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1、 维修电工技师论文 题 目 PLC、变频器在工业中的应用 单 位 专 业 维修电工技师 姓 名 二零一五年十月 PLC、变频器在工业中的应用 前言随着现代化工业的加速进行，为了适应更加精密和可靠的自动化控制流程， PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，适合于当前工业企业对自动化控制的需求。本文是采用PLC编程的梯形图语言，梯形图语言是在可编程控制器中应用最广的语言，因为它能使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程也更容易，适合绝大多数设备操作者的编程习惯和思路，其所实现
2、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，它是专为在恶劣工作环境下的自动化控制应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内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。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术。它可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，也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
3、自动控制。变频器作为一种能源转换的节能设备，电力电子器件的自关断化、模块化、交流电路开关模式的高频化和控制手段的全数字化等促进了变频装置的小型化、多功能化，灵活性和适应性不断增强，应用领域不断扩大。关键词：PLC；控制；变频器；节能；目录第一章PLC在工业生产中的的应用一、 PLC可编程控制器简介.1 、PLC的定义2 、PLC的工作原理3 、PLC应用分类二、 PLC在现代工业领域应用1、 PLC控制三相异步电动机减压起动2、PLC控制三相异步电动机正反转3、PLC控制三相异步电动机的反接制动第二章变频器在工业生产中的的应用 一、 变频器简介1 、变频调速的基本控制方式2、变频器的基本构成3
4、、工作原理4、变频调速的优点二、变频器的应用1、变频器在泵类负载中的应用2、变频器在风机上的应用3、变频器与节能第三章PLC与变频器在风机节能控制系统中的应用1、整改方案2、方案实施3、整改后的节能效果分析 结论 参考文献第一章PLC在工业生产中的的应用一、PLC可编程控制器简介1 、PLC的定义 PLC也叫可编程逻辑控制器，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，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数、比较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。2、 PLC的工作原理 当PLC投入运行后，
5、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内。输入采样结束后，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
6、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行逻辑运算，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映象区内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存储区内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凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用
7、；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，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（三）输出刷新阶段：当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内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、PLC的应用分类 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
8、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几类。 （一）开关量的逻辑控制：这是PLC最基本、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。 （二）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
9、制。 （三）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。 （四）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
10、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。 （五）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较，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。 （六）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。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商
11、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。二、 PLC在工业生产领域应用1、PLC控制三相异步电动机减压起动 星形、三角形减压起动用于定子绕组在正常运行时接为三角形的电动机。在电动机起动时将定子绕组接成星形，实现减压起动。正常运转时再换接成三角形接法。有电工基础知识可知，星形连接时起动电流仅为三角形连接时的1/3，相应的起动转矩也是三角形连接时的1/3。 星三角降压启动I/O分配表输入输出备注SB1-X0KM1-Y0SB2-X1KM2-Y1FR-X2KM3-Y2根据系统的I/O分配表画出该降压启动的I/O接线图，图示如下：图1.1 三相异
12、步电动机减压起动的I/O接线图完成前面工序后，就需要进行对系统的PLC进行程序编写，以下是该程序的梯形图；图1.2减压起动梯形图对应的指令如下表：表1.1 三相异步电动机的-减压起动的指令语句表步序指令 数据步序指令 数据步序指令 数据步序指令 数据步序指令 数据0LD X0014OUT Y0008ANI T012LD T016ANI X0021OR Y0005LD Y0009OUT Y00213OR Y00117OUT Y0012ANI X0006ANI Y00110MPP14ANI Y00018END3ANI X0027MPS11OUT T0 K5015ANI Y002编程方法多种多样，这
13、里就不逐一列举。2、PLC控制三相异步电动机正反转 因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动机就实现了反转。输入 输出SB1：X1 KM1：Y0SB2：X2 KM2：Y1SB3：X0FR：X3 SB1为正 SB2为反KM1为正转接触线圈KM2为反转接触线圈图2.1 输入输出接线图图2.2梯形图 将PLC连上编程器并接通电源后，PLC电源指示灯亮，将编程器开关打到“PROGRAM”位置，这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!这时依次按Cltr键和Montr键，直至屏幕显示地址号0000，这时即可输入程序。 在输入程序前，需清除存储器中内容，按照以上控制的梯形图或程序指令将控制程序写入PLC，当程序输入到PLC指令如下表对应的指令如下表：表2.1 三相异步电动机正反转的指令语句表步 序指 令 数据步 序指 令 数据0LD X0017OR Y0021OR Y0018ANI X0002ANI X0
