電氣控制技術(shù)論文5000字.doc

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電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 班級:機(jī)制091 姓名:柳有偉 學(xué)號:3090101132 指導(dǎo)老師:周力 前 言 通過三十個學(xué)時的學(xué)習(xí),我們初步了解了電氣控制技術(shù)的一點(diǎn)基本知識和組成,從中也知道了電氣控制技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的重要性,三十個學(xué)時的學(xué)習(xí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是我們需要完成的任務(wù),為了更好的掌握機(jī)電一體化,我們應(yīng)該更深入的學(xué)習(xí)電氣控制技術(shù)的知識,以滿足綜合型人才的培養(yǎng)要求,在本學(xué)期的學(xué)習(xí)主要包括兩大部分: (1),繼電器控制系統(tǒng) (2),可編程控制器及應(yīng)用 在學(xué)習(xí)中我們了解到,可編程系統(tǒng)的可靠性等方面都優(yōu)于繼電器的傳統(tǒng)控制技術(shù),我們應(yīng)該在繼電器的基礎(chǔ)上加強(qiáng)可編程控制技術(shù)的學(xué)習(xí). 可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因而被稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。隨著微電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，微處理器用于PLC，使其不僅可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還可以進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和處理、模擬量調(diào)節(jié)和聯(lián)網(wǎng)通信等，因此美國電氣制造協(xié)會于1980年將它正式命名為可編程控制器（Programmable Controller），簡稱PC。但近年來PC又成為個人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱，為避免發(fā)生混淆，我們?nèi)园芽删幊炭刂破骱喎Q為PLC。 PLC簡介及在常用電氣控制線路中的應(yīng)用 [摘 要] 電氣控制技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)手段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC技術(shù)越來越多的應(yīng)用于機(jī)床電氣，本文簡述了PLC的發(fā)展和幾種常用電氣控制線路的PLC控制。 關(guān)鍵詞: ：繼電器控制系統(tǒng)；基本電氣控制線路；PLC控制 1 引言 近年來，PLC正越來越多地用于電動機(jī)的運(yùn)行控制，為了便于采用PLC對繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)，本文以O(shè)MRON公司的SYSMAC— C系列P型機(jī)為例，介紹其在電動機(jī)基本控制線路中的應(yīng)用。這些程序通常是整個控制系統(tǒng)的一個模塊。 2 PLC簡介 2.1 PLC由來 PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義： PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)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(jì)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(yùn)算,順序控制，定時，計(jì)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(jī)械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。” 2.2 PLC特點(diǎn) （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 2.3 PLC的國內(nèi)外狀況 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺PLC. 限于當(dāng)時的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計(jì)算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 3 繼電器控制系統(tǒng) PLC是20世紀(jì)6O年代開始發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。在它誕生之前，生產(chǎn)過程及各種生產(chǎn)機(jī)械的控制主要是繼電器控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)是將各種繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等電器元件，按一定方式連接起來組成的控制線路。可以實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的啟動、反向、制動、調(diào)速等運(yùn)行性能的控制。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低廉。常用的電氣控制線路包括：電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路，電動機(jī)的Y一△啟動，自動往復(fù)循環(huán)控制線路等。 4 常用電動機(jī)基本控制線路的PLC控制 4.1 具有電氣聯(lián)鎖的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 在圖1(b)、(c)中，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB ，輸入繼電器常開觸點(diǎn)0001閉合，輸出繼電器0500線圈得電并自鎖，接觸器KM，得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；與此同時，0500的常閉觸點(diǎn)斷開，對0501實(shí)行電氣聯(lián)鎖，KM 的常閉觸點(diǎn)斷開對KM 實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。若按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB，，輸入繼電器常開觸點(diǎn)0002閉合，輸出繼電器0501線圈得電并自鎖，接觸器KM 得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；與此同時，0501的常閉觸點(diǎn)斷開，對0500實(shí)行電氣聯(lián)鎖，KM：的常閉觸點(diǎn)斷開對KM 實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。停止時按下停止按鈕SB ，常閉觸點(diǎn)0000斷開，過載時熱繼電器常開觸點(diǎn)FR閉合，常閉觸點(diǎn)0003斷開，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線圈失電，從而使KM 或KM：失電，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。 4.2 自動往復(fù)循環(huán)控制線路 圖2中用了四個行程開關(guān)SQ，、SQ。、SQ，、SQ ，這四個行程開關(guān)的作用分別是SQ 、SQ：用于電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的自動切換，SQ 、SQ 用于運(yùn)動部件的終端保護(hù)。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB：，輸入繼電器常開觸點(diǎn)0001閉合，輸出繼電器0500線圈得電并自鎖，接觸器KM，得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動運(yùn)動部件前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時，運(yùn)動部件上的擋鐵碰撞行程開關(guān)SQ ，SQ 的常開觸點(diǎn)閉合，輸入繼電器0004線圈得電，使得0004常閉觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM．失電，電動機(jī)停止正轉(zhuǎn)，運(yùn)動部件停止運(yùn)行；與此同時，輸入繼電器0004的常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0501線圈得電并自鎖，接觸器KM 得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動運(yùn)動部件后退，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時，運(yùn)動部件上的擋鐵碰撞行程開關(guān)SQ ，SQ：的常開觸點(diǎn)閉合，輸入繼電器0005線圈得電，使得0005常閉觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器0501線圈失電，KM失電，電動機(jī)停止反轉(zhuǎn)，運(yùn)動部件停止運(yùn)行；與此同時，0005的常開觸點(diǎn)閉合，0500又重新得電，KM 線圈得電，電動機(jī)又重新正轉(zhuǎn)帶動運(yùn)動部件前進(jìn)，如此循環(huán)。當(dāng)按下反向啟動按鈕SB 時，也有相同的工作過程。停止時，按下停止按鈕SB．，常閉觸點(diǎn)000o斷開，過載時熱繼電器常開觸點(diǎn)FR閉合，常閉觸點(diǎn)0003斷開，這兩種情況都能使輸出繼電器0500或0501線圈失電，從而使KM 或KM 失電，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。 4.3 電動機(jī)的Y一△啟動控制線路 在圖3(b)、(C)中，按下啟動按鈕SB，，輸入繼電器0000得電，常開觸點(diǎn)0000閉合，輸出繼電器0500線圈得電并自鎖，常開觸點(diǎn)0500閉合，導(dǎo)致輸出繼電器0501得電，從而使接觸器KM，、KM 得電，電動機(jī)形成星形啟動；與此同時，定時器TOO開始計(jì)時；2 S時間到，常閉觸點(diǎn)TOO斷開，輸出繼電器0501失電，常閉觸點(diǎn)0501閉合，又因?yàn)槌ｉ_觸點(diǎn)TOO閉合，常開觸點(diǎn)0500閉合，所以輸出繼電器0502得電并自鎖，此時KM 、KM，得電，電動機(jī)接成三角形運(yùn)行。在輸出繼電器0501和0502的各自回路中，相互串聯(lián)了0502和0501的常閉觸點(diǎn)，從而形成了電氣互鎖。SB．是停止按鈕，熱繼電器FR作過載保護(hù)。 5 結(jié)束語 上面對PLC做了簡介及介紹了幾種常用電動機(jī)控制線路的PLC控制，在實(shí)際應(yīng)用中，由于繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的工作方式不同，電路結(jié)構(gòu)完全相同的繼電器控制電路和梯形圖，它們產(chǎn)生的控制效果可能不完全一樣，甚至某些作用完全相反，所以在繼電器控制系統(tǒng)改造過程中應(yīng)相互配合靈活應(yīng)用。 參考文獻(xiàn)： [1] 熊幸明．工廠電氣控制技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社。2005． [2] 胡學(xué)林．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2005． [3] 戴一平．可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．