结课论文 题目
PLC电机正反转的应用
学 院 专 业 姓 名 学 号 指导教师 完成时间
机械学院
机械设计制造及其自动化
2015年10月26
摘 要 .............................................................................................................................................. 3 Abstract ............................................................................................................................................. 4 第一章PLC概述 ............................................................................................................................. 5
1.1 PLC的产生 ........................................................................................................................ 5 1.2 PLC的定义 ........................................................................................................................ 5 1.3 PLC的特点及应用 ............................................................................................................ 5 第二章 PLC控制电机正反转系统 .............................................................................................. 6
2.2 谐波计量的发展 ................................................................................................................ 7 2.3 谐波电表的发展 ................................................................................................................ 7 第三章PLC控制电机正反转应用实现 ......................................................................................... 8
3.1 电机正反转控制主控电路 ................................................................................................ 8 结语 ................................................................................................................................................ 11 参考文献......................................................................................................................................... 12
2
摘 要
可编程控制器（PLC）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PLC已基本替代了传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，PLC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。按下正转启动按钮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，电动机停止运行。按下反转启动按钮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。
关键字：PLC 电机 正转 反转
3
Abstract
Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core, the automatic control technology, computer technology and communication technology integration and development of new industrial automatic control device. The PLC has been largely replaced the traditional relay control and widely used in various fields of industrial control, PLC has become industrial automation first three pillars.
Production machinery often require moving parts can be positive and negative starting in two directions, which requires the drag electric function as a positive and reverse rotation. By the motor principle, the change of motor phase sequence of three-phase power supply, can change the steering motor. Forward start button SB1, motor is turned to run, and KM1, KMY through. KMY disconnect after 2 s, KM connected, namely complete forward. Press the stop button SB2, stop running motor. Reverse start button SB3, motor reversal operation, and KM2, KMY through. KMY disconnect after 2 s, KM on inversion of startup is completed.
Key words:PLC motor forward reverse
4
第一章PLC概述
1.1 PLC的产生
1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。
随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
1.2 PLC的定义
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。
1.3 PLC的特点及应用
（1）编程简单，使用方便
5
梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用选用，用户能灵活方便统配置，组地进行系成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。 （3）功能强，扩充方便，性能价格比高
可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。
（4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便
可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接外部接线。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。 （5）可靠性高，抗干扰能力强
可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司S7-200系列PLC内部EEPROM中，储存用户原程序和预设值在一个较长时（190小时），所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存200天。
第二章 PLC控制电机正反转系统
2.1 PLC
控制电机正反转应用系统分析
6
电机正反转是电机控制系统中的一个基本控制单元，应用非常广泛。采用PLC控制电机正反转是最常见的应用，设计一个可靠的电机正反转控制应用是关键。但在实际的实验和控制系统应用过程中，时常会有短路跳闸的现象出现。通过多次实验和测试进行综合研究和分析，主要原因可能有以下三点：电线电缆老化造成短路；电机自身短路，里面的线圈烧毁之类的：电机正反转换接时，正反转线圈触点同时吸合，造成短路。电线电缆老化只能通过经常检修电路并及时更换和尽量避免使用大功率用电来实现。电机正反转转接时，由于多种原因，使接触器主触头产生较严重的燃弧现象。在电弧还没有完全熄灭时，反转的接触器就闭合，造成电源相间短路。因此必须采用“软件”互锁。但实际使用中，有时光有软件保护还不够，接触器的线圈断电后，其触头可能由于熔焊而仍然闭合。此时如果进行转接，仍会使两个接触器都处于吸和状态，在实际控制电路中还需添加“硬件”互锁，即在辅助控制电路中添加反向的常闭触点。“硬件”互锁更可靠地保证两个接触器不会同时吸合，但接触器的线圈却通过所谓的“起动”电流（铁心未闭合时，交流接触器线圈的感抗小，电流大），时间过长就会烧毁线圈。
2.2 谐波计量的发展
在我国的电力计量中使用的是全能量的计量，这种计量方式中当基波电流稳定的时候，计量较为准确可靠，但是系统中一旦出现谐波干扰，且超过了计量设备允许的范围时，全能量的计量表就会失去作用，误差增加。因此，将谐波和基波隔离开，并实现分别计量将成为未来电力计量的发展趋势。也就是在研制中建立简化的电力系统，将谐波影响下德尔计量误差进行模型化的处理，并以此确定基波线性模型和谐波作用下的有效电流值进行计量，这样就可以实现对有效谐波计量的目标。
2.3 谐波电表的发展
目前针对谐波的干扰，技术人员已经研制出了谐波电表，专门对谐波用户进行计量。但是因为谐波电量的收费标准还没有形成，所以此种谐波电表的应用还需要时间。但是此种谐波电表在试验中却显示了突出的优点。谐波表完全可以消除感应式电表中因为机械运转、器件失灵、倾斜度增加等造成的计量失真。此种
7
全电子式电能表的研发，是在原有单片机的基础上发展而来的，采用大容量芯片，汉字点阵字库、A/D结合DSP结合CPU的形式，不断完善独立计算和计量的专用芯片，从而拓展了大量程、宽量限的电表，由此实现了对谐波和基波的进行分别测量而区别计量的能力，这样电表就具备了计量基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能等。全新的改进电子式电表具有更加宽的频率响应，误差频率特性曲线将更加平直，所以在谐波存在的情况下，新型的电子电表的误差即将远远小于感应式电子电表，并可以实现基波和谐波分别计量的目的。
第三章PLC控制电机正反转应用实现
在正反转的转接时加入延时控制，从而有效防止各种原因造成短路和跳闸的现象发生，可靠地实现正反转控制应用。
3.1 电机正反转控制主控电路
电机主控回路是电气线路中强电流通过的部分，即从电源经电源开关QS、接触器KM1或KM2的主触头、热继电器FR的发热元件到电动机M，如图1所示。
图1 主控回路 图2 PLC控制回路
8
3.2 PLC电机程序要求：电机顺序启动，逆序停止控制。 3.3 PLC电机梯形图
9
10
3.4 电机正转反转I/O分配
输入点：X0：S（启动和停止开关） 输出点: Y0: KM1(接触器) Y1：KM2（接触器） Y3：KM3（接触器） Y4：KM4（接触器）
结语
经多次实验测试和实践应用证明，该PLC控制电机正反转应用设计中的“软件”互锁和“硬件”互锁有效地避免了切换时短路的现象，特别是加入定时器的功能之后，对大功率电动机效果更加明显。另外定时器的延时还可根据不同的需要通过改变K值有选择地设置切换时间的长短，在实际应用中定能收到良好的效果。
参考文献
1.梁小布.主编可变程控制器[M].北京:中国水利水电出版社,2009 2.史巧宜等主编.PLC技术及应用项目教程[M].北京:机械工业出版社,2010
11
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容