基于PLC的交流异步电机正反转控制系统设计.docx

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1、基于P1.C的交流异步电机正反转控制系统设计P1.C控制电机正反转论文摘要可编程控制器(P1.C)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来的崭新的工业自动控制装置.目前P1.C已基本替代J传统的维电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，P1.C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F正转启动按钮SB1.,电动机正转运行,且KM1.KMY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

2、运行.按下反转后动按钮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。关健词，可编程控制器(P1.C)微处理器自动控制装量电机正反转研究背景，在电力系统中，电动机起着遗要的作用。一个高质量的电动机需要有一个好的加工工艺过程，在电动机的加工工艺过程中对电动机中杂质的清理是一个必不可少的过程。而用电动机驱动负载则需要个良好的电路控制系统。P1.C控制系统是集变频技术、电器技术、现代控制技术于一体的控制系统,组态软件是一个专为工控开发的工具软件，以组态王6.53作为上位机监控系统对卜位机S7-200P1.C进行数据读取，同时P1.C对系统中的电动机进行自动控

3、制，这将成为个乩好的自动控制及监控系统。研究怠义：采用该系统进行电机的自动控制可以提高供油的稳定性和可苑性，同时系统具有乩好的节能性。这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对丁提高企业效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意:义。1.1 P1.C的产生11.2 P1.C的定义21.3 P1.C的特点及应用21.4 P1.C的基本结构4第二堂三相异步电动机控制设计72.1 电动机可逆运行控制电路72.2 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92.3 .：相异步电动机正反转P1.C控制的梯形图、指令表122.4 三相异步电动机正反转P1.C控制的工作原理

4、152.5 指令的介绍17结论错谡!未定义书筌.参考文献17第一章P1.C概述1.1 P1.C的产生与发展I上世纪60年代，计修机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的纪杂性，编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因，未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制，主要还是以继电一接触器组成控制系统。1968年，美国最大的汽车制造商一一通用汽车制造公司（GM）,为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新里的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换维电港控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便

5、宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化.用“面向控制过程，面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用.即:硬件：减少软件：灵活简单针对上述设想，通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件（仃名的“GM10条”）：1编程简单，可在现场修改程序序2维护方便，最好是插件式3可靠性高于继电潜控制柜4体积小于维电器控制柜5可将数据直接送入管理计算机6在成本上可与继电器控制柜竞争7输入可以是交流U5V8输出可以是交流U5V,2A以上，可直接驱动电磁阀9在扩展时，原有系统只要很小变更10用户程序存储器容珏至少能扩展

6、到4K1969年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创工业控制的新局面.接着，美国国MODICON公司也开发出可编程序控制器0841971年，日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第台可编程序控制器DSC-8。1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用丁r1.逻辑运算2.计时，计数等顺序控制，均属开关量控制。所以，通常称为可.编程序逻辑控制器（P1.C-Progran

7、mab1.e1.ogiccontro1.1.er）进入70年代，随者做电子技术的发展，P1.C采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运驿了，功能不断增强。因此，实际上应称之为PC一可编程序控制器。至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有f新的突破“不仅控制功能增强.功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程1/0和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱

8、。1.2 P1.C的定义P1.C是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电了装置。它采用可以编制程序的存:储器，用来在其内部存储执行逻辑运兑、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能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1.3 P1.C的特点及应用1 ）P1.C特点现代工业生产是比杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。可编程控制版由于具有以下特点而深受工厂工程技术人员和工人的欢迎“1可靠性高，抗干扰能力强这往往是用户选择控制装置的首要条件。可编程控制器生产厂家在硬件方面和软件方面上采取r一系列抗干扰措施，使它可以直接安装丁工业现场而稳定可靠地工作.目前各生

9、产厂家生产的可编程控制器，其平均无故障时间都大大地超过了IEe规定的IO万小时（折合为4166天.约I1.年）。而I1.为了适应特殊场合的需要.有的可编程控制器生产商还采用r冗余设计和差异设计（如憔国Piiz公司的可编程控制器），进一步提而r其可靠性。2适应性强，应用灵活由于可编程控制器产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制系统要求。3编程方便，易于使用可编程控制器的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。近年来又发展了面向对级的顺控潦程图语言(Scqu

10、cntiaIFunctionChart.SFC).也称功能图，使编程更简单方便。4控制系统设计、安装、调试方便可编程控制器中含有大员的相当于中间继电器、时间维电罂、计数器等的“软元件”.又用程序(软接线)代替硬接线，安装接线工作量少。设计人员只要有可编程控制器就可以进行控制系统设计，并可在实验室进行模拟调试。5维修方便，维修工作量小可编程控制器有完善的臼诊断，履历情报存储及监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和UO点的状态均有显示。工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理6功能完善除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、P

11、ID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。由于具有上述特点，使得可编程控制器的应用范用极为广泛，可以说只要石工厂，有控制要求，就会有P1.C的应用。2 )P1.C应用目前，可编程序控制器已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，主要有以卜.几个方面：1 .开关量逻辑控制是P1.C最基本、也是域广泛的应用领域，它取代了传统的继电器顺序控制，从单机控制、多机群控到自动生产线的控制，都可以找见它的身影。如专用机床、电梯、装配生产线等。2 .过程控制P1.C通过P1.D指令或PID模块，甚至模糊控制模块，及

12、A/D、D/A转换模块，易于实现温度、压力、流量等模拟量的闭环控制，从而达到过程控制的要求。(3.运动控制P1.e通过定位模块，可实现单轴或多轴的位置控制功能，从而实现定位、插补等简易CNC的功能，达到运动控制的要求。4 .数据处理目前已经出现了将支持顺序控制的P1.C和计算机数字控制的CNC组合在一起的趋势，从CNC内置P1.C和P1.C内置CNC两个方面相比触合。另外，应用组态技术也易于组成以P1.C为主体的控制和管理系统。P1.C通过定位模块，可实现单轴或多轴的位置控制功能，从而实现定位、插补等简易CNC的功能，达到运动控制的要求。5 .通信联网(构成DCS.FCS系统)P1.C的通信包

13、括P1.C之间、P1.C与上位IPC及其他智能控制设备(如VVVF、CNC等)之间的通信.为f适应工厂自动化(FA)系统,柔性制造系统(FMS)等的发展需要，各P1.C制造厂商都在致力于提高P1.C的通信联网能力，纷纷推出各具特色的P1.C现场总线系统(FCS系统)，如西门子公司的PRoF1.BUS、三菱公司的CC-UNK系列等,从而用网络联络构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统(DCS)。值得注怠的是，随若P1.C、DCS的相互渗透，二者的界线也日趋模糊，P1.C已从传统的应用于离散的制造业向应用于连续的流程工业扩展。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

14、择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金.6 .4P1.C的基本结构可媪程序控制器简称为PI.C(Programmab1.e1.ogicContro1.1.er)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)可编杵序控制器按i1.1.选择开关限位开关电源输入模块CPU模块输;h模块编科器I图一P1.C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，甚至与之无异。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（简称IQ模块）、编程器和电源五大部分组成。1） CPU模块CPU模块又

15、叫中央处理堆元或控制器，它主要由微机处理器（CPU）和存储器组成。CPU的作用类似丁人类的大脑和心脏.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涔和数据寄存罂。（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蹲的内容。（3）输出处理：将输出映像寄存器的内容送绐输出模块，去控制外部负载。2） I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：类是从按钮、选择开美、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号：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、谑节阀、调速装置等执行器，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模块的工作也压一般是5V,而可编程序控制器的输入/输出信号电压一概较而,如直流24V和交流22()V.从外部引入的尖蛭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/输出装盥相