本站原创【摘 要】近些年,随着工业生产的快速发展,生产中的控制操作难度越来越大.PLC可编程控制器因其具有的优点取代传统控制系统在工业控制中得到了广泛的应用.本文对概述了PLC控制器的应用、组成、发展,对PLC控制装置的优点进行了探讨,最后详细描述了PLC程序设计方法.
【关 键 词】电机电路PLC应用程序设计
前言
PLC是Programmablelogiccontroller的简称,即可编程控制器.PLC是专门为应用于工业环境中而设计的一种数字运算操作的控制装置.PLC以微处理器为核心,采用可编程存储器,结合通信技术、自动控制技术和计算机技术,具有逻辑控制、算术运算、计数、顺序控制的功能,利用模拟量和开关量的输出和输入实现生产过程中的控制.
近些年,PLC在工业控制中得到了广泛的应用,并得到了快速的发展,特别是在我国交通、化工、钢铁等应用中,相比于传统控制系统,PLC具有很多的优点,能保证系统的安全稳定运行.
电机在工业中发挥着至关重要的作用,特别是大型电机.电机的安全稳定运行是安全生产的保证.电机的安全运行需要可靠地控制系统作支持.传统的电机控制系统中包含许多独立元件,触点和布线较多,控制线路复杂,因此传统的控制系统可靠性差,发生故障后难以维修.PLC作为新型的电机控制系统,取代了大量的由继电器控制的逻辑电路,大大减少了继电器控制系统中的布线,而且改进了输入和输出电路,提高了控制系统的可靠性.
1.1PLC的组成及部件功能
PLC的硬件系统主要由微处理器、存储器、输入和输出部件、电源部件和编程器等组成
1.1.1存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器.其中系统存储器用来存储系统程序,用户存储器用来存储用户编写的程序.系统存储器为只读存储器如EPROM、EEPROM,EEPROM只需要编程器就能直接修改所存储的内容,写入的内容在断电的情况下不会改变.
1.1.2微处理器
微处理器是PLC的核心部件PLC所有的工作都是在微处理器的指挥下进行的,它的功能主要有:接收设备的状态信号,存入数据区,检测PLC内部电路工作状态,判断用户编写程序的错误,然后运行程序,实现数据运算,通信和存储功能.
1.1.3编程器
编程器是PLC必不可少的设备,它的主要作用是写入用户程序,并检查、调试写入的用户程序,同时监测PLC的工作状态,通过接口与微处理器通信.目前配置软件包和相关硬件的微型计算机可以用包括梯形图的多种编程语言进行编程.
1.1.4输入和输出部件
因为实际生产过程中产生的输入信号、信号电平各式各样,然而PLC只能处理标准电平,因此需要通过输入部件将这些输入信号转变成微处理器能够处理的标准电平信号.相应的,外部部件如接触器等需要不同电平的控制信号,因此利用输出模块将微处理器的标准电平转变成这些部件需要的控制信号.输入和输出部件时微处理器和输入输出设备中间的桥梁.
1.2PLC控制器的优点
相比于传统控制系统,PLC控制系统有着很多的优点.传统的控制系统里包含大量电子部件,体积十分庞大,而且传统控制系统中有大量的触点和布线,线路设计十分复杂,故障难以维修,可靠性差.PLC作为新型的控制系统,取代了复杂的传统继电器控制系统,减少了布线和触点.而且PCL用固态输入和输出电流代替了限位开关.电机启动器等电子部件,这样既减小了控制系统的体积,而且增强了电机运行的可靠性.PLC能够对电机运行进行监测,及时检测出故障,提高了电机的抗干扰能力,减小了故障维修量,降低了经济损失.
1.LC的控制应用
1.3.1过程控制
过程控制即闭环控制流量、压力、温度等模拟量.PLC控制器利用计算机技术,通过编写控制算法程序实现闭环控制.过程控制在热处理、化工、锅炉控制等领域得得了广泛的应用.
1.3.2模拟量控制
工业生产过程中存在着很多模拟量,如琉璃、压力、温度和速度等.PLC装置配置了模拟量和数字量转换模块,实现模拟量和数字量的转换,使PLC具有模拟量控制的功能.
1.3.3开关量控制
开关量的逻辑控制是PLC最广泛的应用领域,它具有逻辑控制、顺序控制开关量的功能,用于单台或多集群流水线,如包装生产线、印刷机、组合机床等.
1.3.4运动控制
运动控制即直线运动或圆周运动的控制.目前一般使用专门的运动控制模块,PLC的运动控制广泛应用于机床、机械等领域.
(1)用于控制启动三相异步电动机.
三相交流异步电动机在正常运行时电动机额定电压和电源线电压相等,其定子绕组是三角形连接方式,三相异步电动机可采用星形-三角形降压启动,即把电动机的定子绕组连接成星形,等到电动机的转速上升到某一阈值时,定子绕组换成三角形连接.图1.1为PLC控制器控制三相异步电机启动的原理图.通过这种方式,电动机启动时电流是三角形直接启动的三分之一,每组绕组的工作电压是正常绕组电压的0.58倍.
(2)用于双速电机的两地控制.
实际的生产中要求机械设备输出多种速度,通常的做法是单速电动机配上机械变速系统,如果受到结构尺寸的限制或者要求速度连续可调时,采用多速交流电动机.图1.2所示用于控制较大功率的电动机,其中闭合KM1主触点,使电动机低速启动,当时间延长到某一时刻时,闭合KM2和KM3,使得电动机高速运行,从而实现了电动机从低速到高速的双速自动控制.
2PLC程序设计
2.1PLC常用程序设计语言
PLC常用的程序设计语言包括梯形图、布尔助记符、功能模块图、结构化语句描述程序设计语言.其中梯形图程序和原有的继电器控制技术一致且与电气操作原理图相对应,是最常用的程序设计语言,布尔助记符与汇编语言相似,易于记忆和掌握,功能模块图程序语言以模块为单位用不同的模块表示不同的功能,适于控制较大规模且难度较大的操作系统.结构化描述语言通过高级语言编程,能够实现相对复杂的控制程序.
2.2PLC控制三相电机正反转的程序设计
(图3)所示PLC控制三相交流电机正反转的外部接线.(图4)所示PLC控制程序,程序段SEGMENT2为正转控制,程序段SEGMENT3为反转控制.首先在接触器控制逻辑中与反/正转按钮对应的触点.如果需要接触器的触点作为PLC触点,应选择NC触点.把NC触点的输入作为逻辑条件.在控制逻辑段后,SEGMENT4保证在程序出错时禁止输出.另外考虑启动和停止比较有优先权设计SEGMENT1.
3结语
在现代的工业生产中,PLC凭借其可靠性高等优点在许多领域得到了广泛的应用.PLC的控制功能得到了快速的发展.PLC控制功能包括运动控制、过程控制、开关量控制和逻辑量控制,保证电机的正常安全稳定运行.PLC程序实现需选择合适的设计语言和设计方法.