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)中的重要組成部分，特別是單元級(jí)和工作站級(jí)。目前，歐美等西方國家都把軟 PLC 作為一個(gè)重點(diǎn)投資對(duì)象進(jìn)行研究開發(fā)。典型的軟PLC 應(yīng)用產(chǎn)品有： 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項(xiàng)目 第 3 頁 共 20 頁 （ 1） SOFTPLC 公司的 SoftPLC。支持用戶用梯形圖和C、 C++、 Java 等高級(jí)語言來編寫自己的 程序。 （ 2） SIEMENS 公司的 SIMATIC WinAC。 （ 3） CJ International 公司的 ISaGRAF。 除了上述典型產(chǎn)品外，還有許多自動(dòng)化公司也推出了自己的產(chǎn)品，如Wellspring Solutions 公司的 OA2Control；德國 KW公司的 MULTIPROG； GEFANUC