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江苏海事职业技术学院2011届专科毕业设计摘要 船舶在停泊时,受到风力、水力以及船体摇摆时的惯性力的作用,锚机和系缆设备为了平衡这些力,使船舶安全地停泊在水面或系泊于码头、浮筒上,此外还要作为船舶靠离码头的辅助设备,因此对锚机和系缆设备的电力拖动与控制应有具体要求。交流三速锚机在船舶上的应用较为广泛，但大多数采用老装置，显然不能满足社会生产发展的需要，人们对控制设备提出新的要求，要求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠。随着计算机技术的发展，可编程控制器的诞生，并在电气控制系统中得到很好的应用，使电气设备的能耗和可靠性得到了进一步提高。关键字: PLC 工业控制 继电器 电动机 锚机 故障分析Abstract Along with the progress of the development and science technique of productivity, people to use control equipments continuously put forward new of request, request the equipments be getting inner general use, vivid, inconstancy, economy, credibility, that kind of fix connect line of old equip obviously cant satisfy this kind of demand. Electronics and integration manufacturing technique of continuously development and control theories of continuously perfect, especially calculator technique of development make auto control equip fly soon development, under programmable controller this kind of circumstance birth, and get in the electricity the control the system good application, exaltation the utilization of electricity equipments.Keyword: PLC Industry control Anti-interference AC-motor Windlass Failure analysis.1 引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，PLC的应用也就成为了一个热点问题2 PLC基础知识2.1 PLC定义 PLC = Programmable Logic Controller，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。2.1 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。3 PLC的应用领域 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，使用情况主要分为如下几类：3.1 开关量逻辑控制 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。3.2 工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3.3 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。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机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3.4 数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。4 PLC在锚机控制中的应用4.1 PLC应用的必要性4.1.1 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。4.1.2 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易4.2 可编程序控制器的基本特点 可编程序控制器（）是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。的工作原理框图如图所示：扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。采用软件编制程序来实现控制要求。编程时使用的各种编程元件，它们可提供相当多个常开触点和常闭触点。这使得整个控制系统大为简单，只须外部端子上接上相应的输人输出信号线即可，并能在生产工艺流程改变或生产设备更新时，不必改变的硬设备，只要改变程序即可。能在线修改程序，也能方便地扩展点数。结构紧密，体积小巧，易于装人机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。4.3 继电器-接触器控制的三速锚机控制系统4.3.1 控制线路工作原理如图1所示的是交流三速电动起锚机控制线路，其主要利用辅电路中的接触器、继电器电磁线圈电路，同时利用接触器的常开触头的吸合来控制主电路中 电 动机的正反、低速、中速和高速运转。主电路 FC是正转功能接触器，通电时起锚；ZC是反转功能接触器，通电时抛锚。1C是低速状态接触器，通电时电动机低速运行，同时联锁触头使2C、3C、4C线圈失电；2C、4C是中速接触器，通电时2C、4C线圈得电，使交流电机处于星形接法下运行；3C是高速接触器，通电时使电机内4极独立绕组得电，电机在高速状态下运行，同时，其联锁触头使2C、4C线圈失电。辅电路 起锚第一档：LK7闭合，ZDC线圈得电，打开电磁制动器；LK3闭合，方向接触器FC得电，FC常开触头闭合；LK4闭合，1C得电，1C常开触头闭合，通电起锚，电机低速运行。起锚第二档：LK7闭合，ZDC线圈得电，打开电磁制动器；LK3闭合，方向接触器FC得电，FC常开触头闭合；LK闭合，中速接触器4C得电，其常开触头闭合，然后2C得电，其常开触头接通，通电起锚，中速运行，此时电机绕组的接法为双星形。1C与2C、4C之间采用互锁。此时时间继电器1SJ通电，为高速运行做准备。起锚第三档：锚机从中速到高速档运行时，要求平稳过渡，故设有时间继电器1SJ。当控制器板到第三档时，LK7闭合，ZDC线圈得电，打开电磁阀；LK3闭合，方向接触器FC通电，其常开触头闭合；LK6闭合，因为中速运行时1SJ通电，1SJ延时闭合开关闭合，3C接通，其常开触头打开，同时使2C、4C断电，电动机告诉绕组通电，电机高速运转，起锚，同时2SJ通电，其延时触头打开，使过流继电器GLJ线圈得电。电机是不能直接从高速启动的，是经过1SJ延时后，3C通