基于PLC電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉生

摘 要：PLC是以微處理器CPU為核心，根據(jù)系統(tǒng)要求用戶自行編程的可控制器，他不僅具有自動(dòng)控制技術(shù)，而且結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)，共同發(fā)展成為一種新型現(xiàn)代化的工業(yè)控制裝置。從特點(diǎn)上來說，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前在自動(dòng)控制中的工業(yè)過程和位置控制使用越來越廣泛。傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制正反轉(zhuǎn)需要多個(gè)繼電器控制，并且接線復(fù)雜，如進(jìn)一步改進(jìn)，還需要再多加繼電器，該論文用PLC來控制三相異步電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、順序控制啟停為目的，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器系統(tǒng)，體現(xiàn)PLC的智能化，為電機(jī)的控制來增添多樣性和可實(shí)現(xiàn)性。

關(guān)鍵詞：可編程控制 PLC 電動(dòng)機(jī)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0026-02

1 電動(dòng)機(jī)工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)是由固定不動(dòng)的定子和利用電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成的，他們之前由空隙分開，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通電源，定子和轉(zhuǎn)子利用電磁感應(yīng)，進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)由電升動(dòng)的過程。

具體來說，定子的組成有3個(gè)部分，有鐵心，鐵心上面會(huì)纏繞著線圈，即繞組，還有支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)的機(jī)座。三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)中還有成對(duì)的磁極，目的是用來讓定子和轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在有不同方向的電流通過的時(shí)候，定子和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不同，從而控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。具體實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)原理是當(dāng)定子中有三相交流電流過，就會(huì)產(chǎn)生定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是通過定子和轉(zhuǎn)子切割磁感應(yīng)方向決定的。如果產(chǎn)生的三項(xiàng)交流電的方向和產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一致，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向就為順時(shí)針方向，如果三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和通入電流逆時(shí)針的方向相同，那么三項(xiàng)交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。在不通電的時(shí)候，定子和轉(zhuǎn)子都是靜止的，當(dāng)通入三相交流電，定子和轉(zhuǎn)子就會(huì)按照所通入交流電的方向產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，即同向性。電磁感應(yīng)的原理是在通電的導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過來磁場(chǎng)的變化也會(huì)使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，這個(gè)電磁感應(yīng)的原理就是電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。定子上纏繞的線圈即繞組中通過三相交流電，如果是對(duì)稱的，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子接通后，由靜止變成切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)，如果不是對(duì)稱的，產(chǎn)生的電流也使轉(zhuǎn)子切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)，但是是以逆時(shí)針的方向運(yùn)動(dòng)。這個(gè)使轉(zhuǎn)子和定子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力稱為電磁力，當(dāng)力與方向相互結(jié)合后，產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，這個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩就作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的真正動(dòng)力。

只要控制好電機(jī)的真正點(diǎn)動(dòng)力電磁轉(zhuǎn)矩，就能控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)是整個(gè)工業(yè)控制中最基礎(chǔ)最常用的控制，小到一個(gè)散熱風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)，如控制正轉(zhuǎn)向室內(nèi)送風(fēng)，控制反轉(zhuǎn)向室外排風(fēng)，大到蒸氣機(jī)中汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)工作，都是通過電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，可見，控制好電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)就是控制了整個(gè)工業(yè)的核心。

2 PLC對(duì)三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

如前面所述，這個(gè)近代工業(yè)的開端是以蒸汽機(jī)為代表的用機(jī)器代替人力，蒸汽機(jī)中汽輪片的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過電動(dòng)機(jī)控制，同樣，在產(chǎn)品的生產(chǎn)中，機(jī)床的控制也需要用到電動(dòng)機(jī)。比如機(jī)床的工作需要使用主軸需要轉(zhuǎn)動(dòng)，也涉及到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，控制主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)正式電動(dòng)機(jī)。機(jī)床的工作平臺(tái)需要前進(jìn)和后退，使工件能夠在合適的位置進(jìn)行加工，機(jī)床的工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)也是通過電動(dòng)機(jī)來控制。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-停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路。

以前的電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制電路需要用繼電器系統(tǒng)，改進(jìn)的系統(tǒng)用PLC代替繼電器，同樣實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的功能。主要分為3個(gè)步驟：第一步，更改輸入輸出接線口，并畫出接線圖；第二步，部編寫梯形圖嗎，即控制正反轉(zhuǎn)的程序；第三步，接線，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的控制。

KM1是控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的線圈，KM2是控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的線圈。在輸入端，輸入有電源，不需要接電源，但是在輸出端沒有電源，需要接220 V的交流電。

梯形圖中，X1、X2和X3分別代表3個(gè)按鈕，Y1、Y2分別代表繼電器的KM1和KM2。

3 結(jié)語

電動(dòng)機(jī)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用?；赑LC控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、參數(shù)設(shè)計(jì)置靈活等優(yōu)點(diǎn)。該文闡述了用PLC控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的原理，及硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。其內(nèi)容主要包括I/O地址分配、梯形圖。該文設(shè)計(jì)過程中使用了16位移位寄存器，大大簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，使程序更間湊，方便了設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中表明此設(shè)計(jì)是合理有效的。

參考文獻(xiàn)

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