机电一体化实验系统控制模块设计文献综述

 2022-07-22 03:07

基于PLC的电机控制设计综述

摘要: PLC是以微处理器CPU为核心,根据系统要求用户自行编程的可控制器,他不仅具有自动控制技术,而且结合了计算机技术和通讯技术,共同发展成为一种新型现代化的工业控制装置。从特点上来说,具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,目前在自动控制中的工业过程和位置控制使用越来越广泛。传统的步进电机控制正反转需要多个继电器控制,并且接线复杂,如进一步改进,还需要再多加继电器,该论文用PLC来控制三相异步电动机,以实现正反转、顺序控制启停为目的,代替传统的继电器系统,体现PLC的智能化,为电机的控制来增添多样性和可实现性。

关键字: 可编程控制 PLC 电机控制

1 电动机工作原理

三相异步电动机是由固定不动的定子和利用电磁感应转动的转子组成的,他们之前由空隙分开,当电动机接通电源,定子和转子利用电磁感应,进行相对转动,从而实现电动机由电升动的过程。

当电动机的三相定子绕组 通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

我们让闭合线圈ABCD在磁场B内围绕轴xy旋转。如果沿顺时针方向转动磁场,闭合线圈经受可变磁通量,产生感应电动势,该电动势会产生感应电流(法拉第定律)。根据楞次定律,电流的方向为:感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因。因此,每个导体承受相对于感应磁场的运动方向相反的洛仑兹力F。

确定每个导体力F方向的一个简单的方法是采用右手三手指定则(磁场对电流作用将拇指置于感应磁场的方向,食指为力的方向。将中指置于感应电流的方向。这样一来,闭合线圈承受一定的转矩,从而沿与感应子磁场相同方向旋转,该磁场称为旋转磁场。闭合线圈旋转所产生的电动转矩平衡了负载转矩。

2 PLC简述

2.1 PLC工业生产的应用

可编程序控制器(programming logic controller,缩写为PLC)是工业企业应用的数字运算电子系统,采用可编程序的存贮器存贮执行逻辑运算,顺序控制、计时、计数、数学运算、数据处理等操作指令,经中央处理单元(CPU)控制处理后,发出数字量或模拟量形式的输出信号,控制生产过程中各机电设备的运行。可编程序控制器作为主控制装置,联合电力传动控制装置、信号检测装置、人工操作控制装置、信号显示与报警装置,构成对生产工艺线的自动或半自动运行进行程序步进控制的系统,称为可编程序控制器控制系统。使用者根据PLC制造厂所提供的程序编制规定、汇编指令、标准子程序等,编制出进行生产工艺实时控制的应用程序,用编程器以梯形图、语句表、逻辑图等为PLC所接受的形式将应用程序输入到PLC的存贮器中。

2.2 PLC的组成

PLC 是一种通用的工业控制装置,其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同,PLC 可分为整体式和组合式两类。整体式 PLC 是将中央处理单元( CPU) 、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体,构成主机; 另外还有独立的 I/O 扩展单元与主机配合使用。主机中,CPU 是 PLC 的核心,I/O 单元是连接 CPU 与现场设备之间的接口电路,通信接口用于 PLC 与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式 PLC 将 CPU 单元、输入单元、输出单元、智能 I/O 单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块,各模块插在底板上,模块之间通过底板上的总线相互联系。装有 CPU 单元的底板称为 CPU 底板,其他称为扩展底板。CPU 底板与扩展底板之间通过电缆连接,距离一般不超过 10 cm。无论哪种结构类型的 PLC,都可以根据需要进行配置与组合。小型 PLC 大多采用8 位微处理器,中型 PLC 大多采用16 位

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