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1、 1 浙江大学远程教育学院 本科生毕业论文（设计）开题报告 题 目: PLC 在三相异步电机控制中的应用 专 业: 电气工程与自动化 学习中心: 陕西新城奥鹏中心 姓 名: 杜彭 学 号: L20760020551 指导教师: 2010 年 4 月 2 日 2 PLC 在三相异步电机控制中的应用 第一部分 文献综述 一，简述 1、PLC 的由来 在上个世纪 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构 成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的 发展，产品更新的周期愈来愈短，老式继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十 分费时，费
2、工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公 司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标， 即： a编程方便现场可修改程序； b维修方便采用模块化结构； c可靠性高于继电器控制装置； d体积小于继电器控制装置； e数据可直接送入管理计算机； f成本可与继电器控制装置竞争； g 输入可以是交流 115V； h输出为交流 115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等； j在扩展时原系统只要很小变更； k用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1969 年，美国数字设备公司（DEC） 研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配 线
3、上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高， 通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年，已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国 引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第 一台 PLC。我国从 1974 年开始研制，于 1977年开始工业应用。 2、PLC 的定义 PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气 制造商协会 NEMA（National
4、Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作，于 1984 年首先将其正式命名为 PC（Programmable Controller） ，并给 PC 作了如下定义 “PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如 逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种 机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行 PC 之功能着，亦被视为 PC，但不包 括鼓式或类似的机械式顺序控制器。 ” 以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了 PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2
5、月通过了对它的定义：“可编程控制器是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。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制 系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 3 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它 具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一 具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据
6、控制 要求进行设计编制。 二、PLC 的特点 1 PLC 的主要特点 （1）高可靠性 （2）丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如： 交流或直流； 开关量或模拟量； 电压或电流； 脉冲或电位； 强电或弱电等。 有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如： 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀 直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网 络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 （3）采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型 PLC 以外绝大多数 PLC 均 采用模块化结构 PLC 的各个部件
7、包括 CPU 电源 I/O 等均采用模块化设计由 机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合 （4）编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说 不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握 （5）安装简单维修方便 PLC 不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现 场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和 故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障 由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的 方法使系统迅速恢复运行 2PLC 的功能 （
8、1） 逻辑控制 （2） 定时控制 （3） 计数控制 （4） 步进（顺序）控制 （5） PID 控制 （6） 数据控制 4 三、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： 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。 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） ，
9、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。 4数据处理 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。数据处理一般用于如造纸、冶 金、食品工业中
10、的一些大型控制系统。 5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。随着工厂自动化网络的发 展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 四、PLC 的应用特点 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
11、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。 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。 3易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 是面向工矿企业的工控设备。它接口容易
12、，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计 算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 5 4系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及 建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程 序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。 总结 多年来，可编程控制器从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能 从弱到强，实现了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
13、 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 PLC 在处理模拟 量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控 制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。 第二部分 论文提纲 三、参考文献目录 1 张运刚/宋小春 编著 西门子 S7-300/400plc 技术与应用 北京：人民邮电出版社 2007 2 刘光起/周亚夫 主编 PLC 技术及应用 北京：化学工业出版社 2008 3 王阿根 主编 plc 控制程序精编 108例 北京：电子工业出版社 2009 4 张化龙 主编 图解 plc 与电气入门 北京：人民邮电出版社 2008 5 吴丽 主编 电气控制与 plc 应用技术 北京：机械工业出版社 2008 6 李凤阁/佟为明 主编 电气控制与可编程序控制器应用技术 北京：机械工业出版社 2008 7 黄小红 主编 工厂电气控制与可编程控制器 北京：科学技术出版社 2010 8 钟肇新 彭 侃编可编程序控制器原理及应用广州：华南理工大学出版社 9 10 11
