关于PLC的高级电工技师论文--中铁二局冯永辉.docx

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2012年度中铁集团高级技师评审论文

中铁二局集团公司维修电工高级技师论文

题目PLC在现代工业自动化生产中的应用

单位中铁二局第二工程公司

专业维修电工高级技师论文

姓名冯永辉

二零一二年三月

PLC在现代工业自动化生产中的应用

摘要

进入20世纪以后，伴随着现代化工业革命的加速进行，传统的工业继电器控制逐渐暴露出他在现代化生产中的局限性，为了适应更加精密和可靠的自动化控制流程，1968年，美国最大汽车制造商通用公司率先提出研发可以取代传统继电器的PLC控制器.通过招标，最后在1969年美国数字设备公司研发成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的生产线上使用，获得成功；随后，欧洲和日本也先后研发出多款功能强大的PLC控制器。

并在现代工业生产中得到了推广和应用，PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点，同时还可以与变频器，电脑、触摸屏等设备实现联网控制。

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，在现代工控领域扮演着举足轻重的角色。

为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化控制的需求。

本文通过几个具体和典型的PLC控制系统，说明PLC在现代工业生产控制中的作用和发挥的巨大效用。

关键词：

PLC；自动化；三相异步电动机；继电器；变频器

目录

摘要..................................................................I

关键词................................................................II

前言..................................................................1

1.第一章PLC可编程控制器简介......................................2

1.1PLC的基础......................................................2

1.2PLC与继电器控制的区别..........................................2

1.3PLC的工作原理..................................................2

1.4PLC应用分类....................................................4

2.第二章PLC在现代工业领域应用实例……………………………………………..4

2.1三相异步电动机ㄚ-△减压起动的继电器控制.......................5

2.2三相异步电动机ㄚ-△减压起动PLC控制..........................7

3.三相异步电动机正反转的PLC控制....................9

3.1三相异步电动机正反转继电器控制................................9

3.2三相异步电动机正反转PLC控制...................................10

4.三相异步电动机的反接制动控制.....................................13

4.1三相异步电动机反接制动的继电器控制............................13

4.2三相异步电动机反接制动控制接线图..............................14

5..基于PLC与变频器的风机节能控制系统...............................16

5.1整改方案........................................................16

5.2方案实施........................................................17

5.3整改后的风机节能效果分析.......................................21

结论..............................................................22

致谢............................................................23

参考文献............................................................23

IV

PLC在三相异步电动机控制中的应用

前言

三相异步电动机的应用几乎涵盖了工业生产和人类生活各个领域，在这些应用领域中，三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。

对于应用于大型工业设备重要场合高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。

在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。

在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。

本系列的控制是采用PLC的编程语言——梯形图语言，梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，适合绝大多数设备操作者的编程习惯和思路，其所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工作环境下的自动化控制应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。

进入20世纪80年代，由于计算机计数和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。

PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。

PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。

由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它的发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。

它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。

特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了PLC的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。

第一章PLC可编程控制器简介

1.1PLC的定义

PLC也叫可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数、比较与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

1.2PLC与继电器控制的区别

1.控制方式的区别继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。

PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。

把整个控制过程简单化，智能化。

2.控制速度的区别继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。

PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动、无噪音。

更安全，更可靠，更环保。

3.延时控制区别继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。

PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

1.3PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

（三）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

1.4PLC的应用分类

　目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为几类。

1.开关量的逻辑控制　　这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.模拟量控制　在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。

PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.运动控制　PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电