三相异步电机的PLC控制

-.z.工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称三相异步电机的PLC控制学院继续教育学院专业班级电气工程及其自动化姓名学号毕业设计(论文)的主要容及要求：1.毕业设计课题的具体工作容〔包括原始数据、技术要求、工作要求等〕阐述电动机的分类、开展状况及未来；2.阐述电动机的工作原理；3.阐述电动机保护机器装置；4.PLC根底及三相异步电机的PLC控制。指导教师签字：-.z.摘要三相异步电动机的应用非常广泛，它具有机构简单、传动效率高、控制方便、运行可靠、易于维修、本钱低的优点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域。本文主要介绍了三相异步电动机技术开展及现状、工作原理及对它的PLC控制，设计了2个三相异步电动机的PLC控制电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制。与传统的继电器控制相比，PLC控制具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。本文还介绍了电动机的保护及装置，着重介绍了电动机的部保护装置和外部保护装置两种。此外，本文在电动机的运行维护方面也作了深入的介绍和研究，为准确判断电机的故障提出了相应的处理方案，以保证电动机及传动设备的正常运行。关键词：三相异步电动机；工作原理；PLC控制电路；保护装置；故障处理AbstractThree-phaseasynchronousmotoriswidelyused.Ithassimplemechanism,hightransmissionefficiency,convenientcontrol,reliableoperation,easytorepair,andlowcostadvantages,coveringalmostallareasofindustrialandagriculturalproductionandhumanlife.Thispapermainlyintroducesthethree-phaseasynchronousmotortechnologydevelopmentandthestatusquo,workingprincipleandthePLCcontrol,designthetwothree-phaseasynchronousmotorandaPLCcontrolcircuit,respectively,thethree-phaseasynchronousmotorpositiveinversioncontrolandtwomotorsequencestartinginterlockcontrol.paredwiththetraditionalrelaycontrol,PLCcontrolhastheadvantagesofhighspeed,highreliability,strongfle*ibilityandsoon.Thispaperalsointroducestheprotectionandthedeviceofthemotor,andemphaticallyintroducestheinternalprotectiondeviceandthee*ternalprotectiondeviceofthemotor.Inaddition,thispaperalsomakesathoroughintroductionandResearchontheoperationandmaintenanceofthemotor,andputsforwardthecorrespondingtreatmentplanfortheaccuratejudgmentofthemotor,soastoensurethenormaloperationofthemotorandthetransmissionequipment.Keywords:Threephaseasynchronousmotor，workingprinciple，PLCcontrolcircuit，protectiondevice，faulthandling目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1电动机分类11.2电动机技术开展现状及未来11.3PLC技术的开展3第二章三相异步电动机的工作原理42.1三相异步电动机的根本构造42.2三相异步电动机的工作原理52.3三相异步电动机的工作过程52.4三相异步电动机的接线图92.5异步电动机的用途及主要系列12第三章三相异步电动机的PLC控制143.1PLC根底143.2三相异步电动机的PLC控制16第四章电动机的保护及其装置214.1安装在电动机部的保护装置214.2安装在电动机外部的保护装置21第五章电动机的运行维护255.1电动机启动前的准备255.2启动时应注意的问题255.2电动机运行时的监视264.2电动机的定期检查和保养274.2对电动机轴电流的分析及防28结论31TOC\o"1-3"\h\u参考文献32致33-.z.第一章绪论1.1电动机分类电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。1、根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2、电动机按构造及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。3、电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。4、电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电开工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。5、电动机按转子的构造可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。6、电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。1.2电动机技术开展现状及未来电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的开展而开展的，反过来，电动机的开展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的根本构造变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能、经济指标等方面也都有了很大的改良和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的开展，在一般旋转电动机的理论根底上又开展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好准确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的开展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的开展，特别是精细机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动、制动、正反转以及调速精度与围等静态特性和动态响应方面提出了新的、更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器〔又称整流子〕，使得他的故障率较高。同时直流电动机的使用环境也受到了限制〔如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用〕，其电压等级、额定转速、单机容量的开展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的开展，半导体交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的开展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速围宽、稳态精度高、动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良、维修费用低等优点，它将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。经历了100多年的技术开展，电动机自身的理论根本成熟。随着电工技术的开展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的开展注入了新的活力。

未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续开展。一批"巨无霸’电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人眼前。1.3PLC技术的开展三相异步电动机运行的环境不同，所以造成其故障的发生也很频繁，所以要正确合理的利用它。要合理的控制它。我研究的这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的根底上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，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，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在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。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化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平安可靠和比拟完善的解决方案，适合于当前工业，企业对自动化的需要。进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛开展，极推动了PLC的开展，使得PLC的功能日益增强，目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业，企业。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它开展日新月异，大大超过其出现时的技术水平，它不但可以很容易的完成逻辑，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化控制。特别是超大规模集成电路的迅速开展以及信息，网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛的运用于众多行业。第二章三相异步电动机的工作原理2.1三相异步电动机的根本构造三相异步电动机由定子和旋转的转子两个重要局部组成，定子和转子之间由气隙分开。图2-1为三相异步电动机构造示意图。(a)外形图；(b)部构造图图2-1三相异步电动机构造示意图2.1.1定子定子主要由定子铁心、定子绕组、机座三局部组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心圆周上有许多均匀分布的槽，槽嵌放定子绕组，如图2-2所示。图2-2三相异步电动机的定子2.1.2转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围外表冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。2.2三相异步电动机的工作原理图2-3为三相异步电动机工作原理示意图。图中用一对磁极来进展分析。当向三相定子绕组过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开场时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向根本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。图2-3三相异步电动机工作原理图2.3三相异步电动机的工作过程2.3.1三相异步电动机的起动三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。1、直接起动：直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进展起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进展直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。2、降压起动：通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有下面三种。(1)Y-△降压起动：这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。图2-4Y-△降压起动控制线路图2-4是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形构造，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开场稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为〔2-1〕采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为：〔2-2〕则：〔2-3〕由式〔2-3〕可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。以上分析说明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。(2)自耦变压器降压起动：这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。2.3.2三相异步电动机的制动三相异步电动机脱离电源之后，由于惯性，电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来,但有些生产机械要求能迅速而准确地停车，则就要求对电动机进展制动控制。电动机的制动方法可以分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现；电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。1、能耗制动：正常运行时，将QS闭合，电动机接三相交流电源起动运行。制动时，将QS断开，切断交流电源的连接，并将直流电源引入电机的V、W两相，在电机部形成固定的磁场。电动机由于惯性仍然顺时针旋转，则转子绕阻作切割磁力线的运动，依据右手螺旋法则，转子绕组中将产生感应电流。又根据左手定则可以判断，电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用，由于该力矩与运动方向相反，称为制动力矩，该力矩使得电动机很快停转。制动过程中，电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中，会引起电机发热，所以一般需要在制动回路串联一个大电阻，以减小制动电流。这种制动方法的特点是制动平稳，冲击小，耗能小，但需要直流电源，且制动时间较长，一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。2、反接制动：反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场换向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源，如图2-5所示。显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。(a)接线图；(b)原理图图2-5反接制动示意图正常运行时，接通KM1，电动机加顺序电源U—V—W起动运行。需要制动时，接通KM2，从图可以看出，电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W，该电源产生一个反向的旋转磁场，由于惯性，电动机仍然顺时针旋转，这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断，再根据左手定则判断转子的受力F。显然，转子会受到一个与其运动方向相反，而与新旋转磁场方向一样的制动力矩，使得电机的转速迅速降低。当转速接近零时，应切断反接电源，否则，电动时机反方向起动。反接制动的优点是制动时间短，操作简单，但反接制动时，由于形成了反向磁场，所以使得转子的相对转速远大于同步转速，转差率大大增大，转子绕组中的感应电流很大，能耗也较大。为限制电流，一般在制动回路中串入大电阻。另外，反接制动时，制动转矩较大，会对生产机械造成一定的机械冲击，影响加工精度，通常用于一些频繁正反转且功率小于10kW的小型生产机械中。3、回馈发电制动：回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于*种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比方在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。2.4三相异步电动机接线图三相异步电机接线图:三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。一头叫做首端，另一头叫末端。规定第一相绕组首端用D1表示，末端用D4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用D3和D6来表示。这六个引出线头引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1～D6的标记，见图2-6(1)。三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来，即将D4、D5、D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流电源，即将D1、D2、D3分别接入A、B、C相电源，如图2-6〔2)所示。而三角形接法则是将第一相绕组的首端D1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一相电源；第二相绕组的首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源；第三相绕组的首端D3与第二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。即在接线板上将接线柱D1和D6、D2和D4、D3和D5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源，如图2-6(3)所示。一台电动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进展，可以从电动机铭牌上查到。三相定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端D4、D5、D6倒过来作为首端，而将D1、D2、D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将产生接线错误。如果接线盒中发生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动，长时间通电造成启动电流过大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电动机绕组，或造成电源短路。图2-6三相电机接线图电机接线图，如图2-7：图2-7电机接线图电机y接时，接线盒连接片的连接方式如图2-8：

图2-8电机y接时，接线盒连接片的连接方式电机角接时，接线盒连接片的连接方式如图2.9：

图2-9电机角接时，接线盒连接片的连接方式在承受一样电压及一样线径的绕组线圈中，星型接法比三角型接法每相匝数少根号3倍(1.732倍)，功率也小根号3倍。成品电机的接法已固定为承受电压380V，一般不适宜更改。只有三相电压级别与正常380V不同时才改变接法，如三相电压220V级别时，原三相电压380V星型接法改为三角型接法就能适用；如三相电压660V级别时，原三相电压380V三角型接法改为星型接法就能适用，其功率不变。一般小功率电机是星型接法，大功率的是三角接法。额定电压下，应该使用三角形连接的电动机，如果改成星形连接，则属于降压运行，电动机功率减小，启动电流也减少。额定电压下，应该使用星形连接的电动机，如果改成三角形连接，则属于超压运行，是不允许的。大功率电机(三角型接法)起动时的电流很大，为了减少起动电流对线路的冲击，一般采用降压起动，原三角型接法运行改为星型接法起动就是其中一种方法，星型接法起动后转换回三角型接法运行。2.5三相异步电动机的用途及主要系列2.5.1三相异步电动机的用途三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，是有着众多优点：构造简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、巩固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性缺点：功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，功率因数总小于1。2.5.2三相异步电动机的主要系列在三相电动机的外壳上，钉有一块牌子，叫铭牌。铭牌上注明这台三相电动机的主要技术数据，是选择、安装、使用和修理〔包括重绕组〕三相电动机的重要依据，铭牌的主要容如下。1、型号：国产中小型三相电动机型号的系列为Y系列，是按国际电工委员会IEC标准设计生产的三相异步电动机，它是以电机中心高度为依据编制型号谱的，如Y-200L2-6机电混合桥电机型号。2、额定功率：额定功率是指在满载运行时三相电动机轴上所输出的额定机械功率，用表示，以千瓦〔kW〕或瓦〔W〕为单位。3、额定转速：额定转速表示三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，用nN表示，一般是略小于对应的同步转速n1。如n1=1500r/min，则nN=1440r/min。绝缘等级：绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它说明三相电动机允许的最高工作温度。F级可长期承受155℃，按电机实际运行最高环温40℃计算，则电机允许工作温度为：F级时≤145℃〔环温40℃+温升105〕＜155℃。5、电机的工作制：电机的工作制是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种，机电混合桥所使用的电机工作制是S1。S1、连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以到达热稳定。6、接法：三相电动机定子绕组的连接方法有星形〔Y〕和三角形〔△〕两种。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意改变接法，否则会损坏三相电动机。7、防护等级：防护等级表示三相电动机外壳的防护等级，其中IP是防护等级标志符号，其后面的两位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越大，防护能力越强，如IP55中第一位数字“5〞表示防尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响电机的正常工作。第二位数字“5〞表示防止喷射的水侵入防止来自各方向喷嘴射出的水进入电机造成损害。第三章三相异步电动机的PLC控制3.1PLC根底3.1.1PLC的定义可编程逻辑控制器，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。3.1.2PLC与继电器控制的区别1、控制方式：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极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存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2、控制速度：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。3、延时控制：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。3.1.3PLC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。输入采样完毕后，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展逻辑运算，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但凡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，输入过程影像存放器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像存放器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。(三)输出刷新阶段：当扫描用户程序完毕后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区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。3.1.4PLC的应用目前，PLC在国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如下几类。1、开关量的逻辑控制：这是PLC最根本、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机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制：过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。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。5、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拟，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。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的开展，工厂自动化网络开展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.2三相异步电动机的PLC控制3.2.1三相异步电机的正反转控制在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了防止误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反〞和“正-反-停〞两种控制电路。图3-1正反转继电器控制图图3-2I/O接线图图3-3梯形图指令程序：地址指令数据0000LD 00010001OR05000002AND-NOT00000003AND-NOT05010004OUT05000005LD00020006OR 05010007AND-NOT00000008AND-NOT05000009OUT05010010END(01)PLC控制的工作过程的分析：按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停顿正转按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转3.2.2两台电动机顺序起动联锁控制在装有多台电动机的生产机械上，有时必须按一定的顺序起动电动机，才能满足工作的需要。例如*个设备要求:“必需首先起动甲电动机，然后才能起动乙电动机，当甲电动机停顿后，乙电动机自动停顿〞。这种要求可采用下面的控制线路来实现。图3-4顺序启动继电器控制图图3-5I/O接线图图3-6梯形图指令程序地址指令数据0000LD00000001OR05000002AND-NOT00010003OUT05000004LD00020005OR05010006AND05000007AND-NOT00030008OUT05010009END(01)PLC控制的工作过程的分析：按下M1的起动按钮SB1,输入继电器0000动合触点闭合,输出继电器0500线圈接通并自锁,接触器KM1得电吸合,电动机M1起动运转;同时连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点闭合,为起动电动机M2作准备。可见,只有电动机M1先起动,电动机M2才能起动。这时如果按下M2的起动按钮SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,接触器KM2得电吸合,电动机M2起动运转。按下M1的停顿按钮SB2，0001动断触点断开，使0500线圈失电，并且由于连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点的断开，使得0501线圈同时失电，两台电动机都停顿运行。假设只按下M2停顿，按钮SB4时，0003动断触点断开；使得0501线圈失电，M2停顿运行，而M1仍运行。3.3三相异步电动机使用PLC控制优点本文设计就对三相异步电动机的正反转控制，顺序起动等系统进展了设计，还有其它的像制动和调速控制在这里我就没有设计，其实主电路都是一样的，就控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的：不易老化，设备简单，构造合理，便于控制价格廉价等。plc的通用性可靠性检修快速性平安性是非常强大的，所以用其控制是非常方便的。第四章电动机保护及其装置根据保护装置的装设部位分为两大类：1.安装在电动机部的保护装置；2.安装在电动机外部的各种保护装置。4.1安装在电动机部的保护装置4.1.1温度保护及装置〔1〕双金属盘式温度保护器。这种温度保护器通常装在电动机端盖上，其体积和触头的电流容量一般都较大，外壳用酚醛塑料制成。双金属盘式温度保护器不但对温度敏感，而且对电流也敏感，因此它具有更全面的保护功能。〔2〕嵌入式温度保护器。这种温度保护器通常装在电动机绕组中、绕组外表或绕组端面上，与电动机绕组一起进展浸渍处理。嵌入式温度保护器具有体积小、灵敏度高、可靠性好等优点，常用于各类小容量电动机的直接保护。〔3〕热断式温度保护器。这种温度保护器是一次性动作的热保护器。由于感温材料融化后不能复原，所以这种保护器只能一次性使用，它通常装在电动机的外壳上。正温度系数热敏电阻式温度保护器。这类温度保护器是一种对温度敏感的新型半导体元件〔简称PTC〕，即通称的热敏电阻。为准确反响电动机绕组的温度，通常在电动机制造时将其埋设在定子绕组中，导线绑扎后有电动机接线盒引出。此外，热敏电阻也可用于检测电动机断相温度信号，实现断相保护。4.2安装在电动机外部的保护装置4.2.1过载热保护及装置通常，交流电动机的故障主要是定子绕组损坏造成的。这些绕组的损坏大多是电动机过载引起的。电动机过载运行时，会出现电流增加，绕组过热现象。如果时间过长，就会损坏绝缘。过载热保护装置的功能就是在电动机过载情况下，及时切断电源，限制电动机过热时间，防止绝缘损坏。其保护原理是通过热效应元件对电动机过载时增大的电流灵敏反响而发生动作，以断开电路。常用的有双金属片热继电器和空气断路器。其中热继电器纯属过载热保护装置，只起过载热保护，对短路、欠电压等不具备保护功能；空气断路器的保护功能较多，可同时起电流过载热保护、短路保护、欠电压保护等多种功能。4.2.2过载电流保护及装置〔1〕用于小电流过载保护时，造成电动机不能充分发挥其过载能力。这是因为，感应式继电器的动作电流最长延迟时间只有60s，而实际上电动机在过载20%的情况下至少能完全运行20min。〔2〕过载电流保护装置与电动机之间无直接的热联系，当造成绝缘损坏的主要危险—过热—不是由电流过大所引起的，而是由通风不良、机械损耗增大等原因引起的，过载电流保护无效。4.2.3漏电保护及装置当人体可能触及的电动机漏电时，保护装置以人体接触的平安电压值或流过人体的平安电流值为基准，，自动及时切断电源，以保护人身平安，这种保护称为电动机的漏电保护。在中性点直接接地的低压电网中，为提高接地保护的保护效果，可在电动机的电源侧装设漏电开关〔漏电保护器〕。当电动机发生碰壳故障时，漏电开关立即动作，切断电源，从而壳防止人身触电。4.2.4短路保护及装置〔1〕对于单台电动机，熔体的额定电流〔IRe〕应大于或等于电动机额定电流〔In〕的1.5-2.5倍，即IRe≥(1.5-2.5)In。电动机轻载起动时间较短时，系数可取1.5；带负载起动、起动时间较长或起动频繁时，系数可取2.5.〔2〕对于多台电动机，熔体的额定电流〔IRe〕应大于或等于最大一台电动机额定电流〔In,ma*〕的1.5-2.5倍加上同时使用的其他电动机额定电流之和〔∑In〕，即IRe≥(1.5-2.5)In,ma*+∑In。〔3〕熔断器的额定电压和额定电流不应小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流，熔断器的型式随线路要求和安装条件而定。4.2.5缺相保护及装置〔1〕利用灯光信号报警装置或双刀开关对三相异步电动机进展缺相保护。由于三相异步电动机的缺相运行大多是一相熔断器熔断造成的，所以在条件简陋而又有值班人员经常值班的场合，给每一项熔断器并联一只小红色灯泡，就可及时发现一相断线故障。这种方法只能反映熔断器熔断所引起的缺相运行，而不能反映其他原因造成的断相故障。此外，由于灯泡只能给出故障信号，不能产生保护动作，所以值班人员必须经常注意监视。〔2〕利用欠电流继电器对三相异步电动机进展缺相保护。在电动机的每相线路中个串联一个欠电流继电器，分别流过三相线电流。当电动机正常运行时，三个继电器的常开触点全部接通。当*相发生断线故障时，串联在该相的欠电流继电器就因失电而动作，断开接触器的线圈电路，电动机脱离电源，于是电动机停转。这种保护方案具有动作准确、可靠的优点，其缺点是继电器线圈长期通过电动机的工作电流，而且当电动机容量较大时，还需要配用电流互感器，因而费用较高。但对一些重要的生产机械或科研设备来说，采用欠电流继电器来保护电动机，还是很适宜的。

〔3〕带缺相保护装置的热继电器。其构造特点是在普通热继电器构造的根底上增加了一个差动机构，该继电器即可对三相均衡过载起保护作用，又可对缺相运行起保护作用。4.2.6欠压保护及装置电动机的转矩、定子电流与电压有着密切关系。当电源电压上下波动时，电动机的电磁转矩和定子电流相应发生变化。与过电压相比，电动机欠电压运行的危害更大，电磁转矩与电压平方成正比地减少，导致电动机的转速下降，温升增高，严重时导致电动机闷车。通常，500V以下低压电动机多采用空气断路器作为欠压保护装置。当电压低于*一整定值时，空气断路器的欠压脱扣器便动作，使电动机的主电路断开。此外，也可采用接触器自锁控制线路来防止电动机欠压运行当线路电压下降到一定值〔一般为额定电压的85%左右〕时，接触器线圈的两端电压也同样下降到该值，从而使接触器线圈的磁通减弱，产生的电磁引力减少。当电磁吸力减少到小于反作用弹簧的拉力时，动铁芯被迫释放，带动着主触头、自锁触头同时断开，自动切断主电路和控制短路，于是电动机失电停转，从而到达欠压保护的目的。4.2.7失压保护及装置当电网由于*种原因而突然停电时，电源电压下降为零，电动机停转，生产机械也随之停转。一般情况下，生产机械的操作人员不可能及时拉开电源开关。如果不采用失压保护措施，当电网故障排除，电源恢复供电时，电动机便会自行运作，从而生产机械也随之转动，此时很可能造成人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此，电动机应有失压〔零压〕保护电器。在电动机的电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。当电网停电时，接触器和中间继电器中的电流消失，电磁吸力减小为零，动铁芯释放，触头复位，从而切断主电路和控制短路的电源。当电网恢复供电时，假设不重新按下起动按钮，则电动机就不会自行起动。这样，就到达了对电动机的失压〔零压〕保护的目的。第五章电动机的运行维护5.1电动机启动前的准备为了保证电动机正常平安地启动，一般启动前应作好下述准备：〔1〕检查电源是否有电，电压是否正常，假设电源电压过高或过低，都不宜启动。〔2〕启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、结实等。〔3〕熔丝规格大小是否适宜，安装是否结实，有无熔断或损伤。〔4〕电动机接线板上接头有无松动或氧化。〔5〕检查传动装置，如皮带轻紧是否适宜，连接是否结实，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。〔6〕传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。〔7〕检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。〔8〕搬开电动机周围的杂物并去除机座外表灰尘、油垢等。〔9〕检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。〔10〕对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。5.2启动时应注意的问题〔1〕接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。〔2〕启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，假设有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。〔3〕利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。〔4〕同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。〔5〕启动时，假设电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向5.3电动机运行中的监视电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或防止故障的发生。5.3.1监视电动机的温度电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的上下是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：〔1〕凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。〔2〕在电动机外壳上滴2-3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。〔3〕判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。5.3.2监视电动机的电流一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进展监视。假设电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。5.3.3监视电动机的电压电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进展监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。5.3.4注意电动机的振动、响声和气味电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。假设发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进展检查修理。5.3.5注意传动装置的检查电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进展调整。5.3.6注意轴承的工作情况电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。假设轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。5.3.7注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于*一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。5.4电动机的定期检查和保养为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进展定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养工程如下：〔1〕及时去除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。〔2〕经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。〔3〕定期测量电动机的绝缘电阻，假设使用环境比拟潮湿更应经常测量。〔4〕定期用煤油清洗轴承并更换新油〔一般半年更换一次〕，换油时不应上满，一般占油腔的1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗干净的杂质，从另一面挤出来。〔5〕定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。〔6〕绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因枯燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的枯燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电局部与机壳等不应带电的金属局部相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身平安。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。〔7〕除了按上述几项容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进展一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底去除电动机外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。〔8〕轴电流的防针对轴电流形成的根本原因，正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜存，起到绝缘作用。对于较低轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流.加到一定数值时，尤其电动机启动时，轴承润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴金属接触点，该金属接触点很小，这些点电流密度大，瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔轴承合金碾压力作用下飞溅，轴承外表上烧出小凹坑。一般转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金高，通常表现出来病症是轴承外表被压出条状电弧伤痕。一般在现场采用如下防措施:在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。为防止磁不平衡等原因产生轴电流.往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，以切断轴电流的回路为了防止其他电动机导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。一般通过以上处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比拟明显，尤其对高压电动机轴电流的防效果好，