三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制——畢業(yè)論文

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1、安安徽徽機(jī)機(jī)電電職職業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)學(xué)院院 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLCPLC 控制控制 系 別 電氣工程系 專 業(yè) 電機(jī)與電器 班 級(jí) 電機(jī) 姓 名 學(xué) 號(hào) 摘摘 要要 PLC 在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比具有速度快， 可靠性高，靈活性強(qiáng)，功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長期以來，PLC 始終處于自動(dòng)化領(lǐng)域的主 戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)化 控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需 要。本文設(shè)計(jì)了 2 個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制電路，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)的正 反轉(zhuǎn)控制和

2、兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速 度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為高校學(xué)生學(xué)習(xí) PLC 的控制技術(shù)的參考， 也可作為工業(yè)電機(jī)的自動(dòng)控制電路。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：PLC; 三相異步電動(dòng)機(jī); 繼電器 引引 言言 本系統(tǒng)的控制是采用 PLC 的編程語言-梯形語言,梯形語言是在可編程控制器 中的應(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能，使用靈活的指令， 使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電 器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè) 環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)

3、行邏輯運(yùn)算，順 序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出， 控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 目目 錄錄 目目 錄錄.錯(cuò)誤！未定義書簽。 第第一一章章 三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ) . .1 1 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .1 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 .3 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分 析.3 第第二二章章 P PL LC C 基基礎(chǔ)礎(chǔ). .1 10 0 2.1 PLC的定義10 2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別10 2.3 PLC的工作原理10 2.4 PLC的應(yīng)用分類11 2.5可編程序控制器的編程語言概述 12 第第三三章章

4、三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的P PL LC C 控控制制. .1 16 6 3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 16 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制 17 3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn).19 結(jié)結(jié)論論 . .2 20 0 參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) . .2 22 2 1 第一章第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之 間由氣隙分開。圖 1-1 為三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要 由兩個(gè)部分組成，一是固定不動(dòng)的部分（簡稱定子），二是可以自

5、由旋轉(zhuǎn)的部分 （簡稱轉(zhuǎn)子）。定子與轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)很小的氣隙。此外，還有機(jī)座、端蓋軸承、 接線盒、風(fēng)扇等其他部分。 異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子的繞組的結(jié)構(gòu)不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異 步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個(gè)轉(zhuǎn)子形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，其結(jié)構(gòu)簡 單牢固、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動(dòng)機(jī)絕大部分屬于這類。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜，但啟動(dòng)性能較好，需要時(shí)還可以調(diào)節(jié)電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 (a) 外形圖； (b) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 1-1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1.1.1 定子 定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作

6、用是用來支撐 電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和 磁滯損耗，定子鐵心用 0.5 mm 厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均 勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，。 定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，主要由定子鐵心、 定子繞組和機(jī)座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的。 2 交流電機(jī)（包括異步機(jī)和同步機(jī)）其定子結(jié)構(gòu)相同。*定子鐵芯：是磁路的一部 分用 0.5mm 硅鋼片迭成，且片間絕緣 *定子繞組：絕緣漆包線制成用于通三相交流電源定子鐵芯槽內(nèi)嵌放三相繞組 圖 1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子 1.1.2 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)

7、扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用 0.5 mm 厚硅鋼 片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子 繞組。按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器或皮 帶輪帶動(dòng)其他機(jī)械設(shè)備做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。 1.1.3 機(jī)座 機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼和支架，它的作用是固定和保護(hù)定子鐵心、定子繞組并支 撐端蓋，所以要求機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能承受運(yùn)輸和運(yùn)行過程中的各 種作用力。 中、小型異步電動(dòng)機(jī)通常采用鑄鐵機(jī)座，定子鐵心緊貼在機(jī)座的內(nèi)壁，電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)鐵心和繞組產(chǎn)

8、生的熱量主要通過機(jī)座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加 散熱面積，在機(jī)座表面裝有散熱片。 對(duì)大型異步電動(dòng)機(jī)，一般采用鋼板焊接機(jī)座，此時(shí)為了滿足通風(fēng)散熱的要求， 機(jī)座內(nèi)表面與鐵心隔開適當(dāng)距離，以形成空腔，作為冷卻空氣的通道。 3 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 圖 1-3 為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。為簡單起見，圖中用一對(duì)磁極來進(jìn) 行分析。 三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下， 轉(zhuǎn)子將作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可根據(jù) 右手螺旋法則來判斷。由于轉(zhuǎn)子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng) 電流，稱

9、為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動(dòng)勢的方向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。 圖 1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖 轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，其方向可由左手定則來判斷，上面的 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對(duì)轉(zhuǎn) 子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來， 顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析 1.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行 的過程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和

10、降壓起動(dòng)兩種。 1.直接起動(dòng) 直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或 接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡單，不需附加的起動(dòng) 設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起 動(dòng)電流大，一般只允許小功率的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的三相異 步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。 2.降壓起動(dòng) 通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以 限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從 而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動(dòng)方法稱為降壓起動(dòng)。 前面講過，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方

11、成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時(shí)，起動(dòng) 4 轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機(jī)必須采 用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下面三種。 (1) Y-降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的 三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三 角形。 圖 1-4 Y-降壓起動(dòng)控制線路 圖 1-4 是一個(gè) Y-降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān) QS 閉合，控制電路先 使得 KM2 閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受 的電壓比正常接法時(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，控制電路再控制

12、KM1 閉 合，于是定子繞組換成三角形接法，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。定子繞組每相阻抗為|Z|， 電源電壓為 U1，則采用連接直接起動(dòng)時(shí)的線電流為 采用 Y 連接降壓起動(dòng)時(shí)， 每相繞組的線電流為 則 （1-5） 由式（1-5）可以看出，采用 Y-降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)下降了 5 1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減 小了 1/3。 以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也 下降了，因此，這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來減小起動(dòng)電流的，只適用于允許 輕載或空載起動(dòng)的場合。 (2)自耦變壓器降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞

13、組接三相自耦變壓 器的低壓輸出端，起動(dòng)完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電 源，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。 1.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會(huì)慢 慢停下來, 但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制 動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)一般 利用電磁抱閘的方法來實(shí)現(xiàn)；電氣制動(dòng)一般有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng) 三種方法。 1.能耗制動(dòng) 正常運(yùn)行時(shí)，將 QS 閉合，電動(dòng)機(jī)接三相交流電源起動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)， 將 QS 斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引

14、入電機(jī)的 V、W 兩相，在電機(jī)內(nèi) 部形成固定的磁場。電動(dòng)機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的 運(yùn)動(dòng)，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。又根據(jù)左手定則可以判斷， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運(yùn)動(dòng)方 向相反，稱為制動(dòng)力矩，該力矩使得電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能 全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動(dòng)回路串 聯(lián)一個(gè)大電阻，以減小制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，耗能 小，但需要直流電源，且制動(dòng)時(shí)間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī) 械中。 2.反接制動(dòng) 反接制動(dòng)是指制動(dòng)時(shí)，改變

15、定子繞組任意兩相的相序，使得電動(dòng)機(jī)的 旋轉(zhuǎn)磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電 源，如圖 1-6 所示。顯然反接制動(dòng)比能耗制動(dòng)所用的時(shí)間要短。 6 (a) 接線圖； (b) 原理圖 圖 1-6 反接制動(dòng)示意圖 正常運(yùn)行時(shí)，接通 KM1，電動(dòng)機(jī)加順序電源 UVW 起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)， 接通 KM2， 從圖可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源 VUW，該電源產(chǎn)生一 個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場，由于慣性，電動(dòng)機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向 按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷轉(zhuǎn)子的受力

16、F。顯然，轉(zhuǎn)子會(huì)受到 一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的制動(dòng)力矩，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅 速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動(dòng)機(jī)會(huì)反方向起動(dòng)。反接制 動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間短，操作簡單，但反接制動(dòng)時(shí)，由于形成了反向磁場，所以使 得轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大， 能耗也較大。為限制電流，一般在制動(dòng)回路中串入大電阻。另外，反接制動(dòng)時(shí)，制 動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)械沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻 繁正反轉(zhuǎn)且功率小于 10 kW 的小型生產(chǎn)機(jī)械中。 回饋發(fā)電制動(dòng) 回饋發(fā)電制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得 電動(dòng)機(jī)

17、的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，都會(huì)出 現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場改變運(yùn) 動(dòng)方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力矩，使得重物勻 速下降。此中電動(dòng)機(jī)將勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電過程網(wǎng)。 1.3.3 相異步電動(dòng)機(jī)常見故障分析與處理 三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，但通過長期運(yùn)行后，會(huì)發(fā)生各種故障，及時(shí)判斷故障原 因，進(jìn)行相應(yīng)處理，是防止故障擴(kuò)大，保證設(shè)備正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要的工作。 一、通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無異響，也無異味和冒煙。一、通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無異響，也無異味和冒煙。 7 1故障原因電源未通（至少兩相未通）

18、；熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；過 流繼電器調(diào)得過??；控制設(shè)備接線錯(cuò)誤。 2故障排除檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)，修復(fù)；檢查 熔絲型號(hào)、熔斷原因，換新熔絲；調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動(dòng)機(jī)配合；改正接線。 二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷 1故障原因缺一相電源，或定干線圈一相反接；定子繞組相間短路；定子 繞組接地；定子繞組接線錯(cuò)誤；熔絲截面過??；電源線短路或接地。 2. 故障排除檢查刀閘是否有一相未合好，可電源回路有一相斷線；消除反接故 障；查出短路點(diǎn)，予以修復(fù)；消除接地；查出誤接，予以更正；更換熔絲； 消除接地點(diǎn)。 三、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲三、通電后

19、電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲 l故障原因定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；繞組引出線始 末端接錯(cuò)或繞組內(nèi)部接反；電源回路接點(diǎn)松動(dòng)，接觸電阻大；電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大 或轉(zhuǎn)子卡??；電源電壓過低；小型電動(dòng)機(jī)裝配太緊或軸承內(nèi)油脂過硬；軸承 卡住。 2. 故障排除查明斷點(diǎn)予以修復(fù)；檢查繞組極性；判斷繞組末端是否正確； 緊固松動(dòng)的接線螺絲，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復(fù)；減載或查出 并 消除機(jī)械故障，檢查是還把規(guī)定的面接法誤接為 Y；是否由于電源導(dǎo)線過細(xì)使壓 降過大，予以糾正，重新裝配使之靈活；更換合格油脂；修復(fù)軸承。 四、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多 1故障原因電源電壓過低；

20、面接法電機(jī)誤接為 Y；籠型轉(zhuǎn)子開焊或斷裂； 定轉(zhuǎn)子局部線圈錯(cuò)接、接反；修復(fù)電機(jī)繞組時(shí)增加匝數(shù)過多；電機(jī)過載。 2故障排除測量電源電壓，設(shè)法改善；糾正接法；檢查開焊和斷點(diǎn)并修復(fù)； 查出誤接處，予以改正；恢復(fù)正確匝數(shù)；減載。 五、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常，有異響五、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常，有異響 8 1故障原因轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物； 定轉(zhuǎn)子鐵芯松動(dòng)；軸承缺油；風(fēng)道填塞或風(fēng)扇擦風(fēng)罩，定轉(zhuǎn)子鐵芯相擦； 電源電壓過高或不平衡；定子繞組錯(cuò)接或短路。 2故障排除修剪絕緣，削低槽楔；更換軸承或清洗軸承；檢修定、轉(zhuǎn)子鐵芯； 加油；清理風(fēng)道；重新安裝置；消除擦痕，必要時(shí)車內(nèi)小轉(zhuǎn)子；

21、檢查并調(diào) 整電源電壓；消除定子繞組故障。 六、運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大六、運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大 1故障原因由于磨損軸承間隙過大；氣隙不均勻；轉(zhuǎn)子不平衡；轉(zhuǎn)軸彎曲； 鐵芯變形或松動(dòng)；聯(lián)軸器（皮帶輪）中心未校正；風(fēng)扇不平衡；機(jī)殼或基 礎(chǔ)強(qiáng)度不夠；電動(dòng)機(jī)地腳螺絲松動(dòng)；籠型轉(zhuǎn)子開焊斷路；繞線轉(zhuǎn)子斷路；加定 子繞組故障。 2故障排除檢修軸承，必要時(shí)更換；調(diào)整氣隙，使之均勻；校正轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡； 校直轉(zhuǎn)軸；校正重疊鐵芯，重新校正，使之符合規(guī)定；檢修風(fēng)扇，校正平 衡，糾正其幾何形狀；進(jìn)行加固；緊固地腳螺絲；修復(fù)轉(zhuǎn)子繞組；修復(fù)定子 繞組。 七、軸承過熱七、軸承過熱 1故障原因滑脂過多或過少；油質(zhì)不好含有雜質(zhì)；軸承與軸

22、頸或端蓋配合不 當(dāng)（過松或過緊）；軸承內(nèi)孔偏心，與軸相擦；電動(dòng)機(jī)端蓋或軸承蓋未裝平； 電動(dòng)機(jī)與負(fù)載間聯(lián)軸器未校正，或皮帶過緊；軸承間隙過大或過??；電動(dòng)機(jī) 軸彎曲。 2故障排除按規(guī)定加潤滑脂（容積的 1/3-2/3）；更換清潔的潤滑滑脂；過 松可用粘結(jié)劑修復(fù)，過緊應(yīng)車，磨軸頸或端蓋內(nèi)孔，使之適合；修理軸承蓋，消 除擦點(diǎn)；重新裝配；重新校正，調(diào)整皮帶張力；更換新軸承；校正電機(jī)軸 或更換轉(zhuǎn)子。 八、電動(dòng)機(jī)過熱甚至冒煙八、電動(dòng)機(jī)過熱甚至冒煙 1故障原因電源電壓過高，使鐵芯發(fā)熱大大增加；電源電壓過低，電動(dòng)機(jī)又帶 額定負(fù)載運(yùn)行，電流過大使繞組發(fā)熱；修理拆除繞組時(shí)，采用熱拆 法不當(dāng)，燒傷 鐵芯；定轉(zhuǎn)子鐵芯相

23、擦；電動(dòng)機(jī)過載或頻繁起動(dòng)；籠型轉(zhuǎn)子斷條；電動(dòng)機(jī) 缺相，兩相運(yùn)行；重繞后定于繞組浸漆不充分；環(huán)境溫度高電動(dòng) 機(jī)表面污垢多， 9 或通風(fēng)道堵塞；電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇故障，通風(fēng)不良；定子繞組故障（相間、匝間短路； 定子繞組內(nèi)部連接錯(cuò)誤）。 2故障排除降低電源電壓（如調(diào)整供電變壓器分接 頭），若是電機(jī) Y、 接法錯(cuò)誤引起，則應(yīng)改正接法；提高電源電壓或換粗供電 導(dǎo)線；檢修鐵 芯，排除故障；消除擦點(diǎn)（調(diào)整氣隙或挫、車轉(zhuǎn)子）；減載； 按規(guī)定次數(shù)控制起動(dòng)；檢查并消除轉(zhuǎn)子繞組故障；恢復(fù)三相運(yùn)行；采用二次 浸漆及真空浸漆 工藝；清洗電動(dòng)機(jī)，改善環(huán)境溫度，采用降溫措施；檢查并修 復(fù)風(fēng)扇，必要時(shí)更換；檢修定子繞組，消除故障。

24、10 第二章第二章 PLCPLC 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 2.1 PLC 的定義的定義 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì) 的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制， 定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種 類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 2.2 PLC 與繼電器控制的區(qū)別與繼電器控制的區(qū)別 1. 控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串 聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 PLC 采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯

25、，只 需改變程序即可，稱軟接線。 2. 控制速度 繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫 秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC 是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度 快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。 3. 延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間 繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。 PLC 用半導(dǎo)體集成電路作定 時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。 2.3 PLC 的工作原理的工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí) 行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱

26、作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀 態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用 戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該 脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀 入。 11 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地 掃描用戶程序(梯形圖)。在掃

27、描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各 觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn) 行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng) 位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí) 行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程 序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在 下面的

28、梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排 在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存 取 I/O 點(diǎn)。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接 從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期 間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出 電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。 2.4 PLC 的應(yīng)用分類的應(yīng)用分類 目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用

29、于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、 汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下 幾類。 1. 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電 器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控 及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、 電鍍流水線等。 2. 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、 液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量 （Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換

30、。PLC 廠家都生產(chǎn)配套 的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3. 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早 期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng) 控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主 要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電 梯等場合。 12 4.過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控 制計(jì)算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉 環(huán)控制系統(tǒng)中用

31、得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化 工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5. 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù) 傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用 通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系 統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工 業(yè)中的一些大

32、型控制系統(tǒng)。 6.通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì) 算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信 功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 2.5 可編程序控制器的編程語言概述可編程序控制器的編程語言概述 1.步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是 SFC 中的三種主要元件。步是一種邏輯塊，即對(duì)應(yīng)于特定的控 制任務(wù)的編程邏輯；動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分；轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù) 的原因。FX 系列 PLC 的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)用八進(jìn)制表示，八進(jìn)制只 有 0-7 這 8

33、個(gè)數(shù)字符號(hào)，遵循“逢八進(jìn)一”的運(yùn)算規(guī)則。輸入繼電器是 PLC 接收外 部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口。PLC 通過光電耦合器，將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存貯 在輸入映象寄存器內(nèi)，外部觸點(diǎn)接通時(shí)對(duì)應(yīng)的映象寄存器為“1”狀態(tài)。輸入端外接 的觸點(diǎn)可以是常開的，也可以是常閉的，也可以是多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路。在 梯形圖中可以多次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。輸入繼電器的狀態(tài)唯一 地取決于外部輸入信號(hào)的狀態(tài)，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對(duì)不 能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。本書用橢圓表示梯形圖中的線圈 2.對(duì)于目前大多數(shù) PLC 來說，SFC 還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需要其它編 程語言將它轉(zhuǎn)換

34、為 PLC 的可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將 SFC 作為 PLC 的輔助編 程工具，而不是一種獨(dú)立的編程語言。1.PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電 器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實(shí) 的物理繼電器，而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與 PLC 存貯器中元件 映象寄存器的一個(gè)存貯器的一個(gè)存貯單元相對(duì)應(yīng)。該存貯單元如果為“1”狀態(tài)，則 13 表示梯形圖中對(duì)應(yīng)編程元件的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。我 們稱這種狀態(tài)是該編程元件的“1”狀態(tài)，或該編程元件 ON（接通）。如果該貯存 單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上

35、述相反，稱該編程元件 為“0”狀態(tài)，或該編程元件 OFF（斷開）。 3.為了增強(qiáng) PLC 的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、報(bào)表打印等功能，方便用戶的 使用，許多在中型 PLC 都配備了 PASCAL、BASIC、C 等高級(jí)編程語言。 4.PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電 器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是在軟件中使用的編 程元件。每一編程元件與 PLC 存貯器中元件映象寄存器的一個(gè)存貯器的一個(gè)存貯單 元相對(duì)應(yīng)。該存貯單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)編程元件的線圈“通 電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。我們稱這種狀態(tài)是該編

36、程元件的“1”狀態(tài)， 或該編程元件 ON（接通）。如果該貯存單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈 和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述相反，稱該編程元件為“0”狀態(tài)，或該編程元件 OFF（斷開）。 5.組合機(jī)床的電氣控制,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控 制系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、性能 優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn)，PLC 較適合組合機(jī)床的電氣控制。PLC 與單片機(jī)、 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1PLC 與繼電器-接觸器相比較： 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問世以來，一直是機(jī)電控制的主流。 由于它的結(jié)構(gòu)簡單、使用方

37、便、價(jià)格低廉，所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動(dòng)作速度慢， 可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng) 更加遜色。PLC 等取代繼電接觸式控制邏輯。具體如下： (1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)、串 并聯(lián)，利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也 大。當(dāng)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動(dòng)而改動(dòng)。 特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以，繼電 接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差。 可編程控制器采用存儲(chǔ)邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控

38、 制邏輯是以程序的方式存儲(chǔ)在 PLC 的內(nèi)存當(dāng)中。若控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會(huì)長一 些，輸入輸出的連線并不多。若需要對(duì)控制邏輯進(jìn)行修改時(shí)，只要修改程序就行了， 而輸入輸出的連接線改動(dòng)不多，并且也容易改動(dòng)，因此，PLC 的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。 而且 PLC 是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。 14 (2) 控制速度 繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低。 觸點(diǎn)的開閉動(dòng)作一般是幾十毫秒數(shù)量級(jí)。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢， 還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)和觸點(diǎn)拉弧問題。 而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度相當(dāng)快。通 常，一條用戶指令

39、的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。由于 PLC 內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出 現(xiàn)抖動(dòng)問題，更不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問題。 (3) 定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制： 繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來進(jìn)行定時(shí)控制。用時(shí)間繼電 器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會(huì)出現(xiàn)定時(shí)的精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影 響。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo) 體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長， 定時(shí)范圍廣。 (4) 可靠性和維護(hù)性。 繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)在開閉時(shí)會(huì)受到 電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護(hù)性差。 PLC 采用微電子技

40、術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，可靠性 高。PLC 還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人 員，還能動(dòng)態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 總之，PLC 在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠 性高，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。 2PLC 與單片機(jī)比較 單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和 工業(yè)控制。但是，單片機(jī)不是專門針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，所以它與 PLC 比較起來有以下缺點(diǎn)： (1) 單片機(jī)不如 PLC 容易掌握 使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自

41、動(dòng)控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。這就要求 設(shè)計(jì)人員要有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。對(duì)于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員 來說，需要進(jìn)行相當(dāng)長一段時(shí)間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識(shí)才能掌握。 而 PLC 采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對(duì)于使用者 來說，無需了解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識(shí)，而只要用較短時(shí)間去熟悉 PLC 的簡單指令系統(tǒng) 及操作方法，就可以使用和編程。 (2) 單片機(jī)不如 PLC 使用簡單 使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如， 15 要考慮工程現(xiàn)場與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式 等。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，還要在

42、單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作， 才能與控制現(xiàn)場連接起來，調(diào)試也較繁瑣。 而 PLC 的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接， 非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在 輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號(hào)不容易進(jìn)入 PLC。 (3) 單片機(jī)不如 PLC 可靠 使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。 而 PLC 是專門用于工程現(xiàn)場環(huán)境中的自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)和制造過程中采取了抗 干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。 通過上面的比較，針對(duì)組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，雖然 PLC 的價(jià)格高一些，但 良好的穩(wěn)定性和高度

43、的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用 PLC 控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 16 第三章第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLCPLC 控制控制 3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 在生產(chǎn)過程中,往往要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng),如起重機(jī)吊鉤的 上升與下降,機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)與后退等等。由電動(dòng)機(jī)原理可知，只要把電動(dòng)機(jī)的三 相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì) 上是兩個(gè)方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這 兩個(gè)相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行操作順序的 不同，就有了“正

44、-停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路 圖 3-1 正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖 圖 3-2 I/O 接線圖 17 圖 3-3 梯形圖 PLC 控制的工作過程的分析： 按下 SB2，輸入繼電器 0001 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器 0500 線圈接通并自鎖， 接觸器 KM1 主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī) M 通電正轉(zhuǎn)。 按下 SB1，輸入繼電器 0000 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器 0500 線圈失電，KM1 主 觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī) M 斷電停止正轉(zhuǎn) 按下 SB3,0002 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501 線圈接通并自鎖,KM2 主觸點(diǎn),動(dòng)合輔助觸點(diǎn) 閉合,電動(dòng)機(jī) M 通電反轉(zhuǎn) 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順

45、序起動(dòng)聯(lián)鎖控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制 在裝有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械上，有時(shí)必須按一定的順序起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，才能滿足 工作的需要。例如某個(gè)設(shè)備要求:“必需首先起動(dòng)甲電動(dòng)機(jī)，然后才能起動(dòng)乙電動(dòng)機(jī)， 當(dāng)甲電動(dòng)機(jī)停止后，乙電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實(shí)現(xiàn)。 18 圖 3-4 順序啟動(dòng)繼電器控制圖 圖 3-5 I/O 接線圖 圖 3-6 梯形圖 PLC 控制的工作過程的分析： 19 按下 M1 的起動(dòng)按鈕 SB1,輸入繼電器 0000 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,輸出繼電器 0500 線 圈接通并自鎖,接觸器 KM1 得電吸合,電動(dòng)機(jī) M1 起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)連接在 0501 線圈驅(qū)動(dòng) 電路的 0500

46、 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,為起動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 作準(zhǔn)備?？梢?只有電動(dòng)機(jī) M1 先起動(dòng), 電動(dòng)機(jī) M2 才能起動(dòng)。這時(shí)如果按下 M2 的起動(dòng)按鈕 SB3,0002 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501 線 圈接通并自鎖,接觸器 KM2 得電吸合,電動(dòng)機(jī) M2 起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下 M1 的停止按鈕 SB2，0001 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使 0500 線圈失電，并且由于連接在 0501 線圈驅(qū)動(dòng)電路 的 0500 動(dòng)合觸點(diǎn)的斷開，使得 0501 線圈同時(shí)失電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。若只 按下 M2 停止，按鈕 SB4 時(shí)，0003 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；使得 0501 線圈失電，M2 停止運(yùn)行， 而 M1 仍運(yùn)行。 3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使

47、用三相異步電動(dòng)機(jī)使用 PLC 控制優(yōu)點(diǎn)控制優(yōu)點(diǎn) 本文設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還 有其它的像制動(dòng)和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計(jì)，主電路都是一樣的，就控制電路 有一點(diǎn)小差異，使用 PLC 控制三相異步電動(dòng)機(jī)有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡單， 結(jié)構(gòu)合理，便于控制價(jià)格便宜等，三相異步電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一 個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是要來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。 我們知道，在相電源與相之間是相差 120 度的，三相異步電動(dòng)機(jī)定子中的三個(gè) 繞組在空間方位上也相差 120 度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時(shí)，定子繞 組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。電流每變化

48、一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋 轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時(shí)同步的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 n=60t/p 式中 f 為電 源效率，P 是磁場的磁極對(duì)數(shù)，n 的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)此式我們知道，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用的電源頻率有關(guān)，用 PLC 控制三相異步電動(dòng)機(jī)也需要對(duì)電 動(dòng)機(jī)的屬性和旋轉(zhuǎn)方式有所了解，這樣才能控制好三相異步電動(dòng)機(jī)的方向和特性， 不至于使用不當(dāng)使電動(dòng)機(jī)損壞，電動(dòng)機(jī)的頻率一定要符合要求。 20 結(jié)結(jié) 論論 本文設(shè)計(jì)和制作了三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡 單實(shí)用為目的，整體制作符合要求。 通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。摘

49、要部分概要介紹了其可 靠性和實(shí)用性，第一章 緒論部分介紹了電動(dòng)機(jī)控制方面的背景、本文設(shè)計(jì)的目的、 意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié) 構(gòu)、工作原理、幾個(gè)工作過程的分析等；第三章 PLC 基礎(chǔ) PLC 的定義、與繼電器控 制的區(qū)別、工作原理、應(yīng)用分類等。第四章 三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制 從系統(tǒng)原 理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分進(jìn)行了總結(jié)。 通過本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了 解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的 PLC 控制分析中對(duì) PLC 產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的 分析和運(yùn)用能力，由于本人水平有限，

50、因此對(duì)其中的原理和實(shí)際操作方法有待深入 的學(xué)習(xí)研究和提高。文中有不足之處懇請各位老師加以指導(dǎo)。 21 致致 謝謝 時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼之間三年的學(xué)習(xí)生活在這次畢業(yè)論文后將畫上圓滿的句號(hào)。在這 三年中，安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)，老師和同學(xué)對(duì)我的學(xué)習(xí)給予了很大的 支持和幫助，我在這里不僅體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷， 在此謹(jǐn)對(duì)各位表示衷心的感謝。 在本次設(shè)計(jì)中，我不僅受到指導(dǎo)老師的學(xué)風(fēng)，師德的熏陶，而且她的學(xué)說和風(fēng)范， 關(guān)懷和教誨，將成為我永遠(yuǎn)的精神動(dòng)力，并相信這在我的人生中將會(huì)受益匪淺，同 時(shí)也使自己的理論學(xué)習(xí)和實(shí)際聯(lián)系得更加緊密。也更加端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué) 習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。 另外，我在設(shè)計(jì)期間，同組同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達(dá)我真 誠的謝意。 22 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 許順隆，徐朝陽.輕松學(xué)電機(jī).北京：中國電力出版社，2008 2 曹祥.機(jī)床電氣控制技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2009.1 3 孫余凱，吳鳴山.電器控制與 PLC 應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2006.6 4 郭曉波.可編程序控制器教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.9 5 黃凈.電氣控制與可編程序控制器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1