第一篇：三相異步電動(dòng)機(jī)的原理與應(yīng)用的研究的論文

三相異步電動(dòng)機(jī)的原理與應(yīng)用的研究 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個(gè)瞬間進(jìn)行分析。

當(dāng) =0°時(shí)，U相電流達(dá)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(fù)，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(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上。

當(dāng) =120°時(shí)，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(fù),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(shí)合成磁場(chǎng)的軸線正好位于V相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向已從 =0°時(shí)的位置沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了120°。

當(dāng) =240°和 =360°時(shí)，合成磁場(chǎng)的位置。當(dāng) =360°時(shí)，合成磁場(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向從起始位置逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了360°，即電流變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。

由此可見，對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組所形成的磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。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(fù)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(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向也為U→W→V。綜上分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原則是：

(1)三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(jī)極對(duì)數(shù)。

(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。

(3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)槿绻竭_(dá)同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢(shì)和電流，也就不能產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子的電磁力。因此，異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)因此而得名。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。

（4）異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向又取決于異步電動(dòng)機(jī)的三相電流相序，因此，三相異步電動(dòng)機(jī)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(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的兩根電源線，便可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用研究

由于三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)工廠將無法運(yùn)轉(zhuǎn)、商場(chǎng)將無法正常營業(yè)。通常所見的電動(dòng)機(jī)在商場(chǎng)內(nèi)主要應(yīng)用形式供暖系統(tǒng)、空調(diào)器、排風(fēng)風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、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?dòng)機(jī)在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用與研究。2.1三相異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能應(yīng)用

1.三相異步電動(dòng)機(jī)在應(yīng)用中藥做到節(jié)能就要注意下面四點(diǎn)：

（1）選用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)：

Y系列電動(dòng)機(jī)是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新系列產(chǎn)品,是國內(nèi)目前較先進(jìn)的三相異步電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)80年代中期即在全國推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是效率高、節(jié)能、啟動(dòng)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(dòng)機(jī),相比來說Y系列比JO2系列電動(dòng)機(jī)效率提高了0?413%。因此用Y系列電動(dòng)機(jī)取代舊式電動(dòng)機(jī)勢(shì)在必行。

（2）合理選用電動(dòng)機(jī)類型：

選擇電動(dòng)機(jī)類型除了滿足拖動(dòng)功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。對(duì)于年運(yùn)行時(shí)間大于3000h，負(fù)載率大于50%的場(chǎng)合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動(dòng)機(jī)。與Y系列相比，其效率平均高3%，損耗降低20%一30%，雖然價(jià)格高于Y系列電動(dòng)機(jī)，但從長期運(yùn)行考慮，經(jīng)濟(jì)性還是明顯的。

同步電動(dòng)機(jī)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(jià)格較高。隨著異步電動(dòng)機(jī)制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。（3）合理選用電動(dòng)機(jī)的額定容量：

國家三相異步電動(dòng)機(jī)3個(gè)運(yùn)行區(qū)域作了如下規(guī)定：負(fù)載率在70%-100%之間為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40%-70%之間為一般運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40%以下為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。若電動(dòng)機(jī)容量選得過大，雖然能保證設(shè)備的正常運(yùn)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(fèi)。因此考慮到既能滿足水泥廠設(shè)備運(yùn)行需要，又能使其盡可能地提高效率，水泥企業(yè)一般負(fù)載率保持在60%一100%較為理想。對(duì)于負(fù)載率小于40%的三角形接法電動(dòng)機(jī)可改為星型接法，以提高其效率。

（4）老式電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造

1)更換電動(dòng)機(jī)的外風(fēng)扇，將電動(dòng)機(jī)的外風(fēng)扇改為節(jié)能型，對(duì)于不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，有對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)的2極和4極電動(dòng)機(jī)，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(jìn)行電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造后，可降低電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗和附加損耗，提高效率，雖然啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)下降10%-20%，但很適應(yīng)空載或輕載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)改造。

2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能研究

1.目前在電機(jī)節(jié)能方面存在的主要問題（1）舊(淘汰)型電機(jī)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(jī)，現(xiàn)在約占裝機(jī)容量的3%～5%，即約2 000萬kW，這些電機(jī)采用E級(jí)絕緣，體積較大，起動(dòng)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(jī)，如風(fēng)機(jī)、水泵、車床等使用的主機(jī)。另外，早期使用的Y系列電動(dòng)機(jī)，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(jī)占裝機(jī)容量的15%～20%。

（2）電機(jī)負(fù)載率低

由于電動(dòng)機(jī)選擇不當(dāng)，富裕量過大或生產(chǎn)工藝變化，使得電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作負(fù)荷遠(yuǎn)低于額定負(fù)荷，大約占裝機(jī)容量 30% ～ 40% 的電機(jī)在 30% ～50%的額定負(fù)載下運(yùn)行，運(yùn)行效率過低。如現(xiàn)在我國風(fēng)機(jī)的平均運(yùn)行效率為 60%，水泵的平均運(yùn)行效率只有 51%。

（3）電機(jī)電源電壓不對(duì)稱或電壓過低

由于三相四線制低壓供電系統(tǒng)單相負(fù)荷的不平衡，使得電動(dòng)機(jī)的三相電壓不對(duì)稱，電機(jī)產(chǎn)生負(fù)序轉(zhuǎn)矩，增大電機(jī)運(yùn)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(jī)電流偏大，因而損耗增大。三相電壓的不對(duì)稱度越大，電壓越低，則損耗越大。

（4）負(fù)荷調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速控制不當(dāng)

在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與水泵的流量等方面，還有些場(chǎng)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(jī)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(fù)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(dòng)機(jī)效率

異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的，這可以從兩個(gè)方面進(jìn)行 在電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造與改進(jìn)方面對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造要做到：

(1)采用較薄的低損耗硅鋼片，減少電機(jī)的渦流損耗；加長電機(jī)鐵芯，用較多的硅鋼片達(dá)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(jī)的滿槽率，達(dá)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(dòng)機(jī)的節(jié)能措施

電動(dòng)機(jī)的節(jié)能方法和節(jié)能措施

(1)新購電動(dòng)機(jī)，應(yīng)首先考慮選用高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)本身的效率，如將電動(dòng)機(jī)自冷風(fēng)扇?？稍谪?fù)荷很小或戶外電動(dòng)機(jī)在冬季時(shí)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(fù)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(dòng)勢(shì)波形及降低繞組工作電流，達(dá)到高效節(jié)能的目的。

(4)采油其他連續(xù)調(diào)速運(yùn)行方式，如使用調(diào)速器、變極電動(dòng)機(jī)、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(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)“大馬拉小車”除了浪費(fèi)電能外，極易造成設(shè)備損壞?！靶●R拉大車” 會(huì)損害電動(dòng)機(jī)。另外，合理調(diào)整電動(dòng)機(jī)配套使用，可使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高效率工作區(qū)，達(dá)到節(jié)能的目的。

(6)合理安裝并聯(lián)低壓電容器進(jìn)行無功補(bǔ)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)論文,doc.deflate

三相異步電動(dòng)機(jī)維修及故障排除

XXX（學(xué)號(hào)：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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及損壞情況，根據(jù)近幾年在三相異步電動(dòng)機(jī)檢修中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出三相異步電動(dòng)機(jī)的檢修方法及在試運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)中常見的幾種故障及排除方法。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；檢修；定子繞組；單相運(yùn)行的原因

概況

經(jīng)過摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，目前為止三相異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量和判斷故障點(diǎn)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(dòng)機(jī)又叫感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、使用和維護(hù)方便、運(yùn)行可靠的電動(dòng)機(jī)，它主要是：由定子和轉(zhuǎn)子組成。目前絕大多數(shù)動(dòng)力設(shè)備，如機(jī)床、起重設(shè)備、運(yùn)輸機(jī)械、鼓風(fēng)機(jī)、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(dòng)機(jī)要定期檢修，方能保證可靠運(yùn)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(diǎn)及損壞情況

三相異步電動(dòng)機(jī)是由固定部分—定子和轉(zhuǎn)動(dòng)部分—轉(zhuǎn)子組成的，定子與轉(zhuǎn)子之間留有相對(duì)運(yùn)動(dòng)所必須的空氣隙。定子是電動(dòng)機(jī)的靜止部分，主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等部件組成。定子鐵心它作為電動(dòng)機(jī)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(chǎng)。通常繞組是用高強(qiáng)度漆包線繞制成各種型式的線圈，嵌入定子槽內(nèi)。機(jī)座是固定定子鐵心和定子繞組，并以兩個(gè)端蓋支承轉(zhuǎn)子，同時(shí)起到保護(hù)整個(gè)電動(dòng)機(jī)和發(fā)散電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中所產(chǎn)生熱量的作用。轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。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(jī)械加工而成。端蓋一般為鑄鐵件裝在機(jī)座的兩側(cè)，起支撐轉(zhuǎn)子的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)主要有下面幾種損壞情況。

1.1滾動(dòng)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(jī)過載、匝間、相間、短路、對(duì)地?fù)舸┑仍斐啥ㄗ永@組損壞。

2三相電動(dòng)機(jī)的定期檢修

為了避免和減少三相異步電動(dòng)機(jī)突然損壞事故，三相異步電動(dòng)機(jī)需要定期保養(yǎng)和檢修。如遇有電動(dòng)機(jī)過熱和定子繞組絕緣太低時(shí)，須

緣的材料。75kW以下的定子繞組更換大多采用B級(jí)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(jí)絕緣的材料。電機(jī)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(dòng)，匝數(shù)變化將明顯影響電機(jī)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(dòng)。

2.3總裝和檢查性試驗(yàn)。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(jìn)行總裝。裝配完成后用手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)均勻、靈活，轉(zhuǎn)子應(yīng)有一定的軸向竄動(dòng)量，其竄動(dòng)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(dòng)機(jī)做耐壓實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)觀察其電流、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等有無異常。三相異步電動(dòng)機(jī)的恢復(fù)性大修

繞組損壞的三相異步電動(dòng)機(jī)，需進(jìn)行恢復(fù)性大修。損壞情況一般是定子繞組發(fā)生對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)單相運(yùn)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(dòng)機(jī)在單相運(yùn)行時(shí)，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(fù)載不同發(fā)生變化。//綜上所述，造成電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)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(xiǎn)非正常性熔斷。

（3）啟動(dòng)設(shè)備及導(dǎo)線、觸頭燒傷或損壞、松動(dòng)，接觸不良，選擇不當(dāng)?shù)仍斐呻娫磾嘁幌唷?/p>

（4）電動(dòng)機(jī)定子繞組一相斷路。

（5）新電機(jī)本身故障。

（6）啟動(dòng)設(shè)備本身故障。

5其他常見的電機(jī)故障及排除方法

（1）通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)，如有則進(jìn)行修復(fù)。

（2）通電后電動(dòng)機(jī)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(cuò)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(jī)、匝間試驗(yàn)儀、電橋逐一排除查找出故障點(diǎn)。

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(duì)我的關(guān)心和照顧，從你們身上，我學(xué)會(huì)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(duì)我的關(guān)心幫助和支持是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力之一，我的大學(xué)生活因?yàn)橛心銈兌泳?。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(duì)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(lì)和支持，你們是我不斷取得進(jìn)步的永恒動(dòng)力。

XX系

20XX年X月X日

第三篇：三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制論文

成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

（三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制論）

摘要

PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)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(qiáng)，功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長期以來，PLC始終處于自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)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(duì)自動(dòng)化的需要。本文設(shè)計(jì)了2個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)的自動(dòng)控制電路。

關(guān)鍵詞：PLC;三相異步電動(dòng)機(jī);繼電器 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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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(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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目錄

第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ).................................................1

第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu).......................................1 第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理.......................................1 第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)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(dòng)機(jī)的PLC控制...........................................9

第一節(jié)三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制........................................9 第二節(jié)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制.....................................10 第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)...............................12 結(jié)束語...................................................................13 致辭.....................................................................14 參考文獻(xiàn).................................................................15

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第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)

第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

一、定子

定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作用是用來支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的工作原理

圖1-3為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。為簡(jiǎn)單起見，圖中用一對(duì)磁極來進(jìn)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(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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子將作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的方向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。

圖1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖

轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(duì)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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。

1.直接起動(dòng) 直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡(jiǎn)單，不需附加的起動(dòng)設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起動(dòng)電流大，一般只允許小功率的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的三相異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。

2.降壓起動(dòng) 通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動(dòng)方法稱為降壓起動(dòng)。

前面講過，起動(dòng)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(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如果電機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下面三種。

(1)Y-△降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。

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圖1-4 Y-△降壓起動(dòng)控制線路

圖1-4是一個(gè)Y-△降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，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(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，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(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)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(dòng)時(shí)的線電流為

采用Y連接降壓起動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。

以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來減小起動(dòng)電流的，只適用于允許輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。

(2)自耦變壓器降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓 3 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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器的低壓輸出端，起動(dòng)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(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

二、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會(huì)慢慢停下來, 但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)一般利用電磁抱閘的方法來實(shí)現(xiàn)；電氣制動(dòng)一般有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng)三種方法。

1.能耗制動(dòng) 正常運(yùn)行時(shí)，將QS閉合，電動(dòng)機(jī)接三相交流電源起動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機(jī)的V、W兩相，在電機(jī)內(nèi)部形成固定的磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運(yùn)動(dòng)方向相反，稱為制動(dòng)力矩，該力矩使得電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動(dòng)回路串聯(lián)一個(gè)大電阻，以減小制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動(dòng)時(shí)間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中。

2.反接制動(dòng) 反接制動(dòng)是指制動(dòng)時(shí)，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)換向，反向磁場(chǎng)與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動(dòng)比能耗制動(dòng)所用的時(shí)間要短。

(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動(dòng)示意圖

正常運(yùn)行時(shí)，接通KM1，電動(dòng)機(jī)加順序電源U—V—W起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，接通KM2，從圖可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于慣性，電動(dòng)機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)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(huì)受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同的制動(dòng)力矩，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動(dòng)機(jī)會(huì)反方向起動(dòng)。反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，但反接制動(dòng)時(shí)，由于形成了反向磁場(chǎng)，所以使得轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(dòng)回路中串入大電阻。另外，反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)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(jī)械中。

3.回饋發(fā)電制動(dòng) 回饋發(fā)電制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動(dòng)機(jī)將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動(dòng)。

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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(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(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，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。

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(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)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(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)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(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。

3.延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)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(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和 6 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)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(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)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(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，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(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)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(shí)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(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

4.過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)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(chǎng)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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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(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)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(dòng)機(jī)的PLC控制

第一節(jié)三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

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在生產(chǎn)過程中,往往要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng),如起重機(jī)吊鉤的上升與下降,機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)與后退等等。由電動(dòng)機(jī)原理可知，只要把電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這兩個(gè)相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)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(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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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(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通電正轉(zhuǎn)。

按下SB1，輸入繼電器0000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停止正轉(zhuǎn)

按下SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點(diǎn),動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)M通電反轉(zhuǎn)

第二節(jié)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制

在裝有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械上，有時(shí)必須按一定的順序起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，才能滿足工作的需要。例如某個(gè)設(shè)備要求:“必需首先起動(dòng)甲電動(dòng)機(jī)，然后才能起動(dòng)乙電動(dòng)機(jī)，當(dāng)甲電動(dòng)機(jī)停止后，乙電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實(shí)現(xiàn)。

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圖3-4 順序啟動(dòng)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(jī)械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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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(dòng)按鈕SB1,輸入繼電器0000動(dòng)合觸點(diǎn)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(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動(dòng)機(jī)M1先起動(dòng),電動(dòng)機(jī)M2才能起動(dòng)。這時(shí)如果按下M2的起動(dòng)按鈕SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)的斷開，使得0501線圈同時(shí)失電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。若只按下M2停止，按鈕SB4時(shí)，0003動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；使得0501線圈失電，M2停止運(yùn)行，而M1仍運(yùn)行。

第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還有其它的像制動(dòng)和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計(jì)，主電路都是一樣的，就控制電路有一點(diǎn)小差異，使用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價(jià)格便宜等，三相異步電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是要來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)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(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時(shí)同步的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n=60t/p 式中f為電源效率，P是磁場(chǎng)的磁極對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)也需要對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的方向和特性，不至于使用不當(dāng)使電動(dòng)機(jī)損壞，電動(dòng)機(jī)的頻率一定要符合要求。

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結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)和制作了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡(jiǎn)單實(shí)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(shí)用性，第一章 緒論部分介紹了電動(dòng)機(jī)控制方面的背景、本文設(shè)計(jì)的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個(gè)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(dòng)機(jī)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(jìn)行了總結(jié)。

通過本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制分析中對(duì)PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的分析和運(yùn)用能力，由于本人水平有限，因此對(duì)其中的原理和實(shí)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(qǐng)各位老師加以指導(dǎo)。

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致辭

時(shí)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(jì)后將畫上圓滿的句號(hào)。在這三年中，老師和同學(xué)對(duì)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(huì)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(duì)各位表示衷心的感謝。

在本次設(shè)計(jì)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(yuǎn)的精神動(dòng)力，并相信這在我的人生中將會(huì)受益匪淺，同時(shí)也使自己的理論學(xué)習(xí)和實(shí)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(jì)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(dá)我真誠的謝意。

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參考文獻(xiàn)

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第四篇：三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制論文

摘 要

本論文文設(shè)計(jì)了2個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。非常實(shí)用。

關(guān) 鍵 詞

PLC;三相異步電動(dòng)機(jī);繼電器

山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

目錄

摘要.................................................................................I 緒論.................................................................................1 1 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ).................................................................2 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)...........................................................2 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理.......................................................2 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的PLC控制...........................................................8 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制.....................................................8 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制.....................................................9 3.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn).................................................10 結(jié)論................................................................................12 致謝................................................................................13 參考文獻(xiàn)............................................................................14

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緒論

三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，控制方便，運(yùn)行可靠，易于維修成本低的有點(diǎn)，幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(gè)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?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)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(qiáng)，所實(shí)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(yùn)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(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)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(jī)械或生產(chǎn)過程。

長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)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(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動(dòng)了PLC的發(fā)展，使得PLC的功能日益增強(qiáng)，目前，在先進(jìn)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(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時(shí)，計(jì)數(shù)，數(shù)字運(yùn)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(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)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(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛的運(yùn)用于眾多行業(yè)。

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三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)

1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)座三部分組成。機(jī)座的主要作用是用來支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(dòng)機(jī)的定子

山東勞動(dòng)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(dòng)機(jī)的工作原理

圖1-3為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。圖中用一對(duì)磁極來進(jìn)行分析。當(dāng)向三相定子繞組中通過入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中受到電磁力的作用。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)

圖1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖

1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過程 1.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。

1.直接起動(dòng) 直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡(jiǎn)單，不需附加的起動(dòng)設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起動(dòng)電流大，一般只允許小功率的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的三相異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。2.降壓起動(dòng) 通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動(dòng)方法稱為降壓起動(dòng)。

起動(dòng)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(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如果電機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下面三種。

(1)Y-△降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。

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圖1-4 Y-△降壓起動(dòng)控制線路

圖1-4是一個(gè)Y-△降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，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(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，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(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)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(dòng)時(shí)的線電流為

采用Y連接降壓起動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。

以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來減小起動(dòng)電流的，只適用于允許輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。(2)自耦變壓器降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動(dòng)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(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會(huì)慢慢停下來, 但有

山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)一般利用電磁抱閘的方法來實(shí)現(xiàn)；電氣制動(dòng)一般有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng)三種方法。

1.能耗制動(dòng) 正常運(yùn)行時(shí)，將QS閉合，電動(dòng)機(jī)接三相交流電源起動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機(jī)的V、W兩相，在電機(jī)內(nèi)部形成固定的磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運(yùn)動(dòng)方向相反，稱為制動(dòng)力矩，該力矩使得電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動(dòng)回路串聯(lián)一個(gè)大電阻，以減小制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動(dòng)時(shí)間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中。

2.反接制動(dòng) 反接制動(dòng)是指制動(dòng)時(shí)，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)換向，反向磁場(chǎng)與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動(dòng)比能耗制動(dòng)所用的時(shí)間要短。

(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動(dòng)示意圖

正常運(yùn)行時(shí)，接通KM1，電動(dòng)機(jī)加順序電源U—V—W起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，接通KM2，從圖可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于慣性，電動(dòng)機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)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(huì)受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同的制動(dòng)力矩，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動(dòng)機(jī)會(huì)反方向起動(dòng)。反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，但反接制動(dòng)時(shí)，由于形成了反向磁場(chǎng)，所以使得轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(dòng)回路中串入大電阻。另外，反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)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(jī)械中。

3.回饋發(fā)電制動(dòng) 回饋發(fā)電制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動(dòng)機(jī)將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動(dòng)。

山東勞動(dòng)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(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(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，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。

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(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)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(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)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(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。3.延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。

2.3 PLC的工作原理

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)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(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)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(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O

山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 映象區(qū)內(nèi)對(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，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(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)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(shí)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(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

4.過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)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(chǎng)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)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(dòng)機(jī)的PLC控制

3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

 在生產(chǎn)過程中,往往要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng),如起重機(jī)吊鉤的上升與下降,機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)與后退等等。由電動(dòng)機(jī)原理可知，只要把電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這兩個(gè)相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”兩種控制電路

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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(dòng)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(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通電正轉(zhuǎn)。

按下SB1，輸入繼電器0000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停止正轉(zhuǎn)

按下SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點(diǎn),動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)M通電反轉(zhuǎn)

3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制

在裝有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械上，有時(shí)必須按一定的順序起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，才能滿足工作的需要。例如某個(gè)設(shè)備要求:“必需首先起動(dòng)甲電動(dòng)機(jī)，然后才能起動(dòng)乙電動(dòng)機(jī)，當(dāng)甲電動(dòng)機(jī)停止后，乙電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實(shí)現(xiàn)。

圖3-4 順序啟動(dòng)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(dòng)按鈕SB1,輸入繼電器0000動(dòng)合觸點(diǎn)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(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動(dòng)機(jī)M1先起動(dòng),電動(dòng)機(jī)M2才能起動(dòng)。這時(shí)如果按下M2的起動(dòng)按鈕SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)的斷開，使得0501線圈同時(shí)失電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。若只按下M2停止，按鈕SB4時(shí)，0003動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；使得0501線圈失電，M2停止運(yùn)行，而M1仍運(yùn)行。

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3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還有其它的像制動(dòng)和調(diào)速控制在這里我就沒有設(shè)計(jì)，其實(shí)主電路都是一樣的，就控制電路有一點(diǎn)小差異，使用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價(jià)格便宜等。

plc的通用性 可靠性 檢修快速性 安全性是非常強(qiáng)大的，所以用其控制是非常方便的，值得一提的是他的價(jià)格可能會(huì)高一些，但是絕對(duì)是物超所值。

結(jié)論

本次論文我研究了用plc簡(jiǎn)單地控制三相異步電動(dòng)機(jī)，我感覺這樣的設(shè)計(jì)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(dá)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(shí)用性，第一章 緒論部分介紹了電動(dòng)機(jī)控制方面的背景、本文設(shè)計(jì)的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個(gè)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(dòng)機(jī)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(jìn)行了總結(jié)。

通過本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制分析中對(duì)PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了理論結(jié)合實(shí)際的能力，由于本人水平有限，時(shí)間緊促，對(duì)其中的原理和實(shí)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(duì)或者欠缺的地方請(qǐng)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(dòng)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(duì)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(huì)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(duì)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(jì)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(huì)受益匪淺，自己的理論學(xué)習(xí)和實(shí)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(dá)我真誠的謝意。

山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 參考文獻(xiàn)

[1]王兆晶，《維修電工（中級(jí)）》：機(jī)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(dòng)社會(huì)保障出版社，2009.1 [3]

第五篇：三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制論文

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用

指導(dǎo)老師： 宋飛燕 作 者: 那琴 班 級(jí)： 機(jī)電103053班 系（部）： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 時(shí) 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(jì)）

摘 要

PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)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(qiáng)，功能完善等優(yōu)點(diǎn)。長期以來，PLC始終處于自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)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(duì)自動(dòng)化的需要。本文設(shè)計(jì)了2個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制電路，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)的自動(dòng)控制電路。

關(guān) 鍵 詞:PLC;三相異步電動(dòng)機(jī);繞組;江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)）

目錄

摘要.................................................................................I 緒論.................................................................................1 1 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ).................................................................2 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)...........................................................2 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理.......................................................2 1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)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(dòng)機(jī)的PLC控制...........................................................8 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制.....................................................8 3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制.....................................................9 3.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn).................................................10 結(jié)論................................................................................12 致謝................................................................................13 參考文獻(xiàn)............................................................................14 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)）

緒論

三相異步電動(dòng)機(jī)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(gè)領(lǐng)域,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,三相異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下,導(dǎo)致產(chǎn)生過流,短路,斷相,絕故,對(duì)緣老化等事故，應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合的高壓電動(dòng)機(jī),大功率電動(dòng)機(jī)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(jī)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?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)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(qiáng)，所實(shí)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(yùn)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(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)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(jī)械或生產(chǎn)過程。

長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠?yàn)樽詣?dòng)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(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動(dòng)了PLC的發(fā)展，使得PLC的功能日益增強(qiáng)，目前，在先進(jìn)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(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時(shí)，計(jì)數(shù)，數(shù)字運(yùn)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(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)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(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛的運(yùn)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(jì)）

1.三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)

1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.1 定子

定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作用是用來支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(jì)）示。

圖1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的工作原理

圖1-3為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。為簡(jiǎn)單起見，圖中用一對(duì)磁極來進(jìn)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(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子將作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的方向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。

圖1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖

轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(duì)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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)）1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)工作過程的分析 1.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。

1.直接起動(dòng) 直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡(jiǎn)單，不需附加的起動(dòng)設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起動(dòng)電流大，一般只允許小功率的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的三相異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。

2.降壓起動(dòng) 通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動(dòng)方法稱為降壓起動(dòng)。

前面講過，起動(dòng)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(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如果電機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下面三種。

(1)Y-△降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。

圖1-4 Y-△降壓起動(dòng)控制線路

圖1-4是一個(gè)Y-△降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，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(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，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(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)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(dòng)時(shí)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(jì)）

采用Y連接降壓起動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。

以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來減小起動(dòng)電流的，只適用于允許輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。

(2)自耦變壓器降壓起動(dòng) 這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動(dòng)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(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會(huì)慢慢停下來, 但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)一般利用電磁抱閘的方法來實(shí)現(xiàn)；電氣制動(dòng)一般有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng)三種方法。

1.能耗制動(dòng) 正常運(yùn)行時(shí)，將QS閉合，電動(dòng)機(jī)接三相交流電源起動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機(jī)的V、W兩相，在電機(jī)內(nèi)部形成固定的磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運(yùn)動(dòng)方向相反，稱為制動(dòng)力矩，該力矩使得電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動(dòng)回路串聯(lián)一個(gè)大電阻，以減小制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動(dòng)時(shí)間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)）2.反接制動(dòng) 反接制動(dòng)是指制動(dòng)時(shí)，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)換向，反向磁場(chǎng)與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電源，如圖1-6所示。顯然反接制動(dòng)比能耗制動(dòng)所用的時(shí)間要短。

(a)接線圖；(b)原理圖 圖1-6反接制動(dòng)示意圖

正常運(yùn)行時(shí)，接通KM1，電動(dòng)機(jī)加順序電源U—V—W起動(dòng)運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，接通KM2，從圖可以看出，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于慣性，電動(dòng)機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)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(huì)受到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同的制動(dòng)力矩，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動(dòng)機(jī)會(huì)反方向起動(dòng)。反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，但反接制動(dòng)時(shí)，由于形成了反向磁場(chǎng)，所以使得轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(dòng)回路中串入大電阻。另外，反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)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(jī)械中。

3.回饋發(fā)電制動(dòng) 回饋發(fā)電制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動(dòng)機(jī)將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動(dòng)。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)）PLC基礎(chǔ)

2.1 PLC的定義

可編程邏輯控制器，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(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，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。

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(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)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(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)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(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。

3.延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)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(jì)）2.3 PLC的工作原理

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)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(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)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(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，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(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)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(shí)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(jì)）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(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

4.過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)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(chǎng)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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≈票怼?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(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)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(jì)）三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制

3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

 在生產(chǎn)過程中,往往要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng),如起重機(jī)吊鉤的上升與下降,機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)與后退等等。由電動(dòng)機(jī)原理可知，只要把電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單相運(yùn)行電路，為了避免誤動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這兩個(gè)相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的互鎖。按照電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)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(jì)）

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(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器0500線圈接通并自鎖，接觸器KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通電正轉(zhuǎn)。

按下SB1，輸入繼電器0000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器0500線圈失電，KM1主觸點(diǎn)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停止正轉(zhuǎn)

按下SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,KM2主觸點(diǎn),動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)M通電反轉(zhuǎn)

3.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制

在裝有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械上，有時(shí)必須按一定的順序起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，才能滿足工作的需要。例如某個(gè)設(shè)備要求:“必需首先起動(dòng)甲電動(dòng)機(jī)，然后才能起動(dòng)乙電動(dòng)機(jī)，當(dāng)甲電動(dòng)機(jī)停止后，乙電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止”。這種要求可采用下面的控制線路來實(shí)現(xiàn)。江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計(jì)）

圖3-4 順序啟動(dòng)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(jì)）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(dòng)按鈕SB1,輸入繼電器0000動(dòng)合觸點(diǎn)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(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2作準(zhǔn)備?？梢?只有電動(dòng)機(jī)M1先起動(dòng),電動(dòng)機(jī)M2才能起動(dòng)。這時(shí)如果按下M2的起動(dòng)按鈕SB3,0002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,0501線圈接通并自鎖,接觸器KM2得電吸合,電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下M1的停止按鈕SB2，0001動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使0500線圈失電，并且由于連接在0501線圈驅(qū)動(dòng)電路的0500動(dòng)合觸點(diǎn)的斷開，使得0501線圈同時(shí)失電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。若只按下M2停止，按鈕SB4時(shí)，0003動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；使得0501線圈失電，M2停止運(yùn)行，而M1仍運(yùn)行。

3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)使用PLC控制優(yōu)點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，順序起動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還有其它的像制動(dòng)和調(diào)速控制在這里我就不再設(shè)計(jì)，主電路都是一樣的，就控制電路有一點(diǎn)小差異，使用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)有很多好處的：不易老化，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，便于控制價(jià)格便宜等，三相異步電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是要來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)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(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化時(shí)同步的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n=60t/p 式中f為電源效率，P是磁場(chǎng)的磁極對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)也需要對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的方向和特性，不至于使用不當(dāng)使電動(dòng)機(jī)損壞，電動(dòng)機(jī)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(jì)）

結(jié)論

本文設(shè)計(jì)和制作了三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，該電路主要以性能穩(wěn)定，簡(jiǎn)單實(shí)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(shí)用性，第一章 緒論部分介紹了電動(dòng)機(jī)控制方面的背景、本文設(shè)計(jì)的目的、意義及主要內(nèi)容等；第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ) 介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、幾個(gè)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(dòng)機(jī)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(jìn)行了總結(jié)。

通過本次電路的設(shè)計(jì)，我對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)原理有了進(jìn)一步的了解，在三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制分析中對(duì)PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了科學(xué)的分析和運(yùn)用能力，由于本人水平有限，因此對(duì)其中的原理和實(shí)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(qǐng)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(jì)）

致謝

時(shí)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(jì)后將畫上圓滿的句號(hào)。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(duì)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(huì)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(duì)各位表示衷心的感謝。

在本次設(shè)計(jì)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(yuǎn)的精神動(dòng)力，并相信這在我的人生中將會(huì)受益匪淺，同時(shí)也使自己的理論學(xué)習(xí)和實(shí)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(jì)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(dá)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(jì)）

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