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PLC控制电动机的电路设计

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:PLC是“Programmable Logic Controller”的英文缩写,自1969年问世以来,逐渐成为使用最多、应用最广的工业控制器,它把继电器控制的优点与计算机的功能齐全、灵活性、通用性相结合,用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动控制设备,是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制装置。更为突出的一个优点是运用PLC控制方式可以十分方便地对PLC内部工作状态和参数进行监控和修改。本书PLC以三菱为例。

PLC控制电动机的电路设计

PLC是“Programmable Logic Controller(可编程序逻辑控制器)”的英文缩写,自1969年问世以来,逐渐成为使用最多、应用最广的工业控制器,它把继电器控制的优点与计算机的功能齐全、灵活性、通用性相结合,用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动控制设备,是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制装置。

PLC设计靠软件来实现与一般继电器-接触器的电气控制电路设计基本相同,但运用PLC程序控制可以大大降低接线的复杂程度,修正梯形图无须改变现场布线,提高劳动生产效率、降低故障发生率、避免接触不良、软件接点数无限制且能重复使用,速度相比传统继电器控制技术快,一般速度在微秒量级,且在控制时不会出现抖动现象。更为突出的一个优点是运用PLC控制方式可以十分方便地对PLC内部工作状态和参数进行监控和修改。

本书PLC以三菱为例。

【场景介绍】

场景1:在1968年前,世界上所有的工业生产线都由继电器—接触器控制系统组成。终于美国通用汽车公司(GM)无法忍受因汽车款型频繁升级导致的生产线电路系统改造的复杂与艰难,提出了著名的新型控制器标准:编程简单、维护方便、可靠性高、体积小、数据信息处理、低成本、兼容性强、扩展方便、程序存储空间足够等,这直接导致了PLC的诞生。

场景2:在我国制造加工企业中存在大量陈旧设备,这些老旧设备问题不少:电气控制柜体积大、线路老化、线号丢失、图样不全甚至不符、效率低下、故障率高、故障查找困难等,如将设备直接报废从成本节约考量不合适,进行PLC技术改造将成为老旧设备升级最有效的方式。

【场景介绍】

场景1:在1968年前,世界上所有的工业生产线都由继电器—接触器控制系统组成。终于美国通用汽车公司(GM)无法忍受因汽车款型频繁升级导致的生产线电路系统改造的复杂与艰难,提出了著名的新型控制器标准:编程简单、维护方便、可靠性高、体积小、数据信息处理、低成本、兼容性强、扩展方便、程序存储空间足够等,这直接导致了PLC的诞生。

场景2:在我国制造加工企业中存在大量陈旧设备,这些老旧设备问题不少:电气控制柜体积大、线路老化、线号丢失、图样不全甚至不符、效率低下、故障率高、故障查找困难等,如将设备直接报废从成本节约考量不合适,进行PLC技术改造将成为老旧设备升级最有效的方式。

【基础知识】

1.PLC的选型

(1)机型选择 结构形式、安装方式、功能要求、响应速度、系统可靠性、机型统一。

(2)容量选择 I/O点数、用户程序存储容量

(3)I/O模块的选择 开关量输入输出模块。

(4)电源模块及其他外设的选择 电源模块、编程器、写入器、人/机接口装置及其他。

2.PLC的组成

PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口及电源等组成。

3.PLC的工作原理

PLC用户程序的执行采用的是循环扫描工作方式,即PLC对用户程序逐条顺序执行,直至程序结束,然后再从头开始扫描,周而复始,直至停止执行用户程序。PLC有两种基本的工作模式,即运行(RUN)模式和停止(STOP)模式。

4.梯形图的特点

1)梯形图中,所有触点都应按从上到下,从左到右的顺序排列,并且触点只允许画在左水平方向(主控触点除外)。母线与线圈之间一定要有触点,而线圈与右母线之间不能存在任何触点。

2)每个继电器均为存储器中的一位,称为“软继电器”。存储器状态为“1”,表示该继电器得电,其常开触点闭合或常闭触点断开。

3)两端的母线并非实际电源的两端,而是“概念”电流,“概念”电流只能从左向右流动。

4)某个继电器线圈的编号只能出现一次,而继电器触点可以无限次使用,如果同一继电器线圈重复使用两次,PLC将视其为语法错误。

5)前面每个继电器线圈为一个逻辑执行结果,并立刻被后面逻辑操作使用。

6)输入继电器没有线圈,只有触点,其他继电器既有线圈又有触点。

【案例介绍】

案例1——用PLC实现三相异步电动机单向连续运行的控制

【基础知识】

1.PLC的选型

(1)机型选择 结构形式、安装方式、功能要求、响应速度、系统可靠性、机型统一。

(2)容量选择 I/O点数、用户程序存储容量。

(3)I/O模块的选择 开关量输入输出模块。

(4)电源模块及其他外设的选择 电源模块、编程器、写入器、人/机接口装置及其他。

2.PLC的组成

PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口及电源等组成。

3.PLC的工作原理

PLC用户程序的执行采用的是循环扫描工作方式,即PLC对用户程序逐条顺序执行,直至程序结束,然后再从头开始扫描,周而复始,直至停止执行用户程序。PLC有两种基本的工作模式,即运行(RUN)模式和停止(STOP)模式。

4.梯形图的特点

1)梯形图中,所有触点都应按从上到下,从左到右的顺序排列,并且触点只允许画在左水平方向(主控触点除外)。母线与线圈之间一定要有触点,而线圈与右母线之间不能存在任何触点。

2)每个继电器均为存储器中的一位,称为“软继电器”。存储器状态为“1”,表示该继电器得电,其常开触点闭合或常闭触点断开。

3)两端的母线并非实际电源的两端,而是“概念”电流,“概念”电流只能从左向右流动。

4)某个继电器线圈的编号只能出现一次,而继电器触点可以无限次使用,如果同一继电器线圈重复使用两次,PLC将视其为语法错误。

5)前面每个继电器线圈为一个逻辑执行结果,并立刻被后面逻辑操作使用。

6)输入继电器没有线圈,只有触点,其他继电器既有线圈又有触点。

【案例介绍】(www.xing528.com)

案例1——用PLC实现三相异步电动机单向连续运行的控制

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

3.程序设计

3.程序设计

案例2——用PLC实现三相交流异步电动机的正反转控制

案例2——用PLC实现三相交流异步电动机的正反转控制

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

3.程序设计

3.程序设计

【技能进阶】

1)设计正反转控制I/O接线图时,不能遗漏接触器KM1和KM2的外部联锁。

分析:由于PLC的扫描周期和接触器的动作时间不匹配,只在梯形图中加入“软继电器”的互锁会造成Y000虽然断开,可能接触器KM1还未断开,在没有外部硬件联锁的情况下,接触器KM2会得电动作,主触点闭合,引起主电路电源相间短路;同理,当KM1或KM2任何一个接触器的主触点熔焊时,由于没有外部硬件的联锁,只在梯形图中加入“软继电器”的互锁会造成主电路电源相间短路。

2)编程元件——定时器T的使用。

PLC中的定时器(T)相当于继电器—接触器控制系统中的通电延时型时间继电器。它是通过对一定周期的时钟脉冲进行计数实现定时的,时钟脉冲的周期有1ms、10ms和100ms三种,当所计脉冲个数达到设定值时触点动作。PLC中的定时器可以提供无限对常开常闭延时触点。定时器的设定值可用常数K或数据寄存器D来设置。

【案例介绍】

【技能进阶】

1)设计正反转控制I/O接线图时,不能遗漏接触器KM1和KM2的外部联锁。

分析:由于PLC的扫描周期和接触器的动作时间不匹配,只在梯形图中加入“软继电器”的互锁会造成Y000虽然断开,可能接触器KM1还未断开,在没有外部硬件联锁的情况下,接触器KM2会得电动作,主触点闭合,引起主电路电源相间短路;同理,当KM1或KM2任何一个接触器的主触点熔焊时,由于没有外部硬件的联锁,只在梯形图中加入“软继电器”的互锁会造成主电路电源相间短路。

2)编程元件——定时器T的使用。

PLC中的定时器(T)相当于继电器—接触器控制系统中的通电延时型时间继电器。它是通过对一定周期的时钟脉冲进行计数实现定时的,时钟脉冲的周期有1ms、10ms和100ms三种,当所计脉冲个数达到设定值时触点动作。PLC中的定时器可以提供无限对常开常闭延时触点。定时器的设定值可用常数K或数据寄存器D来设置。

【案例介绍】

案例3——用PLC实现三相交流异步电动机的978-7-111-55096-9-Chapter05-11.jpg-△减压起动控制

案例3——用PLC实现三相交流异步电动机的978-7-111-55096-9-Chapter05-11.jpg-△减压起动控制

控制要求如下:按下起动按钮SB1时,电动机作978-7-111-55096-9-Chapter05-12.jpg联结起动,延时7s后,转为△联结运行;按下停止按钮SB2时,电动机作978-7-111-55096-9-Chapter05-13.jpg联结起动时间段不起作用;当电动机△联结运行时,则停止工作。

控制要求如下:按下起动按钮SB1时,电动机作978-7-111-55096-9-Chapter05-12.jpg联结起动,延时7s后,转为△联结运行;按下停止按钮SB2时,电动机作978-7-111-55096-9-Chapter05-13.jpg联结起动时间段不起作用;当电动机△联结运行时,则停止工作。

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

3.程序设计

3.程序设计

案例4——用PLC实现3条传送带的控制

3条传送带连续排列,分别由3台电动机驱动,三台电动机分别为M1、M2、M3。控制要求如下:三台电动机使用一个起动按钮SB1和一个停止按钮SB2控制,按下起动按钮SB1时,先起动电动机M1,经过3s延时后,起动电动机M2,再经过6s延时后,起动的电动机M3;停止时的过程与起动相反,即按下停止按钮SB2时先停电动机M3,依次延时4s停止电动机M2、M1;在顺序起动完成前按下停止按钮SB2,电动机全部停止。有必要的电气保护和互锁。

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

案例4——用PLC实现3条传送带的控制

3条传送带连续排列,分别由3台电动机驱动,三台电动机分别为M1、M2、M3。控制要求如下:三台电动机使用一个起动按钮SB1和一个停止按钮SB2控制,按下起动按钮SB1时,先起动电动机M1,经过3s延时后,起动电动机M2,再经过6s延时后,起动的电动机M3;停止时的过程与起动相反,即按下停止按钮SB2时先停电动机M3,依次延时4s停止电动机M2、M1;在顺序起动完成前按下停止按钮SB2,电动机全部停止。有必要的电气保护和互锁。

1.分配输入点和输出点并画出I/O通道地址分配表

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

2.画出PLC接线图(I/O接线图)

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