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1、摘 要随着时代不断的发展，在实际生产过程中，尤其是在工业制造领域，对于机械设备以及操作技术的要求越来越严格，一般需要机械可以达到对向的运动，例如生活中常见的传送带的传输过程、电梯的上下运动以及汽车的前进与后退等运动，都需要借助正反两个不同方向的动力装置，才能够实现。工业发展的初期，动力装置仅仅只能够借助传统的手闸扳斥，通过改变电场力的方向与大小，才能够实现电机的反转运动，传统和常规的控制方式存在可靠性差，动作灵活度不够等缺陷。可编程控制器是一种基于继电器控制并整合了其他一些先进的设备以及相关软件系统所构建的一种新型控制器。例如常用到的设备以及软件有：微型电动机、传输电路、信号接收器以及相关控制
2、软件等。相比于传统的控制器系统来说，新型控制器主要存在以下特点：反应灵敏、安全性能高、稳定性较强、适用范围广以及维护性较容易等。本文以三相异步电动机为控制对象，引入PLC控制技术，分析并设计出了凭借PLC为核心的电机正反转控制系统。文章从不同的角度详细阐述了此系统的开发历程以及所用的技术、设备等，并且借助相关理论知识评估了系统的各方面性能。关键词：可编程控制器；工控设备；正反转控制IIIAbstractAbstractIn todays industrial production, it is often required that the moving parts of machinery
3、and equipment be able to move forward and backward in both directions, such as the need for forward and backward conveyance of conveyors, the rise and fall of elevators, etc., which are usually electrically driven by electric motors Therefore, it is often necessary to realize the positive and negati
4、ve control of the motor.From the initial manual replacement FireWire, knife, down switch to the use of contactors and control, can change the phase of the motor power supply, to change the direction of rotation of the motor magnetic field, so that the motor to change steering. But the traditional an
5、d conventional control methods exist poor reliability, lack of action and other defects. Programmable controller is a new type of industrial control device based on relay control and integration of computer, automatic control and communication technology. Compared with traditional relay and contacto
6、r control system, PLC controller has the advantages of fast control speed, reliability and flexibility.In this paper, three-phase asynchronous motor as the control object, the introduction of PLC control technology, analysis and design of the PLC control of the three-phase asynchronous motor forward
7、 and reverse control system. From the PLC selection, to the control system hardware and software design analysis, the final demonstration of the feasibility of the design program.Key Words: Programmable Logic Controller; Industrial equipment; Positive and negative control目 录第1章 PLC控制技术概述11.1 PLC特性分析
8、11.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较11.1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较11.1.3 PLC特点21.2 PLC控制技术的应用现状31.2.1 可编程控制器的市场状况31.2.2 可编程控制器的应用范围31.3 PLC的工作原理41.3.1 输入部分41.3.2 控制部分41.3.3 输出部分5第2章 三相异步电动机结构与电路设计72.1 三相异步电动机的基本结构72.1.1 定子基本结构72.1.2 转子基本结构82.2 三相异步电动机的工作原理82.3 三相异步电动机正反转控制的电路设计10第3章 三相异步电动机正反转的PLC控制设计123.1 系统的硬件设计123.1
9、.1 系统的I/O分配123.1.2 系统的流程图123.1.3 系统的PLC选型123.2 基于PLC的的正反转控制系统的整体方案设计143.3 系统的软件设计143.4 系统整体方案的可行性分析153.4.1正转启动153.4.2反转启动163.4.3停机制动16第4章 总结与展望194.1 总结194.2 展望19参考文献21致 谢23附录A 磁力解析模型子函数24在校期间发表的学术论文与研究成果25毕业论文相似性检测报告26 第1章 PLC控制技术概述1.1 PLC特性分析新型可编程控制系统的设计初衷是为了妥善处理相关复杂的操作要求以及操作环境，其具体的运行原理是借助不同功能的I/O接
10、口，进而来控制设备以不同的指令运行的一种新型技术手段。其相比于传统的控制技术来说，其特征为2：1.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较在PLC出现之前，电气控制一直广泛使用价格较低的继电器，如表1.1所示。表1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较比较项目继电器逻辑控制系统PLC控制逻辑接线逻辑，体积大，接线复杂，修改困难存储逻辑，体积小、连线少，控制灵活，易于扩展控制速度通过触点的开闭实现控制作用，动作速度为几十毫秒，易触点抖动存储逻辑，体积小、连线少，控制灵活，易于扩展限时控制由时间继电器实现，精度差，易受环境、温度影响由半导体电路实现控制作用，每条指令执行时间为微秒级，不会出现触点抖
11、动触点数量4-8对，易磨损任意多个，永不磨损工作方式并行工作串行循环扫描设计与施工设计、施工、调试必须顺序进行，周期长，修改困难在系统设计后，现场施工与程序设计可同时进行，周期短，调试、修改方便可靠性与可维护性寿命短，可靠性与可维护性差寿命长，可靠性高，有自诊断功能，易于维护功能，易于维护价格使用机械开关、继电器及接触器等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较高1.1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较PLC是采用微电子技术制作的，他和微型计算机的构造相似，如二者都有中央处理器、ROM、RAM以及输入和输出，但是PLC采用了一定的抗干扰技术，加上丰富的扩展模块，提高了它的可扩展能力，这使得
12、PLC更能适应工业控制，PLC与微型计算机的特点比较见表1.2。表1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较比较项目微型计算机PLC应用范围科学计算、数据处理、通信等工业控制使用环境在一定温度、湿度的室内工业现场输入/输出与主机采用微电联系，没有光电隔离，没有专用的I/O接口控制强电设备，有光电隔离，有众多的I/O接口程序设计程序语言丰富，有汇编、BASIC等。语句复杂，需专门计算机的硬件和软件知识一般为梯形图语言，易于学习和掌握系统功能具有较强的操作系统自诊断、监控等工作方式中断方式循环扫描及中断方式可靠性抗干扰能力差，不能长期运行可靠性高，抗干扰能力强，长期运行体积与结构结构松散，体积大，密
13、封性差结构紧凑，体积小；外壳坚固，密封1.1.3 PLC特点由以上可以看出PLC有以下六大特点。(1)抗干扰强，可靠性高就信息指令的输出与输入过程来说，在此系统中主要借助的是光电耦合器来进行的，除此之外，此系统还借助了多种滤波电路抑制干扰信号；软件方面：设置了“看门狗”、故障检测和故障诊断等程序，能够检测系统是否正常工作，当系统发生故障时能发出报警信号以及做相应的处理。即使在极为恶劣的环境下PLC也能够安全可靠的运行3。(2)功能多，扩展容易，使用方便PLC的系列化产品配合配套的软件可灵活搭配能满足各种不同要求的控制系统，加上相应的扩展单元即可完成扩展。通过修改存储器中的程序来适应实际生产中的
14、变化，如设备的更新换代、控制精度的提高、需新的功能等，修改便捷。(3)编程简单此控制系统的编辑语言非常的具体，非常容易理解。相比于传统抽象性的编辑语言，此系统的编辑语言更加的直观，能够快速学会。(4)维护方便经过多次试验测试发现，PLC存在非常卓越的的自我诊断功能，它不仅能够将系统故障显示在界面上，使得技术人员能够迅速找到故障位置，进而进行修复，还能够对简单的故障进行自我修复。(5)设计、施工周期短PLC具有很强的兼容性，能够适用于不同的操作平台，允许多项作业同时进行，有效地缩短了设计时间，减少了设计成本。(6)容易实现机电一体化PLC的结构紧凑，体积小，重量轻，可靠性高，易于制造机电一体化产
15、品。1.2 PLC控制技术的应用现状1.2.1 可编程控制器的市场状况(1)国际市场由于可编辑控制系统存在以下特点：安全高效、适应性强、性能稳定以及造价低廉等，因此被广泛的应用于工业生产领域中，并取得了卓越的成果。目前，生产PLC的厂家有许多，但是比较有名的只有几位，如美国AB公司、日本OMRON公司、德国SIEMENS公司、法国SCHNEIDER公司等。凭借国际权威部门给出的相关数据可知，目前就PLC的生产企业来说，实力最为雄厚的莫过于美国的SIEMENS公司，将近拥有0.3的市场占有率；而屈居亚军的是AB公司，将近占0.18的市场份额；第三位是SCHNEIDER公司，约占0.12的市场份额，剩下的被包括OMRON公司在内的近200家PLC厂商所瓜分4。(2)国内市场由于种种条件的限制，我国直到上世纪八十年代才开始研究PLC技术，因此发展水平远远落后于西方发达国家，而在一些关键技术方面差距更为巨大，如远程通讯I/O技术、智能模块技术、可编程控制器的大规模生产技术等。在大、中型PLC中，几乎全是进口的，主要有美国的AB公
