第一篇：三相異步電動機的原理與應(yīng)用的研究的論文
三相異步電動機的原理與應(yīng)用的研究 一、三相異步電動機的工作原理
1.1 三相異步電動機的工作原理
對稱三相交流電流通入對稱三相繞組時，便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個瞬間進行分析。
當(dāng) =0°時，U相電流達到正最大值，電流從首端U1流入，用 表示，從末端U2流出，用⊙表示；V相和W相電流均為負，因此電流均從繞組的末端流入，首端流出，故末端V2和W2應(yīng)填上，首端V1和W1應(yīng)填上⊙，合成磁場的軸線正好位于U相繞組的軸線上。
當(dāng) =120°時，V相電流為正的最大值，因此V相電流從首端V1流入，用 表示，從末端V2流出，用⊙表示。U相和W相電流均為負,則U1和W1端為流出電流，用⊙表示，而U2和W2為流入電流，用表示，此時合成磁場的軸線正好位于V相繞組的軸線上，磁場方向已從 =0°時的位置沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)了120°。
當(dāng) =240°和 =360°時，合成磁場的位置。當(dāng) =360°時，合成磁場的軸線正好位于U相繞組的軸線上，磁場方向從起始位置逆時針方向旋轉(zhuǎn)了360°，即電流變化一個周期，合成磁場旋轉(zhuǎn)一周。
由此可見，對稱三相交流電流通入對稱三相繞組所形成的磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)的方向從U→V→W，正好和電流出現(xiàn)正的最大值順序相同，即由電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。
如果三相繞組通入負序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→W→V。通過圖解法分析可知，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向也為U→W→V。綜上分析可知，三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原則是：
(1)三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為異步轉(zhuǎn)速 且
n=60f/p 式中： f為電源頻率，單位為Hz； p為電機極對數(shù)。
(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流。
(3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的轉(zhuǎn)速不可能達到定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因為如果到達同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢和電流，也就不能產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子的電磁力。因此，異步電動機的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，即兩種轉(zhuǎn)速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。又因為異步電動機轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動機。
（4）異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序，因此，三相異步電動機的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可，即任意對調(diào)電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。二、三相異步電動機應(yīng)用研究
由于三相異步電動機的發(fā)展瞬猛，應(yīng)用非常廣泛，無論是在工廠內(nèi)、商業(yè)樓內(nèi)甚至居民樓內(nèi)都能見到他們的身影，假如沒有三相異步電動機工廠將無法運轉(zhuǎn)、商場將無法正常營業(yè)。通常所見的電動機在商場內(nèi)主要應(yīng)用形式供暖系統(tǒng)、空調(diào)器、排風(fēng)風(fēng)機、排煙風(fēng)機、消防系統(tǒng)、供水系統(tǒng)。介于文章篇幅的關(guān)系，本文就以著重談?wù)勅喈惒诫妱訖C在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用與研究。2.1三相異步電動機節(jié)能應(yīng)用
1.三相異步電動機在應(yīng)用中藥做到節(jié)能就要注意下面四點：
（1）選用節(jié)能型電動機：
Y系列電動機是全國統(tǒng)一設(shè)計的新系列產(chǎn)品,是國內(nèi)目前較先進的三相異步電動機。20世紀(jì)80年代中期即在全國推廣應(yīng)用。其優(yōu)點是效率高、節(jié)能、啟動性能好。而目前國內(nèi)許多老水泥企業(yè)仍大量采用JO2系列電動機,相比來說Y系列比JO2系列電動機效率提高了0?413%。因此用Y系列電動機取代舊式電動機勢在必行。
（2）合理選用電動機類型：
選擇電動機類型除了滿足拖動功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟運行性能。對于年運行時間大于3000h，負載率大于50%的場合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動機。與Y系列相比，其效率平均高3%，損耗降低20%一30%，雖然價格高于Y系列電動機，但從長期運行考慮，經(jīng)濟性還是明顯的。
同步電動機能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價格較高。隨著異步電動機制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。（3）合理選用電動機的額定容量：
國家三相異步電動機3個運行區(qū)域作了如下規(guī)定：負載率在70%-100%之間為經(jīng)濟運行區(qū)；負載率在40%-70%之間為一般運行區(qū)；負載率在40%以下為非經(jīng)濟運行區(qū)。若電動機容量選得過大，雖然能保證設(shè)備的正常運行，但不僅增加了投資，而且它的效率和功率因數(shù)也都很低，造成電力的浪費。因此考慮到既能滿足水泥廠設(shè)備運行需要，又能使其盡可能地提高效率，水泥企業(yè)一般負載率保持在60%一100%較為理想。對于負載率小于40%的三角形接法電動機可改為星型接法，以提高其效率。
（4）老式電動機的節(jié)能改造
1)更換電動機的外風(fēng)扇，將電動機的外風(fēng)扇改為節(jié)能型，對于不同型號的電動機，有對應(yīng)的節(jié)能型風(fēng)扇產(chǎn)品可供選用。主要用于單方向運轉(zhuǎn)的2極和4極電動機，改后可提高效率1.35%一2.55%。
2)采用磁性槽泥代替原來的槽楔，用磁性槽泥進行電動機節(jié)能改造后，可降低電動機的鐵芯損耗和附加損耗，提高效率，雖然啟動轉(zhuǎn)矩會下降10%-20%，但很適應(yīng)空載或輕載啟動的電動機改造。
2.2 三相異步電動機節(jié)能研究
1.目前在電機節(jié)能方面存在的主要問題（1）舊(淘汰)型電機的使用
我國20世紀(jì)七八十年代制造，六七十年代技術(shù)水平的J、JO、JO2系列及其相應(yīng)水平的派生電機，現(xiàn)在約占裝機容量的3%～5%，即約2 000萬kW，這些電機采用E級絕緣，體積較大，起動性能較差，效率較低。雖經(jīng)歷年改造，但目前我國的少數(shù)企業(yè)還在使用這類電機，如風(fēng)機、水泵、車床等使用的主機。另外，早期使用的Y系列電動機，經(jīng)過1～2次大修，性能變差，效率降低，本應(yīng)該淘汰，卻仍在使用。這類電機占裝機容量的15%～20%。
（2）電機負載率低
由于電動機選擇不當(dāng)，富裕量過大或生產(chǎn)工藝變化，使得電動機的實際工作負荷遠低于額定負荷，大約占裝機容量 30% ～ 40% 的電機在 30% ～50%的額定負載下運行，運行效率過低。如現(xiàn)在我國風(fēng)機的平均運行效率為 60%，水泵的平均運行效率只有 51%。
（3）電機電源電壓不對稱或電壓過低
由于三相四線制低壓供電系統(tǒng)單相負荷的不平衡，使得電動機的三相電壓不對稱，電機產(chǎn)生負序轉(zhuǎn)矩，增大電機運行中的損耗。另外電網(wǎng)電壓長期偏低，使得正常工作的電機電流偏大，因而損耗增大。三相電壓的不對稱度越大，電壓越低，則損耗越大。
（4）負荷調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速控制不當(dāng)
在調(diào)節(jié)風(fēng)機的風(fēng)量與水泵的流量等方面，還有些場合是采用擋板或閥門來調(diào)節(jié)，使得截流功率損耗大。許多設(shè)備還采用機械調(diào)速方法，而未采用電氣調(diào)速。此外，由于調(diào)速方法與負載的性質(zhì)、大小配合不好，轉(zhuǎn)速控制不當(dāng)，也使得調(diào)速過程中的損耗增大。
2.減少有功損耗以提高電動機效率
異步電動機的損耗分為有功損耗與無功損耗兩種，減少有功損耗，就能提高電動機的效率，從而達到節(jié)能的目的，這可以從兩個方面進行 在電機的設(shè)計、制造與改進方面對電機進行優(yōu)化設(shè)計與制造要做到：
(1)采用較薄的低損耗硅鋼片，減少電機的渦流損耗；加長電機鐵芯，用較多的硅鋼片達到減少磁密、降低鐵損的目的。
(2)采用較大截面的銅導(dǎo)線，縮短繞組端部長度，增大電機的滿槽率，達到減小導(dǎo)線電阻與定子電流、降低定子銅損的目的。
3.電動機的節(jié)能措施
電動機的節(jié)能方法和節(jié)能措施
(1)新購電動機，應(yīng)首先考慮選用高效節(jié)能電動機，然后再按需考慮其他性能指標(biāo)，以便節(jié)能電能。
(2)提高電動機本身的效率，如將電動機自冷風(fēng)扇?？稍谪摵珊苄』驊敉怆妱訖C在冬季時停用冷風(fēng)扇，有利于降低能耗。
(3)將定子繞組改線成星—三角形星混合串接繞組，按負荷大小轉(zhuǎn)換星形接法或三角形接法，有利于改善繞組產(chǎn)生的磁動勢波形及降低繞組工作電流，達到高效節(jié)能的目的。
(4)采油其他連續(xù)調(diào)速運行方式，如使用調(diào)速器、變極電動機、電磁耦合調(diào)速器、變頻調(diào)速裝置等。
(5)更換“大馬拉小車”電動機，電動機“大馬拉小車”除了浪費電能外，極易造成設(shè)備損壞。“小馬拉大車” 會損害電動機。另外，合理調(diào)整電動機配套使用，可使電動機運行在高效率工作區(qū)，達到節(jié)能的目的。
(6)合理安裝并聯(lián)低壓電容器進行無功補償，有效地提高功率因數(shù)，減少無功損耗，節(jié)約電能。
(7)從接火處通往電能表及通往電動機的導(dǎo)線截面應(yīng)滿足再流量，且導(dǎo)線應(yīng)盡量縮短，減小導(dǎo)線電阻，降低損耗。
第二篇：三相異步電動機論文,doc.deflate
三相異步電動機維修及故障排除
XXX（學(xué)號：XXXXXXXX）
（XXXX學(xué)院XXX系XXX，內(nèi)蒙古 呼和浩特（010022））
指導(dǎo)教師：XXX 摘要：
介紹三相異步電動機的結(jié)構(gòu)特點及損壞情況，根據(jù)近幾年在三相異步電動機檢修中的經(jīng)驗，總結(jié)出三相異步電動機的檢修方法及在試運轉(zhuǎn)試驗中常見的幾種故障及排除方法。
關(guān)鍵詞：三相異步電動機；檢修；定子繞組；單相運行的原因
概況
經(jīng)過摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗，目前為止三相異步電動機的檢修質(zhì)量和判斷故障點的速度都得到了很大的提高，得到了廣大客戶的認(rèn)可。三相異步電動機又叫感應(yīng)電動機，它是一種結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、使用和維護方便、運行可靠的電動機，它主要是：由定子和轉(zhuǎn)子組成。目前絕大多數(shù)動力設(shè)備，如機床、起重設(shè)備、運輸機械、鼓風(fēng)機、各種泵類以及日常生活中的電扇、醫(yī)療設(shè)備等裝置中廣泛應(yīng)用。三相異步電動機要定期檢修，方能保證可靠運行。它的檢修有一般維修，也有恢復(fù)性大修。隨著使用年限的增長，使用數(shù)量的增多，損壞情況也不斷增加，恢復(fù)性大修數(shù)量也逐年上升。結(jié)構(gòu)特點及損壞情況
三相異步電動機是由固定部分—定子和轉(zhuǎn)動部分—轉(zhuǎn)子組成的，定子與轉(zhuǎn)子之間留有相對運動所必須的空氣隙。定子是電動機的靜止部分，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部件組成。定子鐵心它作為電動機的磁路，一般由0.35～0.5mm的硅鋼片疊壓而成，鋼片的表面涂有絕緣漆，內(nèi)圓表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組。定子繞組的作用是通入三相交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通常繞組是用高強度漆包線繞制成各種型式的線圈，嵌入定子槽內(nèi)。機座是固定定子鐵心和定子繞組，并以兩個端蓋支承轉(zhuǎn)子，同時起到保護整個電動機和發(fā)散電動機運行中所產(chǎn)生熱量的作用。轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、端蓋等部件組成。轉(zhuǎn)子鐵心它作為電動機的磁路是由0.35～0.5mm的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組用以切割定子磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸用以傳遞轉(zhuǎn)矩，支撐轉(zhuǎn)子的重量，一般由鋼及合金經(jīng)過機械加工而成。端蓋一般為鑄鐵件裝在機座的兩側(cè)，起支撐轉(zhuǎn)子的作用。三相異步電動機主要有下面幾種損壞情況。
1.1滾動軸承安裝不正確造或潤滑脂不合適，造成軸和軸承發(fā)生磨擦，使軸磨損嚴(yán)重而損壞。
1.2定子繞組損壞。主要原因是電機過載、匝間、相間、短路、對地擊穿等造成定子繞組損壞。
2三相電動機的定期檢修
為了避免和減少三相異步電動機突然損壞事故，三相異步電動機需要定期保養(yǎng)和檢修。如遇有電動機過熱和定子繞組絕緣太低時，須
緣的材料。75kW以下的定子繞組更換大多采用B級絕緣。漆包線，槽絕緣、槽楔、絕緣套管、引接線及浸漬漆等均需采用B級絕緣的材料。電機更換繞組的原則是：按原樣修復(fù)，尤其是線圈匝數(shù)不可隨意變動，匝數(shù)變化將明顯影響電機的主要性能，線徑則只要接近原總面積即可，繞組形式、線圈跨距也不要變動。
2.3總裝和檢查性試驗。在完成定、轉(zhuǎn)子的修理后，備好合格的軸承、軸套、密封圈等即可進行總裝。裝配完成后用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動應(yīng)均勻、靈活，轉(zhuǎn)子應(yīng)有一定的軸向竄動量，其竄動量應(yīng)在檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)：完成總裝后再檢查一下直流電阻和絕緣電阻等，認(rèn)為電氣性能正常后，將三相異步電動機做耐壓實驗，最后進行試運轉(zhuǎn)觀察其電流、轉(zhuǎn)速、振動等有無異常。三相異步電動機的恢復(fù)性大修
繞組損壞的三相異步電動機，需進行恢復(fù)性大修。損壞情況一般是定子繞組發(fā)生對地、相間擊穿，線圈匝間短路，過載而造成繞組燒毀。均需更換定子線圈。定子繞組更換75kW以上的定子繞組更換大電動機的容kW/0.50.75/12/27.5/1015/2040/50·75/100180/200250/正常氣隙:m m/0.25/0.30/0.35/0.40/0.50/0.65/0.80/1.00//增大的氣隙/m m/0.40/0.50/0.65/0.65/0.80/1.00/1.25/1.50//正常氣隙:m m/0.30/0.35/0.50/0.65/0.80/1.00/1.25/1.50//增大的氣隙:m m/0.50/0.50/0.80/1.00/1.25/1.50/1.75。電動機單相運行產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施
保持輕載電流不變，第三相電流約增加1.2倍左右。//所以角型接線的電動機在單相運行時，其線電流和相電流不但隨斷線處的不同發(fā)生變化，而且還根據(jù)負載不同發(fā)生變化。//綜上所述，造成電動機單相運行的原因無非是以下的幾種原因造成的：
（1）環(huán)境惡劣或某種原因造成一相電源斷相。
（2）保險非正常性熔斷。
（3）啟動設(shè)備及導(dǎo)線、觸頭燒傷或損壞、松動，接觸不良，選擇不當(dāng)?shù)仍斐呻娫磾嘁幌唷?/p>
（4）電動機定子繞組一相斷路。
（5）新電機本身故障。
（6）啟動設(shè)備本身故障。
5其他常見的電機故障及排除方法
（1）通電后電動機不能轉(zhuǎn)動，但無異響，也無異味和冒煙。則檢電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點，如有則進行修復(fù)。
（2）通電后電動機不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷則說明可能缺一相電源或子繞組相間短路、定子繞組接地、定子繞組接線錯誤等原因。然后一一排除這些故障。首先檢查刀閘是否有一相未合好，電源回路是耐壓機、匝間試驗儀、電橋逐一排除查找出故障點。
光陰似箭，歲月如梭，不知不覺我即將走完大學(xué)生涯，回想這一路走來的日子，父母的疼愛關(guān)心，老師的悉心教誨，朋友的支持幫助一直陪伴著我，讓我漸漸長大，慢慢走向成熟。首先，我要衷心感謝一直以來給予我無私幫助和關(guān)愛的老師們，特別是我的導(dǎo)師XXX老師和班主任以及教過我的各位老師。謝謝你們這三年以來對我的關(guān)心和照顧，從你們身上，我學(xué)會了如何學(xué)習(xí)，如何工作，如何做人。再次，我還要認(rèn)真地謝謝我身邊所有的朋友和同學(xué)，謝謝你們，你們對我的關(guān)心幫助和支持是我不斷前進的動力之一，我的大學(xué)生活因為有你們而更加精彩。最后，我要感謝我的父母及家人，沒有人比你們更愛我，你們對我的關(guān)愛讓我深深感受到了生活的美好，謝謝你們一直以來給予我的理解、鼓勵和支持，你們是我不斷取得進步的永恒動力。
XX系
20XX年X月X日
第三篇：三相異步電動機的PLC控制論文
成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
摘要
PLC在三相異步電動機控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比具有速度快，可靠性高，靈活性強，功能完善等優(yōu)點。長期以來，PLC始終處于自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。本文設(shè)計了2個三相異步電動機的PLC控制電路，分別是三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優(yōu)點，可作為高校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的控制技術(shù)的參考，也可作為工業(yè)電機的自動控制電路。
關(guān)鍵詞：PLC;三相異步電動機;繼電器 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
Abstract
PLC in the three-phase asynchronous machine controls application compares with the traditional black –white control, has the control speed to be quick, the main battlefield, has provided the very reliable control application for various automation control device it can provide safe reliable and the quite perfect solution for the automated control application, suits in the current industrial enterprise to the automated need.This paper designs a three-phase asynchronous motor, 2 of PLC control circuit, which is of positive &negative three-phase asynchronous motor control and two motor starting interlocks control, and the sequence of traditional relay control, control speed, high reliability and flexibility, as college students' learning PLC control technology, but also can be used as reference for the automatic control of industrial electrical circuit.Key words：PLC;Three-phase asynchronous machine;relay 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
目錄
第一章 三相異步電動機基礎(chǔ).................................................1
第一節(jié) 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu).......................................1 第二節(jié) 三相異步電動機的工作原理.......................................1 第三節(jié) 三相異步電動機的幾個工作過程的分析.............................2 第二章 PLC基礎(chǔ)...........................................................6
第一節(jié) PLC的定義......................................................6 第二節(jié) PLC與繼電器控制的區(qū)別..........................................6 第三節(jié)PLC的工作原理..................................................6 第四節(jié) PLC的應(yīng)用分類..................................................7 第三章 三相異步電動機的PLC控制...........................................9
第一節(jié)三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制........................................9 第二節(jié)兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制.....................................10 第三節(jié) 三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點...............................12 結(jié)束語...................................................................13 致辭.....................................................................14 參考文獻.................................................................15
成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
第一章 三相異步電動機基礎(chǔ)
第一節(jié) 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)
三相異步電動機由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。圖1-1為三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖。
(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖1-1 三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖
一、定子
定子由定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等組成。機座的主要作用是用來支撐電機各部件，因此應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5 mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖1-2所示。
圖1-2 三相異步電動機的定子
二、轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5 mm厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。
第二節(jié) 三相異步電動機的工作原理
圖1-3為三相異步電動機工作原理示意圖。為簡單起見，圖中用一對磁極來進行分析。
三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
子將作切割磁力線的運動而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的方向可根據(jù)右手螺旋法則來判斷。由于轉(zhuǎn)子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動勢的方向一致，即上面流出，下面流進。
圖1-3 三相異步電動機工作原理圖
轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，其方向可由左手定則來判斷，上面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對轉(zhuǎn)子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時針方向轉(zhuǎn)動起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向一致。
第三節(jié) 三相異步電動機的幾個工作過程的分析 一、三相異步電動機的起動
三相異步電動機接通電源，使電機的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運行的過程稱為電動機的起動過程。起動方法有直接起動和降壓起動兩種。
1.直接起動 直接起動又稱為全壓起動，起動時，將電機的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動機的定子繞組上進行起動。直接起動最簡單，不需附加的起動設(shè)備，起動時間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動。但這種起動方法起動電流大，一般只允許小功率的三相異步電動機進行直接起動；對大功率的三相異步電動機，應(yīng)采取降壓起動，以限制起動電流。
2.降壓起動 通過起動設(shè)備將電機的額定電壓降低后加到電動機的定子繞組上，以限制電機的起動電流，待電機的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，再使定子繞組承受全壓，從而使電機在額定電壓下穩(wěn)定運行，這種起動方法稱為降壓起動。
前面講過，起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時，起動轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動適用于起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機必須采用降壓起動，則應(yīng)輕載或空載起動。常用的降壓起動方法有下面三種。
(1)Y-△降壓起動 這種起動方法適用于電動機正常運行時接法為三角形的三相異步電動機。電機起動時，定子繞組接成星形，起動完畢后，電動機切換為三角形。
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圖1-4 Y-△降壓起動控制線路
圖1-4是一個Y-△降壓起動控制線路，起動時，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機星形起動，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時下降了。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機開始穩(wěn)定運行。定子繞組每相阻抗為|Z|，電源電壓為U1，則采用△連接直接起動時的線電流為
采用Y連接降壓起動時，每相繞組的線電流為
則
（1-5）
由式（1-5）可以看出，采用Y-△降壓起動時，起動電流比直接起動時下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了，所以起動轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。
以上分析表明，這種起動方法確實使電動機的起動電流減小了，但起動轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動方法是以犧牲起動轉(zhuǎn)矩來減小起動電流的，只適用于允許輕載或空載起動的場合。
(2)自耦變壓器降壓起動 這種起動方法是指起動時，定子繞組接三相自耦變壓 3 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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器的低壓輸出端，起動完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定運行。
二、三相異步電動機的制動
三相異步電動機脫離電源之后，由于慣性，電動機要經(jīng)過一定的時間后才會慢慢停下來, 但有些生產(chǎn)機械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對電動機進行制動控制。電動機的制動方法可以分為兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動一般利用電磁抱閘的方法來實現(xiàn)；電氣制動一般有能耗制動、反接制動和回饋發(fā)電制動三種方法。
1.能耗制動 正常運行時，將QS閉合，電動機接三相交流電源起動運行。制動時，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機的V、W兩相，在電機內(nèi)部形成固定的磁場。電動機由于慣性仍然順時針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運動，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。又根據(jù)左手定則可以判斷，電動機的轉(zhuǎn)子將受到一個與其運動方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運動方向相反，稱為制動力矩，該力矩使得電動機很快停轉(zhuǎn)。制動過程中，電動機的動能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會引起電機發(fā)熱，所以一般需要在制動回路串聯(lián)一個大電阻，以減小制動電流。這種制動方法的特點是制動平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動時間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機床等生產(chǎn)機械中。
2.反接制動 反接制動是指制動時，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動機的旋轉(zhuǎn)磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，切斷電機的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動比能耗制動所用的時間要短。
(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動示意圖
正常運行時，接通KM1，電動機加順序電源U—V—W起動運行。需要制動時，接通KM2，從圖可以看出，電動機的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個反向的旋轉(zhuǎn)磁場，由于慣性，電動機仍然順時針旋轉(zhuǎn)，這時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷轉(zhuǎn)子的受力F。顯然，轉(zhuǎn)子會受到一個與其運動方向 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的制動力矩，使得電機的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動機會反方向起動。反接制動的優(yōu)點是制動時間短，操作簡單，但反接制動時，由于形成了反向磁場，所以使得轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速遠大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大，能耗也較大。為限制電流，一般在制動回路中串入大電阻。另外，反接制動時，制動轉(zhuǎn)矩較大，會對生產(chǎn)機械造成一定的機械沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻繁正反轉(zhuǎn)且功率小于10 kW的小型生產(chǎn)機械中。
3.回饋發(fā)電制動 回饋發(fā)電制動是指電動機轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動機的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機械下放重物、電動機車下坡時，都會出現(xiàn)這種情況，這時重物拖動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場改變運動方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動機將勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動。
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第二章 PLC基礎(chǔ)
第一節(jié) PLC的定義
可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
第二節(jié) PLC與繼電器控制的區(qū)別
1.控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。
2.控制速度 繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。
3.延時控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。
第三節(jié)PLC的工作原理
當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
(一)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和 6 成都電子機械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
(三)輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
第四節(jié) PLC的應(yīng)用分類
目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。
1.開關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
3.運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4.過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
5.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
6.通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
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第三章 三相異步電動機的PLC控制
第一節(jié)三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制
在生產(chǎn)過程中,往往要求電動機能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動,如起重機吊鉤的上升與下降,機床工作臺的前進與后退等等。由電動機原理可知，只要把電動機的三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，就可改變電動機的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實質(zhì)上是兩個方向相反的單相運行電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，必須在這兩個相反方向的單向運行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動機可逆運行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路
圖3-1正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖
圖3-2 I/O接線圖 成都電子機械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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圖3-3 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002 0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)
PLC控制的工作過程的分析：
按下SB2，輸入繼電器0001動合觸點閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點，動合輔助觸點閉合，電動機M通電正轉(zhuǎn)。
按下SB1，輸入繼電器0000動斷觸點斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點，動合輔助觸點斷開，電動機M斷電停止正轉(zhuǎn)
按下SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點,動合輔助觸點閉合,電動機M通電反轉(zhuǎn)
第二節(jié)兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制
在裝有多臺電動機的生產(chǎn)機械上，有時必須按一定的順序起動電動機，才能滿足工作的需要。例如某個設(shè)備要求:“必需首先起動甲電動機，然后才能起動乙電動機，當(dāng)甲電動機停止后，乙電動機自動停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實現(xiàn)。
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圖3-4 順序啟動繼電器控制圖
圖3-5 I/O接線圖
圖3-6 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù)
0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
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0003 OUT 0500 0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)
PLC控制的工作過程的分析：
按下M1的起動按鈕SB1,輸入繼電器0000動合觸點閉合,輸出繼電器0500線圈接通并自鎖,接觸器KM1得電吸合,電動機M1起動運轉(zhuǎn);同時連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點閉合,為起動電動機M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動機M1先起動,電動機M2才能起動。這時如果按下M2的起動按鈕SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動機M2起動運轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動斷觸點斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點的斷開，使得0501線圈同時失電，兩臺電動機都停止運行。若只按下M2停止，按鈕SB4時，0003動斷觸點斷開；使得0501線圈失電，M2停止運行，而M1仍運行。
第三節(jié) 三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點
本文設(shè)計就對三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動等系統(tǒng)進行了設(shè)計，還有其它的像制動和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計，主電路都是一樣的，就控制電路有一點小差異，使用PLC控制三相異步電動機有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價格便宜等，三相異步電動機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機的定子繞組就是要來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。
我們知道，在相電源與相之間是相差120度的，三相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上也相差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時同步的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60t/p 式中f為電源效率，P是磁場的磁極對數(shù)，n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)此式我們知道，電動機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用的電源頻率有關(guān)，用PLC控制三相異步電動機也需要對電動機的屬性和旋轉(zhuǎn)方式有所了解，這樣才能控制好三相異步電動機的方向和特性，不至于使用不當(dāng)使電動機損壞，電動機的頻率一定要符合要求。
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結(jié)束語
本文設(shè)計和制作了三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡單實用為目的，整體制作符合要求。
通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。摘要部分概要介紹了其可靠性和實用性，第一章 緒論部分介紹了電動機控制方面的背景、本文設(shè)計的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動機基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個工作過程的分析等；第三章 PLC基礎(chǔ)PLC的定義、與繼電器控制的區(qū)別、工作原理、應(yīng)用分類等。第四章 三相異步電動機的PLC控制 從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分進行了總結(jié)。
通過本次電路的設(shè)計，我對三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)原理有了進一步的了解，在三相異步電動機的PLC控制分析中對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的分析和運用能力，由于本人水平有限，因此對其中的原理和實際操作方法有待深入的學(xué)習(xí)研究和提高。文中有不足之處懇請各位老師加以指導(dǎo)。
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致辭
時光如梭，轉(zhuǎn)眼之間三年的學(xué)習(xí)生活在這次畢業(yè)設(shè)計后將畫上圓滿的句號。在這三年中，老師和同學(xué)對我的學(xué)習(xí)給予了很大的支持和幫助，我在這里不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷，在此謹(jǐn)對各位表示衷心的感謝。
在本次設(shè)計中，我不僅受到指導(dǎo)老師的學(xué)風(fēng)，師德的熏陶，而且他的學(xué)說和風(fēng)范，關(guān)懷和教誨，將成為我永遠的精神動力，并相信這在我的人生中將會受益匪淺，同時也使自己的理論學(xué)習(xí)和實際聯(lián)系得更加緊密。也更加端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。
另外，我在設(shè)計期間，同組同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達我真誠的謝意。
成都電子機械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）
（三相異步電動機的PLC控制論）
參考文獻
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第四篇：三相異步電動機的PLC控制論文
摘 要
本論文文設(shè)計了2個三相異步電動機的PLC控制電路，分別是三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優(yōu)點。非常實用。
關(guān) 鍵 詞
PLC;三相異步電動機;繼電器
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目錄
摘要.................................................................................I 緒論.................................................................................1 1 三相異步電動機基礎(chǔ).................................................................2 1.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)...........................................................2 1.2 三相異步電動機的工作原理.......................................................2 1.3 三相異步電動機的工作過程.............................................3 2 PLC基礎(chǔ)............................................................................6 2.1 PLC的定義......................................................................6 2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別..........................................................6 2.3 PLC的工作原理..................................................................6 2.4 PLC的應(yīng)用..................................................................6 3 三相異步電動機的PLC控制...........................................................8 3.1 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制.....................................................8 3.2 兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制.....................................................9 3.3三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點.................................................10 結(jié)論................................................................................12 致謝................................................................................13 參考文獻............................................................................14
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緒論
三相異步電動機的應(yīng)用非常廣泛，具有機構(gòu)簡單，效率高，控制方便，運行可靠，易于維修成本低的有點，幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個領(lǐng)域,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,三相異步電動機運行的環(huán)境不同，所以造成其故障的發(fā)生也很頻繁，所以要正確合理的利用它。要合理的控制它。
我研究的這個系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言----梯形圖,梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎(chǔ)上加進了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產(chǎn)過程。
長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)，企業(yè)對自動化的需要。進入20世紀(jì)80年代，由于計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動了PLC的發(fā)展，使得PLC的功能日益增強，目前，在先進國家中，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)，企業(yè)。由于PLC綜合了計算機和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時，計數(shù)，數(shù)字運算，數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息，網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛的運用于眾多行業(yè)。
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三相異步電動機基礎(chǔ)
1.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)
三相異步電動機由定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。圖1-1為三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖。
(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖1-1 三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖
1.1.1 定子
定子主要由定子鐵心、定子繞組、機座三部分組成。機座的主要作用是用來支撐電機各部件，因此應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5 mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖1-2所示。
圖1-2 三相異步電動機的定子
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1.1.2 轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5 mm厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。
1.2 三相異步電動機的工作原理
圖1-3為三相異步電動機工作原理示意圖。圖中用一對磁極來進行分析。當(dāng)向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)
圖1-3 三相異步電動機工作原理圖
1.3 三相異步電動機的工作過程 1.3.1 三相異步電動機的起動
三相異步電動機接通電源，使電機的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運行的過程稱為電動機的起動過程。起動方法有直接起動和降壓起動兩種。
1.直接起動 直接起動又稱為全壓起動，起動時，將電機的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動機的定子繞組上進行起動。直接起動最簡單，不需附加的起動設(shè)備，起動時間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動。但這種起動方法起動電流大，一般只允許小功率的三相異步電動機進行直接起動；對大功率的三相異步電動機，應(yīng)采取降壓起動，以限制起動電流。2.降壓起動 通過起動設(shè)備將電機的額定電壓降低后加到電動機的定子繞組上，以限制電機的起動電流，待電機的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，再使定子繞組承受全壓，從而使電機在額定電壓下穩(wěn)定運行，這種起動方法稱為降壓起動。
起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時，起動轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動適用于起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機必須采用降壓起動，則應(yīng)輕載或空載起動。常用的降壓起動方法有下面三種。
(1)Y-△降壓起動 這種起動方法適用于電動機正常運行時接法為三角形的三相異步電動機。電機起動時，定子繞組接成星形，起動完畢后，電動機切換為三角形。
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圖1-4 Y-△降壓起動控制線路
圖1-4是一個Y-△降壓起動控制線路，起動時，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機星形起動，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時下降了。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機開始穩(wěn)定運行。定子繞組每相阻抗為|Z|，電源電壓為U1，則采用△連接直接起動時的線電流為
采用Y連接降壓起動時，每相繞組的線電流為
則
（1-5）
由式（1-5）可以看出，采用Y-△降壓起動時，起動電流比直接起動時下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了，所以起動轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。
以上分析表明，這種起動方法確實使電動機的起動電流減小了，但起動轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動方法是以犧牲起動轉(zhuǎn)矩來減小起動電流的，只適用于允許輕載或空載起動的場合。(2)自耦變壓器降壓起動 這種起動方法是指起動時，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定運行。
1.3.2 三相異步電動機的制動
三相異步電動機脫離電源之后，由于慣性，電動機要經(jīng)過一定的時間后才會慢慢停下來, 但有
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 些生產(chǎn)機械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對電動機進行制動控制。電動機的制動方法可以分為兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動一般利用電磁抱閘的方法來實現(xiàn)；電氣制動一般有能耗制動、反接制動和回饋發(fā)電制動三種方法。
1.能耗制動 正常運行時，將QS閉合，電動機接三相交流電源起動運行。制動時，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機的V、W兩相，在電機內(nèi)部形成固定的磁場。電動機由于慣性仍然順時針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運動，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。又根據(jù)左手定則可以判斷，電動機的轉(zhuǎn)子將受到一個與其運動方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運動方向相反，稱為制動力矩，該力矩使得電動機很快停轉(zhuǎn)。制動過程中，電動機的動能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會引起電機發(fā)熱，所以一般需要在制動回路串聯(lián)一個大電阻，以減小制動電流。這種制動方法的特點是制動平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動時間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機床等生產(chǎn)機械中。
2.反接制動 反接制動是指制動時，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動機的旋轉(zhuǎn)磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，切斷電機的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動比能耗制動所用的時間要短。
(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動示意圖
正常運行時，接通KM1，電動機加順序電源U—V—W起動運行。需要制動時，接通KM2，從圖可以看出，電動機的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個反向的旋轉(zhuǎn)磁場，由于慣性，電動機仍然順時針旋轉(zhuǎn)，這時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷轉(zhuǎn)子的受力F。顯然，轉(zhuǎn)子會受到一個與其運動方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的制動力矩，使得電機的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動機會反方向起動。反接制動的優(yōu)點是制動時間短，操作簡單，但反接制動時，由于形成了反向磁場，所以使得轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速遠大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大，能耗也較大。為限制電流，一般在制動回路中串入大電阻。另外，反接制動時，制動轉(zhuǎn)矩較大，會對生產(chǎn)機械造成一定的機械沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻繁正反轉(zhuǎn)且功率小于10 kW的小型生產(chǎn)機械中。
3.回饋發(fā)電制動 回饋發(fā)電制動是指電動機轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動機的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機械下放重物、電動機車下坡時，都會出現(xiàn)這種情況，這時重物拖動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場改變運動方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動機將勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動。
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 PLC基礎(chǔ)
2.1 PLC的定義
可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別
1.控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。
2.控制速度 繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。3.延時控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。
2.3 PLC的工作原理
當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
(一)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
(三)輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
2.4 PLC的應(yīng)用
目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。
1.開關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
3.運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4.過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
5.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
6.通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。三相異步電動機的PLC控制
3.1 三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制
在生產(chǎn)過程中,往往要求電動機能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動,如起重機吊鉤的上升與下降,機床工作臺的前進與后退等等。由電動機原理可知，只要把電動機的三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，就可改變電動機的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實質(zhì)上是兩個方向相反的單相運行電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，必須在這兩個相反方向的單向運行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動機可逆運行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路
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圖3-1正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖
圖3-2 I/O接線圖
圖3-3 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)
PLC控制的工作過程的分析：
按下SB2，輸入繼電器0001動合觸點閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點，動合輔助觸點閉合，電動機M通電正轉(zhuǎn)。
按下SB1，輸入繼電器0000動斷觸點斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點，動合輔助觸點斷開，電動機M斷電停止正轉(zhuǎn)
按下SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點,動合輔助觸點閉合,電動機M通電反轉(zhuǎn)
3.2 兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制
在裝有多臺電動機的生產(chǎn)機械上，有時必須按一定的順序起動電動機，才能滿足工作的需要。例如某個設(shè)備要求:“必需首先起動甲電動機，然后才能起動乙電動機，當(dāng)甲電動機停止后，乙電動機自動停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實現(xiàn)。
圖3-4 順序啟動繼電器控制圖
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圖3-5 I/O接線圖
圖3-6 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù)
0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 0003 OUT 0500 0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)PLC控制的工作過程的分析：
按下M1的起動按鈕SB1,輸入繼電器0000動合觸點閉合,輸出繼電器0500線圈接通并自鎖,接觸器KM1得電吸合,電動機M1起動運轉(zhuǎn);同時連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點閉合,為起動電動機M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動機M1先起動,電動機M2才能起動。這時如果按下M2的起動按鈕SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動機M2起動運轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動斷觸點斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點的斷開，使得0501線圈同時失電，兩臺電動機都停止運行。若只按下M2停止，按鈕SB4時，0003動斷觸點斷開；使得0501線圈失電，M2停止運行，而M1仍運行。
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3.3 三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點
本文設(shè)計就對三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動等系統(tǒng)進行了設(shè)計，還有其它的像制動和調(diào)速控制在這里我就沒有設(shè)計，其實主電路都是一樣的，就控制電路有一點小差異，使用PLC控制三相異步電動機有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價格便宜等。
plc的通用性 可靠性 檢修快速性 安全性是非常強大的，所以用其控制是非常方便的，值得一提的是他的價格可能會高一些，但是絕對是物超所值。
結(jié)論
本次論文我研究了用plc簡單地控制三相異步電動機，我感覺這樣的設(shè)計使系統(tǒng)很穩(wěn)定，在工廠或者農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有很大的作用，達到了研究的目的。通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。摘要部分概要介紹了其可靠性和實用性，第一章 緒論部分介紹了電動機控制方面的背景、本文設(shè)計的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動機基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個工作過程的分析等；第三章 PLC基礎(chǔ)PLC的定義、與繼電器控制的區(qū)別、工作原理、應(yīng)用分類等。第四章 三相異步電動機的PLC控制 從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分進行了總結(jié)。
通過本次電路的設(shè)計，我對三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)原理有了進一步的了解，在三相異步電動機的PLC控制分析中對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了理論結(jié)合實際的能力，由于本人水平有限，時間緊促，對其中的原理和實際操作方法不是很熟悉。以后還得更加努力的研究，論文中有不對或者欠缺的地方請老師斧正。
致謝
隨著論文的結(jié)束我的大學(xué)生活也即將結(jié)束了。在這三年中，山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)，老師和同學(xué)對我的學(xué)習(xí)給予了很大的支持和幫助，我在省勞技不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷，在此謹(jǐn)對各位表示衷心的感謝。
在這次論文中，我感到指導(dǎo)老師的辛苦，自從做畢業(yè)設(shè)計以來老師每天都忙碌著，我相信這次經(jīng)歷在我的人生中將會受益匪淺，自己的理論學(xué)習(xí)和實際聯(lián)系得更加緊密。端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。
另外，我在論文寫作期間，同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達我真誠的謝意。
山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院 參考文獻
[1]王兆晶，《維修電工（中級）》：機械工業(yè)出版社，2009 [2] 翟彩萍.《plc應(yīng)用技術(shù)（三菱）》：中國勞動社會保障出版社，2009.1 [3]
第五篇：三相異步電動機的PLC控制論文
畢業(yè)論文（設(shè)計）
PLC在三相異步電動機控制中的應(yīng)用
指導(dǎo)老師： 宋飛燕 作 者: 那琴 班 級： 機電103053班 系（部）： 機電工程系 專 業(yè)： 機電一體化 時 間： 2012.04.08
江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
摘 要
PLC在三相異步電動機控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比具有速度快，可靠性高，靈活性強，功能完善等優(yōu)點。長期以來，PLC始終處于自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。本文設(shè)計了2個三相異步電動機的PLC控制電路，分別是三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優(yōu)點，可作為高校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的控制技術(shù)的參考，也可作為工業(yè)電機的自動控制電路。
關(guān) 鍵 詞:PLC;三相異步電動機;繞組;江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
目錄
摘要.................................................................................I 緒論.................................................................................1 1 三相異步電動機基礎(chǔ).................................................................2 1.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)...........................................................2 1.2 三相異步電動機的工作原理.......................................................2 1.3 三相異步電動機的幾個工作過程的分析.............................................3 2 PLC基礎(chǔ)............................................................................6 2.1 PLC的定義......................................................................6 2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別..........................................................6 2.3 PLC的工作原理..................................................................6 2.4 PLC的應(yīng)用分類..................................................................6 3 三相異步電動機的PLC控制...........................................................8 3.1 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制.....................................................8 3.2 兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制.....................................................9 3.3三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點.................................................10 結(jié)論................................................................................12 致謝................................................................................13 參考文獻............................................................................14 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
緒論
三相異步電動機的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個領(lǐng)域,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,三相異步電動機常常運行在惡劣的環(huán)境下,導(dǎo)致產(chǎn)生過流,短路,斷相,絕故,對緣老化等事故，應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場合的高壓電動機,大功率電動機來說,一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。
在生產(chǎn)過程中,科學(xué)研究和其它產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中,電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛,在機械設(shè)備的控制中,電氣控制也比其它的控制方法使用的更為普遍。
本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言----梯形語言,梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎(chǔ)上加進了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產(chǎn)過程。
長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)，企業(yè)對自動化的需要。進入20世紀(jì)80年代，由于計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動了PLC的發(fā)展，使得PLC的功能日益增強，目前，在先進國家中，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)，企業(yè)。由于PLC綜合了計算機和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時，計數(shù)，數(shù)字運算，數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息，網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛的運用于眾多行業(yè)。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
1.三相異步電動機基礎(chǔ)
1.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)
三相異步電動機由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。圖1-1為三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖。
(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖1-1 三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖
1.1.1 定子
定子由定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等組成。機座的主要作用是用來支撐電機各部件，因此應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5 mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖1-2所 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）示。
圖1-2 三相異步電動機的定子
1.1.2 轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5 mm厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。
1.2 三相異步電動機的工作原理
圖1-3為三相異步電動機工作原理示意圖。為簡單起見，圖中用一對磁極來進行分析。三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將作切割磁力線的運動而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的方向可根據(jù)右手螺旋法則來判斷。由于轉(zhuǎn)子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動勢的方向一致，即上面流出，下面流進。
圖1-3 三相異步電動機工作原理圖
轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，其方向可由左手定則來判斷，上面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對轉(zhuǎn)子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時針方向轉(zhuǎn)動起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向一致。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）1.3 三相異步電動機的幾個工作過程的分析 1.3.1 三相異步電動機的起動
三相異步電動機接通電源，使電機的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運行的過程稱為電動機的起動過程。起動方法有直接起動和降壓起動兩種。
1.直接起動 直接起動又稱為全壓起動，起動時，將電機的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動機的定子繞組上進行起動。直接起動最簡單，不需附加的起動設(shè)備，起動時間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動。但這種起動方法起動電流大，一般只允許小功率的三相異步電動機進行直接起動；對大功率的三相異步電動機，應(yīng)采取降壓起動，以限制起動電流。
2.降壓起動 通過起動設(shè)備將電機的額定電壓降低后加到電動機的定子繞組上，以限制電機的起動電流，待電機的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，再使定子繞組承受全壓，從而使電機在額定電壓下穩(wěn)定運行，這種起動方法稱為降壓起動。
前面講過，起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時，起動轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動適用于起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機必須采用降壓起動，則應(yīng)輕載或空載起動。常用的降壓起動方法有下面三種。
(1)Y-△降壓起動 這種起動方法適用于電動機正常運行時接法為三角形的三相異步電動機。電機起動時，定子繞組接成星形，起動完畢后，電動機切換為三角形。
圖1-4 Y-△降壓起動控制線路
圖1-4是一個Y-△降壓起動控制線路，起動時，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機星形起動，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時下降了。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機開始穩(wěn)定運行。定子繞組每相阻抗為|Z|，電源電壓為U1，則采用△連接直接起動時的線電流為 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
采用Y連接降壓起動時，每相繞組的線電流為
則
（1-5）
由式（1-5）可以看出，采用Y-△降壓起動時，起動電流比直接起動時下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了，所以起動轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。
以上分析表明，這種起動方法確實使電動機的起動電流減小了，但起動轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動方法是以犧牲起動轉(zhuǎn)矩來減小起動電流的，只適用于允許輕載或空載起動的場合。
(2)自耦變壓器降壓起動 這種起動方法是指起動時，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定運行。
1.3.2 三相異步電動機的制動
三相異步電動機脫離電源之后，由于慣性，電動機要經(jīng)過一定的時間后才會慢慢停下來, 但有些生產(chǎn)機械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對電動機進行制動控制。電動機的制動方法可以分為兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動一般利用電磁抱閘的方法來實現(xiàn)；電氣制動一般有能耗制動、反接制動和回饋發(fā)電制動三種方法。
1.能耗制動 正常運行時，將QS閉合，電動機接三相交流電源起動運行。制動時，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機的V、W兩相，在電機內(nèi)部形成固定的磁場。電動機由于慣性仍然順時針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運動，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。又根據(jù)左手定則可以判斷，電動機的轉(zhuǎn)子將受到一個與其運動方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運動方向相反，稱為制動力矩，該力矩使得電動機很快停轉(zhuǎn)。制動過程中，電動機的動能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會引起電機發(fā)熱，所以一般需要在制動回路串聯(lián)一個大電阻，以減小制動電流。這種制動方法的特點是制動平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動時間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機床等生產(chǎn)機械中。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）2.反接制動 反接制動是指制動時，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動機的旋轉(zhuǎn)磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，切斷電機的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動比能耗制動所用的時間要短。
(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動示意圖
正常運行時，接通KM1，電動機加順序電源U—V—W起動運行。需要制動時，接通KM2，從圖可以看出，電動機的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個反向的旋轉(zhuǎn)磁場，由于慣性，電動機仍然順時針旋轉(zhuǎn)，這時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷轉(zhuǎn)子的受力F。顯然，轉(zhuǎn)子會受到一個與其運動方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的制動力矩，使得電機的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動機會反方向起動。反接制動的優(yōu)點是制動時間短，操作簡單，但反接制動時，由于形成了反向磁場，所以使得轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速遠大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大，能耗也較大。為限制電流，一般在制動回路中串入大電阻。另外，反接制動時，制動轉(zhuǎn)矩較大，會對生產(chǎn)機械造成一定的機械沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻繁正反轉(zhuǎn)且功率小于10 kW的小型生產(chǎn)機械中。
3.回饋發(fā)電制動 回饋發(fā)電制動是指電動機轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動機的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機械下放重物、電動機車下坡時，都會出現(xiàn)這種情況，這時重物拖動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場改變運動方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動機將勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）PLC基礎(chǔ)
2.1 PLC的定義
可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
2.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別
1.控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。
2.控制速度 繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。
3.延時控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）2.3 PLC的工作原理
當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
(一)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
(三)輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
2.4 PLC的應(yīng)用分類
目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。
1.開關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
3.運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4.過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
5.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
6.通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）三相異步電動機的PLC控制
3.1 三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制
在生產(chǎn)過程中,往往要求電動機能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動,如起重機吊鉤的上升與下降,機床工作臺的前進與后退等等。由電動機原理可知，只要把電動機的三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，就可改變電動機的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實質(zhì)上是兩個方向相反的單相運行電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，必須在這兩個相反方向的單向運行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動機可逆運行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-?！眱煞N控制電路
圖3-1正反轉(zhuǎn)繼電器控制圖
圖3-2 I/O接線圖 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
圖3-3 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002
0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)
PLC控制的工作過程的分析：
按下SB2，輸入繼電器0001動合觸點閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點，動合輔助觸點閉合，電動機M通電正轉(zhuǎn)。
按下SB1，輸入繼電器0000動斷觸點斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點，動合輔助觸點斷開，電動機M斷電停止正轉(zhuǎn)
按下SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點,動合輔助觸點閉合,電動機M通電反轉(zhuǎn)
3.2 兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制
在裝有多臺電動機的生產(chǎn)機械上，有時必須按一定的順序起動電動機，才能滿足工作的需要。例如某個設(shè)備要求:“必需首先起動甲電動機，然后才能起動乙電動機，當(dāng)甲電動機停止后，乙電動機自動停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實現(xiàn)。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
圖3-4 順序啟動繼電器控制圖
圖3-5 I/O接線圖
圖3-6 梯形圖
指令程序
地址 指令 數(shù)據(jù)
0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 0003 OUT 0500 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)PLC控制的工作過程的分析：
按下M1的起動按鈕SB1,輸入繼電器0000動合觸點閉合,輸出繼電器0500線圈接通并自鎖,接觸器KM1得電吸合,電動機M1起動運轉(zhuǎn);同時連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點閉合,為起動電動機M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動機M1先起動,電動機M2才能起動。這時如果按下M2的起動按鈕SB3,0002動合觸點閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動機M2起動運轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動斷觸點斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動電路的0500動合觸點的斷開，使得0501線圈同時失電，兩臺電動機都停止運行。若只按下M2停止，按鈕SB4時，0003動斷觸點斷開；使得0501線圈失電，M2停止運行，而M1仍運行。
3.3 三相異步電動機使用PLC控制優(yōu)點
本文設(shè)計就對三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動等系統(tǒng)進行了設(shè)計，還有其它的像制動和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計，主電路都是一樣的，就控制電路有一點小差異，使用PLC控制三相異步電動機有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價格便宜等，三相異步電動機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機的定子繞組就是要來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。
我們知道，在相電源與相之間是相差120度的，三相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上也相差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時同步的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60t/p 式中f為電源效率，P是磁場的磁極對數(shù)，n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)此式我們知道，電動機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用的電源頻率有關(guān)，用PLC控制三相異步電動機也需要對電動機的屬性和旋轉(zhuǎn)方式有所了解，這樣才能控制好三相異步電動機的方向和特性，不至于使用不當(dāng)使電動機損壞，電動機的頻率一定要符合要求。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
結(jié)論
本文設(shè)計和制作了三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡單實用為目的，整體制作符合要求。
通過概述使大家充分了解了該控制系統(tǒng)的原理和功能。摘要部分概要介紹了其可靠性和實用性，第一章 緒論部分介紹了電動機控制方面的背景、本文設(shè)計的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動機基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個工作過程的分析等；第三章 PLC基礎(chǔ)PLC的定義、與繼電器控制的區(qū)別、工作原理、應(yīng)用分類等。第四章 三相異步電動機的PLC控制 從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第五部分進行了總結(jié)。
通過本次電路的設(shè)計，我對三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)原理有了進一步的了解，在三相異步電動機的PLC控制分析中對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的分析和運用能力，由于本人水平有限，因此對其中的原理和實際操作方法有待深入的學(xué)習(xí)研究和提高。文中有不足之處懇請各位老師加以指導(dǎo)。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
致謝
時光如梭，轉(zhuǎn)眼之間三年的學(xué)習(xí)生活在這次畢業(yè)設(shè)計后將畫上圓滿的句號。在這三年中，江蘇牧醫(yī)學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)，老師和同學(xué)對我的學(xué)習(xí)給予了很大的支持和幫助，我在這里不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷，在此謹(jǐn)對各位表示衷心的感謝。
在本次設(shè)計中，我不僅受到指導(dǎo)老師的學(xué)風(fēng)，師德的熏陶，而且她的學(xué)說和風(fēng)范，關(guān)懷和教誨，將成為我永遠的精神動力，并相信這在我的人生中將會受益匪淺，同時也使自己的理論學(xué)習(xí)和實際聯(lián)系得更加緊密。也更加端正了自己的工作作風(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度，以及工作中的持之以恒的精神。
另外，我在設(shè)計期間，同組同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達我真誠的謝意。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計）
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