PLC控制电机（精选12篇）

PLC控制电机 第1篇

一、PLC控制电机正反转应用系统分析

电机正反转是电机控制系统中的一个基本控制单元, 应用非常广泛。采用PLC控制电机正反转是最常见的应用, 设计一个可靠的电机正反转控制应用是关键。但在实际的实验和控制系统应用过程中, 时常会有短路跳闸的现象出现。通过多次实验和测试进行综合研究和分析, 主要原因可能有以下三点:电线电缆老化造成短路;电机自身短路, 里面的线圈烧毁之类的;电机正反转换接时, 正反转线圈触点同时吸合, 造成短路。电线电缆老化只能通过经常检修电路并及时更换和尽量避免使用大功率用电来实现。电机正反转转接时, 由于多种原因, 使接触器主触头产生较严重的燃弧现象, 在电弧还没有完全熄灭时, 反转的接触器就闭合, 造成电源相间短路。因此必须采用“软件”互锁。但在实际使用中, 有时光有软件保护还不够, 接触器的线圈断电后, 其触头可能由于熔焊而仍然闭合。此时如果进行转接, 仍会使两个接触器都处于吸合状态, 在实际控制电路中还需添加“硬件”互锁, 即在辅助控制电路中添加反向的常闭触点。“硬件”互锁更可靠地保证两个接触器不会同时吸合, 但接触器的线圈却通过所谓的“起动”电流 (铁心未闭合时, 交流接触器线圈的感抗小、电流大) , 时间过长就会烧毁线圈。因此, 在设计中必须解决由于种种原因引起接触器同时吸合和线圈烧毁等问题。而采用“软件”互锁不足以解决该问题, 如果在正反的转接过程中加入适当延时, 让电弧有时间熄灭, 让可能闭合的触头有时间断开, 这样就可以很好地解决这个问题。

二、PLC控制电机正反转应用实现

以三菱公司FX2N系列的PLC为例, 在正反转的转接时加入延时控制, 从而有效防止各种原因造成短路和跳闸的现象发生, 可靠地实现正反转控制应用。

(一) 电机正反转控制主控回路。

电机主控回路是电气线路中强电流通过的部分, 即从电源经电源开关QS、接触器KM1或KM2的主触头、热继电器FR的发热元件到电动机M, 如图1所示。

(二) PLC辅助控制回路和I/O分配表。

PLC辅助控制回路如图2所示, 是该应用系统的硬件接线图, 主要通过PLC控制器FX2N-48MR进行控制, SB1是停止按钮, SB2是正转起动按钮, SB3是反转起动按钮, FR是热继电器接触开关。COM为地端, KM1, KM2为正反转线圈和辅助触头, 右下角图形为220V交流电源。对应的I/O分配表如表l所示。

(三) PLC控制系统的梯形图和指令表。

针对采用的PLC控制器三菱的FX2N-48MR, 使用编程软件是SWOPC-FXGP/WIN-C进行编程。符合该控制要求的指令表和梯形图如图3所示。

(四) 设计分析。

本应用的设计主要采用定时器T0和T1延时功能实现正反转转接切换的保护, 当按下正转起动按钮SB2时, 会使中间继电器M0断电并自锁, 同时使反向起动线路中的常闭触点X001和M1断开, 从而与正向起动线路形成了互锁, 实现“软件”互锁, 保证了不会因为误操作而导致电动机正反转同时生效, 对电动机起到了保护作用。在正转起动按钮SB2按下时, 正转线圈并未马上接通, 而是使定时器T0接通, 在延时数秒后, 正转线圈才开始接通电动机正转起动。当按下反转按钮SB3时, 使用T1采用同样的控制方式。另外, 如图2所示在辅助电路中的正反转接触器常闭触点的连接方式可以实现“硬件”互锁。定时器在电机正反转转接时的延时足以使各种原因引起接触器同时吸合以及线圈烧毁等问题消失, 能有效地避免直接换向产生的短路事故。

按下停止按钮SB1, 使中间继电器M0或M1失电, 正、反转延时定时器T0或T1失电, 从而使电动机正反转线圈KM1或KM2失电, 电动机即刻停止工作。

三、结语

经多次实验测试和实践应用证明, 该PLC控制电机正反转应用设计中的“软件”互锁和“硬件”互锁有效地避免了切换时短路的现象, 特别是加入定时器的功能之后, 对大功率电动机效果更加明显。另外定时器的延时还可根据不同的需要通过改变K值有选择地设置切换时间的长短, 在实际应用中定能收到良好的效果。

摘要：本文首先分析了PLC控制电机正反转应用系统存在的跳闸问题, 然后结合该问题提出了采用“软硬件”互锁以及添加适当延时的方法, 并采用FX2N系列PLC控制器加以实现, 有效地避免了该系统中存在的问题。

关键词：正反转,PLC,“软件”互锁,“硬件”互锁

参考文献

[1].梁小布主编.可编程控制器[M].北京:中国水利水电出版社, 2009

PLC控制电机 第2篇

PLC实习报告

变频器控制电机

姓名：XXX 班级：ＸＸＸＸＸ 学号：XXXXXX 院系：电气信息工程学院 指导教师：ＸＸＸＸ

实习日期：ＸＸＸＸ．Ｘｘ．ｘｘ

目录

一、实习目的和任务……………………………………….…..…1

二、实习的基本要求…………………………….………….…..…2

三、硬软件介绍……………………………………………..……..…3

四、实习步骤……………………………………………..……..…….4

五、系统调试及运行………………………………………………6

六、实习体会…………………………………………………………..8

七、参考文献…………………………………………………………..9

八、教师评语…………………………………………………………..10

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一、实习目的和任务

实习名称：PLC变频控制实现电动机正反转及调试

实习内容：通过PLC模拟量模块控制变频器运行。外部电位器由PIW272送入PLC中，当给定值大于2V时，将外部给定值直接通过PQW272送到变频器频率给定端。画出外部接线图，并设计梯形图。

实习目的：

1、掌握西门子MM420变频器的使用。

2、掌握基本逻辑指令格式及应用。

3、进一步了解西门子S7-300PLC的功能和应用方法以及调试方法。

4、了解STEP7的编程环境及其基本操作，掌握STEP7的基本操作步骤。

5、利用PLC构成电动机启动、停止和正、反转控制系统。

二、实习基本要求：

1、闭合开关SB1时，电动机正向运转，转速由PLC模拟量输出来控制，电动机转速可由0到额定值连续变化，断开SB1，电动机停止运行。

2、闭合开关 SB2时，电动机反向运转，变频器数字输入端口“6”为“NO”,电动机转速可由0到额定值连续变化，断开SB2，电动机停止运行。

三、硬软件介绍：

1、西门子S7-300PLC

1)S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。

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2)产品特性编辑

针对低性能要求的模块化中小控制系统 可配不同档次的CPU 可选择不同类型的扩展模块 可以扩展多达32个模块 模块内集成背板总线

网络连接-多点接口(MPI),-PROFIBUS或-工业以太网 通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制 3)产品特点编辑 循环周期短、处理速度高

指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能 产品设计紧凑，可用于空间有限的场合 模块化结构，设计更加灵活 有不同性能档次的CPU模块可供选用 功能模块和I/O模块可选择

有可在露天恶劣条件下使用的模块类型 4)工作原理编辑

PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。

在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。

循环程序处理过程可以被某些事件中断。

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在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区（在CPU的系统存储区）

2、MM420变频器

MM420变频器西门子变频器是由德国西门子公司研发、生产、销售的知名变频器品牌，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性、超强的过载能力、创新的BiCo（内部功能互联）功能以及无可比拟的灵活性，在变频器市场占据着重要的地位。

具体简化BOP调节步骤如下：

1.恢复工厂设置：p0010=30 p0970=1 即：调试完毕，恢复原样，此时变频器会显示（p---或者BUSY）请片刻等待。

2.调试时： P0010=1 即：此状态各参数可改变

P0100=0 选择工作地区为0表示kw P0304=380（220）V 电动机额定电压 P0305=1.6（0.9）A 额定电流 p0307=0.25 KW 额定功率 P0310=50 HZ 额定电源频率 P0311=1400 R|min 额定转速 P0700=1 1为基本操作面板 P1000=1 选择频率设置值 P1080=X（自己设定值）电动机最小频率 p1082=50 电动机最大频率 P1120=10 斜率上升时间

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P1121=10 斜率下降时间 P3900=1 结束快速调试 完成调节

3、STEP 7 STEP 7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。

STEP 7具有以下功能:硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的相关帮助。

在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现STEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP 7中。

PC/MPI适配器用于连接安装了STEP 7的计算机的RS-232C接口和PLC的MPI接口。计算机一侧的通信速率为19.2kbit/s或38.4kbit/s，PLC一侧的通信速率为19.2kbit/s~1.5Mbit/s。除了PC适配器，还需要一根标准的RS-232C通信电缆。

四、实习步骤：

1、PLC硬件组件

MM420变频器可以通过数字量输入端口控制电动机的正反转，由模拟输入端控制电动机转速大小。MM420变频器的模拟量输入为0-10V电压，在模拟量输入端接一电位器便可。

通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口具有正转控制功能；通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能（参数功能

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见《MM420使用大全》）；模拟量输入“3”和“4”端口外接实验台模拟量给定输出，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速大小。即由数字量控制电动机的正反转方向，由模拟控制电动机转速大小。

要用PLC通过模拟量控制变频器，就必须有相应的模拟量模块，这里我们要选择相应的西门子的SM的模拟量模块，具体的硬件配置如下所示：

图1.硬件组建

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PLC外部接线图：

SB1I0.0I0.1SB2Q0.0Q0.1PLCQV0MANA563MM42049MV0+MO-24V M12VMPLC变频控制电机正反转

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PLC程序设计

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五、系统调试及运行：

1、电动机正转：闭合开关SB1时，变频器数字输入端口“5”为“ON”，电动机正向运转，转速由外接给定电位器来控制，模拟电压信号从0V~+15V变化（调节时转速不要超过额定转速，以免损坏电动机）。通过调节电位器改变端口“3”模拟输入电压信号的大小，可平滑无极的调节电动机转速的大小。断开SB1，电动机停止运行，通过P1120和P1121参数，可改变斜坡上升时间和斜坡下降时间。

2、电动机反转：闭合开关SB2时，变频器数字输入端口“6”为“ON”，电动机反向运转，转速由外接给定电位器调节，断开SB2，电动机停止运行。该模拟量同样来自模拟量输出模块，利用PLC来控制。

六、实习心得：

为期一周的PLC实习就这样结束了，这一周的实习让我收获了不少。我们实习的项目是PLC变频器控制实现电机正反转及调速。通过这次PLC实习，我了解了S7-300PLC的功能和调试方法，对PLC梯形图、指令表、外部接线图也有了更好的了解。同时，也基本掌握了STEP7的基本操作步骤，并且亲自使用绘图软件绘制了实习内容的外部接线图。

这次PLC实习我们采取的是以小组为单位的学习，我们是一个三人小组。通过这次实习我感受到了团队的力量，知道了团队合作的重要性。在遇到问题

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时我们相互讨论共同解决，在讨论的过程中尽可能的统一思想，共同完成实习任务这次的实训是我们第一次接触编程实践，以前上课的时候虽然老师也是总叫我们去编程和做作业，但是我们都不知道在实际中我们的程序能不能用，所以我们对PLC这门课业就没有发费太大心思。但是这次的实训让我有很大启发。刚开始接触时信心十足，觉得没有什么大不了的，因为觉得以前编写的程序都很简单，也不用太多时间，所以很轻视。后来发现并没有想象的简单，我们开始自己想办法解决遇到的一些问题，有不明白的找学长请教，最后经过努力我们组是全班第一个完成实习要求的小组。

通过这次对PLC控制，让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。

总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。

七、参考文献

[1]《PLC技术使用教程——基于西门子S7-300》 弭洪涛 孙铁军 牛国成 电子工业出版社

[2]《PLC实验指导书》 弭洪涛 杨伟鸿 北华大学内部资料

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八、教师评语

教师评语:

成绩:

PLC控制步进电机应用系统设计 第3篇

摘要：步进电机作为执行元件，是实现机电一体化的关键产品之一，在工业自动化中有着广泛的应用。本文介绍了可编程控制器（PLC）控制步进电机的软硬件设计方法，包括硬件接线图、系统流程图和梯形图程序等。此系统在实际工程应用中取得很好的效果。

关键词：PLC 步进电机 控制电路 梯形图

0 引言

作为一种数字伺服执行元件，步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制，一般采用PLC控制驱动器驱动步进电机，实现步进电机的速度和位置定位控制。

1 系统要求

此控制系统由42BYG4503混合式步进电机、丰炜VH-10MT的PLC、ST-25HB二相混合式细分驱动器和光感应器等组成。系统要求步进电机速度、方向、进给距离、进给次数可调，且要求PLC和计算机进行实时通信以实现传送机构与检测设备协调工作。

2 系统硬件

本系统采用软件驱动，大量工作由软件完成。硬件电路较为简单，如图1所示。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当PLC发送一个脉冲信号到驱动器，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行。可以通过控制PLC发送脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制PLC发送脉冲的频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到有效控制的目的，此系统采用开环控制。

3 系统软件

该系统的核心是PLC程序部分，程序的编写主要围绕步进电机驱动器的控制进行展开的，系统控制流程图如图2所示。

步进电机的速度取决于输入控制脉冲的频率，步进电机的定位取决于输入控制脉冲的数量。在丰炜VH系列PLC中，利用高速处理脉冲输出指令PLSY来实现脉冲频率和数量的控制。指令格式PLSY S1 S2 D，PLSY表示脉冲输出助记符，S1表示脉冲输出频率，S2表示脉冲输出数目，D表示脉冲输出点，此指令适用于晶体管输出型PLC，对于继电器输出，频繁的脉冲输出不但会缩短使用寿命，由于机械触点的影响，还会使输出脉冲波形严重畸变。在VH系列PLC中输出点只能采用Y0，频率最高可以达到7K，能够满足步进电机应用多数场合的速度需求。为确保晶体管输出PLC脉冲输出的质量，负载电流必须大于200mA，还需外加一上拉电阻。

步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感，即震动感。为了使电机转动平滑，减小震动，可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，以减小步进电机的步进角，提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时，为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑，则需采用合适的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。程序在升降频过程中，涉及到“最优化升降频曲线”如图3所示。

4 PLC梯形图

下面是步进电机控制软件系统中的部分PLC梯形图，如图4所示，其中51-65行是脉冲输出控制指令部分，82-96行是比较指令，用于判断进给是否达到目标次数，是整个程序的核心部分。

5 结束语

PLC控制步进电机开环伺服系统应用在自动化检测仪器的传送机构中，简化了系统的结构，提高了生产效率。控制系统硬件之间的连线简洁，降低了故障发生率。程序中采用了升降频设计使得电机转动平滑，稳定。在实际工程应用中，证明该系统实用、可靠、性能优良，适合生产需要。

参考文献：

[1]陈隆昌.控制电机[M].西安:西北电讯工程学院出版社.1984.

[2]宫淑贞.可编程控制器原理及应用[M].北京:人民邮电出版社.2002.

电机测试系统的PLC控制 第4篇

1 电机测试系统的发展

在电机中, 测试技术主要是针对电机的各种应用参数以及工作性质进行测量工作的一种方法, 合理的应用电机测试技术能够有效的对电机误差进行分析, 对相应的测试数据进行处理, 从而保障电机可以正常的运行。电机测试系统是电机测试平台中的核心内容, 其结合了各种电机测试技术, 能够在大部分的电机中得到应用。在最近几年的技术发展中, 电机测试系统的种类不断的增加, 而且电机测试系统由最初的大型系统逐渐转换为小型的测试系统, 而且电机测试系统中, 也逐渐应用了现代化的技术, 实现了自动化的操作和网络化的控制。这样的电机测试系统在进行工作的过程中, 可以有效的节省人力、物力和财力, 在一定程度上也可以避免因为人工操作所带来的错误操作。

然而, 这些新型的电机测试系统的应用范围具有一定的限制, 其目前只能够在特定的类型以及特定的范围内的电机中进行运作, 因此, 在电机类型不断增多的现代社会中, 这些新型的电机测试系统并不能够被充分的利用, 其作用也无法有效的发挥出来。一些规模较大的电机测试平台, 对于电机测试系统的要求也相对较高, 针对这些电机测试平台, 应该积极的为其进行设计优化, 从而使得电机测试系统能够更好的应用到电机测试平台中。

2 测试系统的PLC设计

2.1 具体实例。

某钢铁厂的电机测试系统主要是依据数字化的变压器测试平台以及该厂中的电机仪表检测中心的电机来进行具体设计的。该厂的电机测试平台应用时间较长, 在20世纪70年代就开始建设并应用, 该电机测试平台中的操作面板按钮以及显示数据电表都是采用的当时最先进的模拟式所建立的, 虽然其在测试上具有一定的精确度并且能够在短时间内做出测试反映, 但是在操作上却相当复杂, 而且相关的操作人员本身素质并不高, 因此, 很难对微弱的信号以及快速传播的信号进行有效的收集, 这样就使得操作人员工作效率相对低下, 所采集的数据也不能够完整的被记录下来, 所以, 相关的技术人员, 不断的对其进行研究, 而在目前的数字化技术与计算机技术的发展中, 该厂的电机测试系统得到了有效的改进, 其中所存在的问题也得到了良好的解决。

2.2 总体设计。

为了能够有效的提升电机测试系统的工作效率以及降低操作人员的工作难度, 就需要对电机测试系统进行全面的改进, 依据现代化工业加工中所采用的网络化以及数字化技术, 结合电机测试平台的具体运作情况, 将这些先进的技术融入到电机测试平台中, 从而实现对平台设计的优化。

利用新的工作站来代替原先测试系统中的操作面板, 在测试系统中新增数字化设备以及网络化设备, 在这些新的设备中, 将PLC作为中心控制设备, 由于PLC具有较强的稳定性, 能够有效的减少故障的发生几率, 因此, 将其作为控制中心是最佳的选择。而针对将PLC作为控制中心, 已经得到了相关研究人员的着重研究和实践应用, 使得其实际应用的效果更加的突出。

参考步进电机控制系统刮方面的设计经验以及对PLC在开放式数控机床改造川中碰到的实际问题的思考, 同时还考虑到此测试平台需要测试的电机类别和容量, 以及测试平台原有的设备, 我们设计的电机测试系统可以进行以下几种类型的试验:a.交流电机试验50k VA-1, 50k VA-2, 150k VA, 1000k VA;b.直流电机试验220V, 440V, 600V;c.变频电机试验55k W, 400k W;d.感应耐压试验200Hz。

2.3 PLC程序设计。

前面提到了, 系统改造时新加入了一些设备, 同时也保留了一些老的设备, 因此, 整个系统中由PLC直接控制的电气设备。具体见图1。

其中4台MM420变频器用来控制变压器;2台SIMOVERT变频器用来测试不同的容量级别的变频电机, 容量分别是55k W和400k W;1台6RA70系列的直流调速器用来测试电枢电压不大于600V、励磁电流不大于20A的直流电机;发电机组用于变压器试验。

由于需要控制的器件比较多, 任务比较繁重, 同时还需要考虑到稳定性、反应速度、兼容性以及易于维护以及等方面的因素, 因此我们选择了西门子的$7-300系列的315-2DP (其用户程序存储容量可达128k, 逻辑指令执行时间可达0.2s, 数据运算执行时间可达3Ixs-8) 作为底层的控制中心。另外, 还选择了用于和计算机上的板卡进行通信用的模块CP343-5, 5个DI模块-SM321, 5个DO模块-SM322, 2个AO模块-SM332, 电源模块PS307以及机架间通信用的模块IM365。

2.4 有关紧急停机的设计。

作为1个实际使用的系统, 安全措施必不可少, 能及时而稳妥地处理各种紧急情况是必需的。本控制系统在程序设计时考虑了3种紧急情况:第1种是工作站自身的紧急停止按钮。第2种是全局性的紧急停止按钮。第3种是针对通讯故障而采取的紧急停止。不过, 由于3种紧急停止是由不同的触发源来触发的, 因此很方便就能加以区别。

结束语

此次的电机测试系统的PLC程序设计采取了模块化的策略, 所以在整体上体现出了分类合理, 逻辑清晰的特点, 对将来系统的扩展也有很大的帮助。该系统在测试中显示了快速的反应和稳定的表现, 证实了其中使用的PLC设计策略是成功的。把系统按照功能来模块话的策略在类似的电机测试系统中可以加以运用, 具有明显的工程借鉴意义。

参考文献

[1]白幸福, 韩军锋, 司磊, 王平军, 王玉峰.基于PLC数控型角钢生产线控制系统设计[J].装备制造技术, 2012 (7) .

[2]欧阳三泰, 周琴, 欧阳希.基于Lab VIEW平台和PLC的电机试验台数据采集系统设计[J].电机与控制应用, 2011 (1) .

PLC控制电机 第5篇

电气工程及自动化

基于PLC的电机故障诊断系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

电机在工农业生产中应用广泛，为各种工农业设备提供原动力，是电气控制系统中的重要环节，给人们的生活带来了极大的便利。电机故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早起发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。

电机故障一旦发生，对工作人员的生命财产将会造成很大的损失和严重的后果，在一些特殊的行业甚至会对国家的经济、军事、政治等造成严重后果。同时由于电机是应用于多行业的复杂系统，尽管在设计、研制阶段已经考虑了诸多因数、采取了有力措施，但由于设计、研制、加工工艺水平等因数等客观条件的影响，甚至还要工作在无人值守、恶劣环境下，难免会发生电机故障。因此如何提高电机工作的可靠性和安全性已经成为诸多行业关注的热点问题。电机故障诊断系统正是适应这一需求而发展起来的。

PLC，可编程逻辑控制器，作为一种数学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，技术与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模仿式输入/输出控制各类型的机械或生产过称。

基于PLC的电机故障诊断系统应运而生。PLC是现在应用最多最广泛的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源和强大的功能指令，编制故障检测报警程序，不仅可以替代继电器实现相应功能，还可以提高工作的可靠性和系统的灵活性。PLC以被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化的进程，被人们称为现在工业控制三大支柱之一。

PLC作为一种控制器，具有成熟稳定可靠的性能，到目前为止其已经在工业控制中得到广泛的应用。PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。一个完善的PLC系统除了能够正常运行外，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用价值。

现在,已经研发出了性能比PLC更好更优越的DCS

和

FCS

两种控制系统,并且PLC

控制系统也终将会被先进的控制系统--

FCS

--所取代,但是从现在的情况来看，今后相当长的一段时间内,PLC

控制系统还是会与先进的控制系统

DCS

和

FCS

共同存在,其原因主要有以下几方面:(1)

企业的发展方向和需求。现在大多数的企业都在朝着自动化、信息化、开放化的方向发展,但这并不等于要将现有PLC控制系统推倒重来。由于现代企业已经投入了大量的人力和财力才形成的PLC

控制系统已经成型,如果要完全推倒重来再建立新的DCS

或

FCS

控制系统,不仅是重新需要大量资金的投入,还照成原来可利用资源的巨大浪费。(2)

市场需求来决定。由于目前市场的需求,很多软件厂商都在考虑如何将现在已经成型的PLC控制系统以及新建的厂级网络,以及开发控制系统所使用软件,来满足企业实现工厂自动化、信息化,从而可以为企业或工厂提供控制系统与管理网络的集成。(3)PLC的功能和优点来决定。PLC具有可靠性搞、抗干扰能力强、通用性强、灵活性好、功能齐全、编程简单、使用方便、模块化结构、安装简便、调试方便等优点，PLC的功能增强、结构优化,IO

模块趋向智能化和分散化,编程工具和编程语言更具标准化和高级化。(4)

PLC的联网通信能力比较强,正在向高速化、层次化、信息化、可靠化及开放化的方面发展。(5)

现在的PLC

系统与

DCS

技术、现场总线IO技术相结合,结构开放、扩展方便、技术先进、价格低廉。由以上分析可以预见,未来

PLC

正在向着功能化、集成化、智能化、标准化、开放化等多方面方向发展,故

PLC

虽然面临其它先进自动化控制系统的挑战,但与此同时PLC控制系统也在吸收它们的优点,彼此间互相融合,不断创新,在今后可预见的一段时间内PLC控制系统将与其它先进控制系统共同存在,共同发。

电机故障诊断系统建立在基于PLC和上位计算机组成的控制系统上。PLC在故障诊断系统中的功能主要是完成设备故障信号检测、预处理，转化存储并传输给上位计算机。上位计算机由于具有强大的科学计算功能，利用专家知识和专家库，完成从故障特征到故障原因的识别工作。并通过人机界面，给出故障位置，报告和解释故障诊断结果，并为操作员给出相应的排除故障的建议。

国外对电机设备故障诊断技术的研究始于60年代。虽然各国都很重视，但直到7O一8O年代，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，设备在线诊断技术才真正得到迅速发展。加拿大、日本、前苏联等国陆续研制了变压器、发电机的局部放电、泄漏电流等在线监测系统，其中少数己发展成为正式产品。

我国对电机设备故障诊断技术的重要性也早己认识，60年代就提出过不少带电试验的方法，但由于操作复杂，测量结果分散性大而未得到推广，直到80年代开始出现电机设备故障在线诊断技术的研究，在近1O多年来得到迅猛发展。除解析模型法外，基于信号处理和专家知识的故障诊断技术占很大成分，其中有相关函数高阶统计量、频谱分析等。然而这些分析方法局限于电机设备稳态运行的故障诊断，对于起动、加速、制动等动态运行条件下实时诊断出电机设备的故障己越来越引起重视。信号处理方法中的热点小波技术，具有良好的时频局部化特征，能准确抓住瞬变信号的特征，因此在动态信号的分析上有着明显的优势。另外，专家知识方法的神经网络具有自学习和能拟合任意连续非线性函数的能力，以及并行处理的能力，使它在处理非线性问题和在线估计方面有很强的优势。

二、课题的主要内容和要求

（1）了解PLC的分类、发展现状和应用前景。

（2）分析电机各种故障产生的原因、现象以及发生故障时采取的措施。

（3）根据电机故障后果严重性将各种故障分为两个等级。

（4）根据电机的故障等级，设计出基于PLC的电机故障诊断系统，包括硬件部分和软件部分。

三、研究步骤、方法及措施：

步骤及方法：

(1)了解PLC应用于电机故障诊断系统的发展状况。

(2)了解PLC的发展、原理并分析PLC的构成。

(3)PLC的选取以及系统框图设计。

(4)电机故障诊断系统的设计。

(5)得出结论。

措施：

图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。

四、参考文献

[01]张进秋.可编程控制器原理及应用实例.机械工业出版社[M]，2005.[02]李名雨.电机与电器.北京理工大学出版社[M]，1998.[03]高和.可编程控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社[M]，2004.[04]韩常.PLC编程及应用.机械工业出版社[M]，2005.[05]郝鸿安.常用模拟集成电路应用手册[M]

.人民邮电出版社，1991.[06]童诗白.模拟电子技术基础[M]

.高等教育出版社，2001.[07]陆坤，奚大顺.李之权等著，电子设计技术[M]

.电子科学出版社，1997.[08]姜德谭，范茂军等.新编电子电路大全[M]

.计量出版社，1985.[09]曲学基，吴永章等.常用电子电器电路600例[M]

.电子工业出版社，1990.[10]王有春，孙萌等.电子报.成都大学科技出版社[J],1992.[11]周东华，孙优贤.控制系统的故障检测与诊断技术[M]

.清华大学出版社，1994.[12]王卫兵，高俊山.可编程序控制器原理及应用[M]

.机械工业出版社，2002.[13]杨叔子，丁洪.基于知识的诊断推理[M]

.清华大学出版社，1993.[14]虞和济.设备故障诊断技术的现状极其发展[M]

.基础自动化，1996.[15]陈克兴，李川奇.设备状态监测与故障诊断技术[M]

PLC控制电机 第6篇

【关键词】PLC；电动机；控制系统

嵌入式可编程控制器（PLC）以微处理器为基础，面向控制过程，适应工业环境，操作方便，可靠性高。从1969年第一台可编程控制器面世以来，经过40年的发展，已经成为最重要最普及应用场合最多的控制器。它使用可编程记忆体存储指令用来执行诸如逻辑、顺序、计时演算的功能，并通过数字或者类似的输入输出模块控制各种机械设备。本论文以数控机床单轴系统为例描述了基于PLC的控制系统的设计步骤和设计思路，提出了一整套完整的基于PLC的精确直流电机控制的设计思路，具有一定的通用性。

1.控制系统硬件设计

本设计使用直流伺服电机设计了一种速度可控的高精度伺服系统。其中直流电机选择日本山洋公司PG90型号电机直流伺服电机，转速为3000r/min，编码器为圆光栅编码器。选择西门子S系列PLC控制器，它支持8针非隔离型和9针隔离型RS232串口通信，可以方便的与触摸屏、伺服驱动器等进行通信。直流伺服电机带动工作台前进，运动过程分为以速度V1快进，以速度V2工进两档变速控制。采用光栅进行转速测量，通过共阴极七段数码管用于实时显示直流电机的转速。

其中编码器产生信号是一组高速脉冲，电机每转一圈产生脉冲信号100个，接到PLC内部高速计数器上，通过Q0.1输出到直流电机两端实现调速和正反转。2PLC状态转移图设计状态转移图用于描述控制系统的工作时序，它是按照设计需求，分析各个输入输出与各种操作的基本逻辑关系，根据系统各设备操作内容和顺序。以状态转移的形式强调动作的顺序和条件。状态转移图是基于PLC的控制系统设计的起点，它的主要组成要素由以下几个部分组成。

转移条件：

两个步之间用一段横线表示转移，可用文字图形符号或逻辑表达式注明转移条件。当相邻两步之间的转移条件满足时自动转换。

动作说明：

在步右侧加一个矩形框说明该步对应的动作。

逻辑结构：

主要有分支结构和循环结构两种，选择性分支表示在某步后执行若干分支中一条。选择性分支开始用水平线将各分支相连，结束后用水平线将其汇合；循环结构用于多次反复执行。

直流伺服电机控制系统的基本工作步骤如下：

循环开始工件处于左右丝杠之间，按下启动按钮SB1，接触器KM1得电保持，直流电机正转；电机拖动工件向左快速运行。行至SQ2处限位处，KM1失电，KM2得电，工件向左慢速运行，当到达SQ1处，KM2失电，此时定时器T1开始通电定时，工件停止3s，而后KM3得电，电机反转拖动工件开始向右快速运行。

2.PLC梯形图设计

现代PLC采用梯形图作为设计输入方法，软件可以实现梯形图到程序代码的转换。工业电气控制线路中，实现的基本方法是通过继电器、接触器等途径和手段，它们只有0和1两种状态，类似于计算机的二进制码。梯形图正是用来表示这些二进制码之间的逻辑关系，左边的母线如同电源火线，右边母线如同零线。能量可以通过被激励的常开触点或者未被激励的常闭触点自左向右流动，当能量流过线圈时，线圈就被激励。

每个过程都可以分成启动模块，自锁保持和停止模块三部分组成，控制电动机在特定的限位标志处启动和停止。在每个运动过程直流电机精确速度控制是通过闭环控制来实现，给定速度经过PLC高速计数器模块反馈回来与实际的速度进行相减得到速度误差，经过PLC比例积分微分操作控制，再经过D/A变换器变换成模拟信号电机运动，从而达到调速的目的。

3.电机控制程序现场测试和修改

PLC程序测试需要到现场与相关的硬件设备进行联机调试，将PLC系统与现场信号隔离，可以使用暂停输入输出服务指令或切断输入输出外部电源，以免引起造成事故的机械设备动作。待调试工作完成后。将程序固化在EPROM中。本设计的全数字电机速度控制系统，经过试验测定，在采样周期T=50ms，比例和微分系数分别为0.85和1.02时，电机的速度误差小于1.0%。

4.结语

文章以数字控制加工系统为例系统阐述了可编程控制器在电机精密控制系统中的设计方法和基本设计流程。

通过系统硬件结构、端口分配、状态转移图、梯形图等设计步骤实现了直流伺服电机的闭环精密控制，并设计了工进和快进两档变速功能。设计思路具有相当的通用性，经过试验证明该系统有较高的可靠性和抗干扰能力。

参考文献

[1]廖常初.机电一体化设计基础[M].北京：科学出版社， 2004.

[2]陈金化.可编程控制器（PC）应用技术[M].北京：电子工业出版社，2005.

浅析步进电机的PLC控制技术 第7篇

关键词：步进电机,PLC控制,工业控制,驱动模块

步进电机的运行需要对应的步进电机驱动模块驱动,将微处理器发出的微弱脉冲信号进行信号放大,使步进电机能够识别。步进电机的运转速度由微处理器提供的脉冲信号直接控制,因此,只需调节未处理输出的脉冲信号频率就可以实现步进电机的准确控制。根据脉冲信号的数量,可以准确转动精确的角位移,通过少量脉冲信号控制的方式可以实现电机的启动、停止和反向运转操作。由于其具有易于操作且控制精度高的特点,被各行各业广泛使用。

可编程控制器(Programmable Logic Controller)是现代工业控制中新一代的控制系统,其具有操作界面简单易懂、易于上手、可操作性强等优点。利用可编程控制系统可以准确地控制步进电机的转动角度和速度,其脉冲信号既可以由软件直接获得,也可以通过相应的硬件系统产生。本文将分析通过硬件系统产生脉冲信号的方式,驱动步进电机的运转,实现步进电机角度的准确旋转。

1步进电机的优缺点

工业自动化的实现在很大程度上依赖于电机的精确控制,因此,电机的运动控制对现代工业与经济发展起着重要的推动作用。随着科学技术与微电子技术的高速发展,电机的控制已经脱离简单的转动与停止功能,而转变为对转速、转角、加速度等精确参数的准确控制,使得被控制的机械结构能够根据设计者要求的方式运动。

步进电机正好能满足设计者对机械结构的设计要求,满足一定的负载要求。使用者可以通过微处理器发送脉冲信号控制电机进行角位移或线位移。通常,我们所介绍的步进电机是步进电机与相对应的电机驱动模块的结合。当接收到来自处理器的脉冲信号后,就转动一个固定大小的角度。步进电机不像其他类电机,比如直流电机那样,直接且连续地做增量转动,而是逐步完成使用者的要求。因此,要实现转动角度的变化,只需要提供相应的脉冲信号,就可以准确地控制。在控制的过程中,可以通过改变脉冲的产生频率调整电机的转速和加速度。除此之外,步进电机还具有以下多个优点:①无刷。步进电机是典型的无刷电机,相比其他的内部含有电刷装置的电机而言,其转动时更加稳定和可靠。②与负载无关。在没有超过负载限制时,步进电机的运行和转动完全不受到影响,不会有转角与转速的偏差。③无累积误差。尽管步进电机每一步的转动可能存在一定的角度误差,但当电机转动一整周之后,其累计误差总和为零。④步距角与环境无关。步进电机的固定转动角度是由电机出厂设置所决定的,与使用过程中的温度、湿度或者电流大小无关。⑤易于控制。在控制过程中,只要改变脉冲的数量与频率就可以实现电机的角度确定与转速控制。

2步进电机的控制系统

步进电机的工作原理是将数字/模拟信号转化为角度或者位移的变化量,它是一种单项数据转化元器件。当步进电机获取到来自中央处理的模拟信号输出滞后时,驱动电机执行相应次数的转动,满足系统设定的角度变化值,符合生产时的相序规定,并且有脉冲信号的传输,则步进电机可以由步进电机驱动装置直接控制运转。目前,我们通常使用的步进电机共有3种,即反应式(Variable Reluctance,VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。对于可编程控制器的选择,本文采用国产无锡信捷XCC-32T,其具有以下几个优点:①运算速度比以前的处理系统更快。与上一代XC系列相比,运算速度加快了3倍多。②信号输出口更丰富。最多可支持5路IO口共同输出,频率也比上一代产品更高。③拥有丰富的外设。可以在外部添加各种参数模块,实现软件编写者需要实现的功能。④兼容性更强。能兼容上一代XC系列的产品。⑤支持多种运算方式。可以用PID等控制算法进行算法优化,实现步进电机的精确控制。

步进电机软硬件结合的方式使得无论是软件电路,还是硬件电路的设计都十分重要。因此,最基础的步进电机的硬件电路直接决定了整个系统能否按照设计者的设计思路转动。特别值得注意的是,无论是在同一个主程序流程中,还是子程序中,也无论脉冲指令是否相同,程序设计方法的实现都不能对同一个输出Y编写2条或2条以上的脉冲输出指令。在进行多脉冲指令的执行过程中,有以下3种方法:(1)书写多个流程或子程序,但每个流程或子程序中都有且只有一条同一端口输出的脉冲指令。(2)在主程序中只书写一条脉冲指令,相关数据全部为寄存器。当使用时,提前修改好相关参数的值,再导通脉冲的前提条件。当然,前提是多处需要使用的是同一条脉冲输出指令。(3)通过顺序功能块BLOCK,其原则是支持多条脉冲的。

3结束语

通过可编程控制系统可以精确地控制步进电机的转速与角位移变化量,稳定地实现电机的各种转动要求,实现复杂工程的重复运转。作为现代化工业设备中重要的自动化系统,可编程控制系统被广泛应用于工业零件制作及零食、包装加工行业中。可编程控制系统对步进电机的精确控制分析,有助于推动现代化自动控制系统的发展。

参考文献

[1]周洪艳,高佳莹.智能化技术在电气工程及其自动化中的应用[J].黑龙江科技信息,2015(13):72-73.

[2]贺炼滔.基于Lab View的步进电机控制系统研究[J].中国信息化,2013(14):277-278.

PLC控制的步进电机门系统 第8篇

关键词：门机系统,PLC,步进电机

一、电梯门系统的作用和要求

电梯门系统起隔离轿厢与井道、层站与井道以及供乘客和物品进出轿厢的作用,是为了防止乘客和物品坠入井道或轿厢内乘客和物品与井道相撞而发生事故。电梯门系统是电梯的重要安全保护装置。

电梯门机系统除了能自动开、关电梯门,还应具有自动调速的功能,以避免在开、关门终端时发生撞击。为了满足开、关门快速及开、关门终端又不发生撞击的要求,电梯在开、关门过程中应具有合理的速度变化,其开、关门的速度变化过程分解后应是:

1. 开门过程:要求实现“慢—快—慢—停”的开门过程。开门过程的速度变化曲线如图1所示。

2. 关门过程:要求实现“快—慢—更慢—停”的关门过程。关门过程的速度变化曲线如图2所示。

二、电梯门系统的现状以及技术分析

现时国内正在使用的电梯门系统,绝大多数是20世纪80年代后期的定型产品,该系统是一种有级调速的直流拖动系统,使用很多机械位置式的电气开关,开、关门传动机构比较复杂。

这种电梯门系统存在以下缺点:

1. 直流电动机内部的直流换向器和炭刷容易磨损;采用机械位置式开关改变直流电动机速度的方式属于有级调速。

2. 改变电动机电枢回路的电阻实现开关门速度控制的方式,由于运行过程中需要不断切换电枢回路的电阻,机械位置式开关容易损坏,动作不灵敏,可靠性差;采用电阻降压调速的方式造成能源的白白浪费。

3. 开、关门电气控制电路中的继电器和自动门锁部分的电气联锁使用一段时间后其触点往往会接触不良。由于电梯在运行过程中,轿厢每次停靠楼层,门系统都要进行多次的开、关动作,造成这种门系统出现故障的几率较高。如何使电梯门系统运行可靠、性能稳定,既是各电梯厂家研究的重点,也是电梯教学的重点部分。

为了改善以上电梯门系统存在的缺点,需要寻找一种性能稳定、容易进行调速控制的电动机代替直流电动机,并采用先进的控制方式,使开关门更准确、可靠、舒适。

P L C控制的步进电机门系统采用步进电机代替直流电动机,步进电动机由于采用脉冲信号驱动,反应灵活,位移控制准确,并且用P L C控制技术对步进电机进行数字控制,可以克服直流门机系统的缺点。

三、步进电动机的工作原理

步进电动机是一种将电的脉冲信号转换成相应的角位移(或线位移)的机电元件,通俗地讲,就是外加一个脉冲信号给步进电动机,它就运动一步,其运动形式是步进的,故称步进电动机。一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲信号输入时,步进电动机根据脉冲信号一步一步地转动,每给它一个脉冲信号,它就转过一定的角度。

控制步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数成正比,在时间上与输入脉冲同步;步进电动机的转子速度取决于脉冲信号的频率;步进电动机的旋转方向决定于交流电的相序;因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序,便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。

四、步进电动机的特点

步进电动机可以直接将电脉冲信号变换成相应的机械位移,符合数字控制系统的要求,此外,步进电动机还有一系列的特点和优点,例如:(1)步距值不受各种干扰因素的影响,如电压的大小、电流的数值、波形、温度的变化等等,相对来说,都不影响步距值,也就是说,转子运动的速度主要取决于总的脉冲信号数;(2)误差不长期积累。每转一圈的累积误差为零,所以步距的误差不是长期地累积下去的;(3)控制性能好。起动、停止、反转及其他任何运行方式的改变,都在少数脉冲内完成,在一定的频率范围内运行,任何运行方式都不会丢失一步。

步进电动机由于它独特的优点,作为伺服电动机应用于控制系统时,往往可以使系统简化,工作可靠,成本低,而且获得较高的控制精度。

五、PLC控制的步进电机门系统

在P L C控制的步进电机门系统中,用步进电机代替原系统的直流电动机,用P L C机代替原系统的电气开关,对步进电动机进行控制。

在本系统中,P L C是控制装置,根据设定的程序产生相应的脉冲个数(如4脉冲或6脉冲)、控制脉冲的输出速度及脉冲的相序,从而达到控制步进电动机的加速、减速、正转及反转。脉冲的输出个数可以通过控制P L C机内置计数器的参数获得,脉冲的输出速度可以通过控制P L C机内置定时器的参数获得,编写P L C程序时对定时器、计数器进行设置、调试,可以满足门系统的控制要求。

P L C的优点是功耗小,体积小,功能强大,价格便宜,可以安装在轿门上方,而且可以通过反馈的脉冲检测门系统的运行状况,从而将不同的故障用数字形式显示,减少查找故障的时间,节省维修保养的成本。

在本系统中,步进电动机是控制装置。给步进电动机通入直流电,当步进电动机接收到一个脉冲信号,步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(即步进角)。通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,实现对开、关门位移的控制;同时通过控制脉冲的频率,实现对步进电动机转动的速度和加速度大小的调节,从而达到调速的目的。控制单位时间内提供给步进电机的脉冲数目,就可以实现开、关门时速度的变化时刻和门速的变化,让开关门的速度曲线更加平滑,从而改良传统门机系统台阶式变化的速度曲线,使开、关门更柔和。本系统可实现开、关门的准确定位及速度控制,使开、关门过程的工作更可靠,稳定性强,从而减少电梯运行过程中门机系统的故障率。

步进电动机的接线原理比较简单,图3是四相六线制步进电动机的接线原理图,这种步进电动机既可作为四相电动机使用,也可以作为两相电动机使用,变换灵活,因此这种电动机得到广泛的应用。在图中总共有6条线,A+,A-和0+组成一个线圈,B+,B-,和0-组成另一个线圈。0+,0-分别是2个线圈的地线,A+,A-,B+,B-则是4个相线。

在上图中,步进电动机的0+与0-是连接在一起的公共端,既可作为直流电的正极输入端,也可作为直流电的负极输入端。假如公共端接直流电的负极,如果要步进电动机正转,脉冲输出见表1,在表中,共有4个时序,在每一个时序内,只有一相为高电平脉冲,其余相都是低电平脉冲,经历四个时序后,继续循环变化。如果每个时序使步进机转1.8度,则旋转1周,则需要200个脉冲。每个时序所用时间越短,则步进电动机的转速越快。如果要步进电动机反转,则将表1中的接线顺序由A+,B+,A-,B-变为B-,A-,B+,A+就可以实现(见表2)。

1. 本系统的接线图

步进电动机正转时继电器的导通顺序:

2. 本系统的控制程序

(1)PLC的I/O分配见表3:

(2)PLC控制程序:

3. PLC控制的步进电机门系统的优点

(1)PLC机的采用,可以使系统工作稳定,达到节能,减少查找故障的时间,节省维修保养的成本。

(2)步进电动机的采用,使系统简化,工作可靠,成本低,能获得较高的控制精度。

(3)定时器、计数器的选用,能精确控制及定位,满足开、关门的调速需求,可克服机械调速所出现的机械磨损、接触不良及误动作等故障,大大减少维修量。

(4)采用数字控制技术,实现无级调速,使开、关门更舒适。

六、本系统要着重解决的两个问题

在设置脉冲信号的频率参数时,要注意步进电动机的起动频率不能超过其空载频率,否则步进电动机就不能起动;而且速度越快,步进机的转矩越小,所以在设置定时器、计数器的参数时,要考虑步进电动机的空载频率和启动转矩。

本系统中,步进电动机采用直流电源供电,对此直流电源的要求很高,其电压的波动范围不能超过步进电动机允许的电压值,否则在启动和制动时,使步进电动机误把电压的波动当作是脉冲信号,造成多余的动作,影响控制精确。另外,直流电源的电流值要足够大,否则步进电动机只能进行没有“力”的运行(不是不能运行)。

P L C控制的步进电机门系统是一种新型的门机系统,是新技术应用于门机系统的体现,是一个大胆的尝试。这种门系统还需要进行多方面的改善,以便更好地为电梯运行作出贡献。

参考文献

[1]叶安丽.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社,2008

[2]钟肇新,范建东.可编程控制器原理及应用[M].广东:华南理工大学出版社,2003

PLC控制电机 第9篇

可编程控制器 (PLC) 的核心微处理器, 通过将计算机技术与传统的继电器控制系统有机结合起来, 能够实现高度灵活、高可靠性的工业控制。为了进一步提高设备的自动化程度, 越来越多的企业将PLC技术应用于其工厂设备中。通过对原有电机控制系统的技术改造, 引入电机控制系统的数据自动采集、监控以及变频、组态技术完善并改进电机变频调速机构[1]。在此基础上, 成为目前提升电机效率的主要方式, 为最终产品的生产效率与质量提供了保障。

1 PLC的工作原理及其应用

1.1 PLC的工作原理

PLC是一种专业用于工业控制的微型计算机系统, 与一般的计算机系统类似, PLC也是由中央存储器 (CPU) 、存储器、电源、输入输出元件、编程器以及外设等部分组成。一般将P L C的运行过程大体分为输入采样、用户程序执行以及输出刷新三个阶段。在PLC的运行过程中, 其CPU会控制系统重复执行由此三阶段组成的运行周期。在输入的采用阶段, PLC将所输入状态以及数据通过扫描的方式一次读取, 然后将其存入I/O映象区中。当进入用户程序的执行阶段后, PLC将按照一定的顺序依次扫描并读取用户程序, 并根据其逻辑运算的结果, 对输入点在I/O映象区以外的存储数据进行刷新。此后, PLC进入输出刷新阶段, 该阶段里, PLC会通过CPU将I/O映象区内部对应的状态数据对所有的输出锁存电路进行刷性, 然后通过输出电路驱动相应的外设执行输出结果。

1.2 三菱FX2N系列PLC

本文的研究对象采用日本三菱公司的三菱FX2N-48MR型PLC, 与其他系列产品相比, FX系列是PLC产品中在中国应用最为广泛, 销量最大的产品系列。FX2N更是小型PLC中性能与运算速度最高的程序装置。该系统内置800步RAM可使用存储盒, 最大可扩充至16K步, 并可兼容包括16点到128点之间的所有型号主机, 并支持最小8点的扩展模块, 配置灵活, 扩展方便。

2 直流电机的PLC控制

图1描绘了他励直流电机的等效电路图, 由此推得其计算模型如式1。

上式中, 感应电动势为Ea=K eΦn, 由此我们可以推算出该直流电机的转速如式2所示, 其电磁转矩为TM=KTIa。

由此, 直流电机机的转矩平衡方程如式3所示。

根据以上系列对直流电机控制的基本原理的数学推导, 我们基本可以将对其转速控制的方法分为对励磁磁通的控制与对电枢电压的控制两种方式, 分别称作励磁控制法与电枢电压控制法。

PLC能够集成脉宽调制 (PWM) 控制信号发生器, 这样PWM的工作方式和主要通过调整事件管理器的定时器控制寄存器来进行调整;PWM的占空比的调节主要通过调整比较值来实现。由于采用了专用们P W M输出口来输出占空比可调的带有死区的P W M控制信号, 其外围的P W M波发生电路和延时电路被省去, 从而使得整个控制器的结构得以简化[3]。

3 交流异步电机的PLC控制的实现

与直流电机相比, 交流异步电机具有结构简单、体积小、成本低以及维护方便的特点, 因而得到广泛运用。计算机技术的引入, 为交流异步电机的发展开辟了全新的空间。

3.1 交流异步电机的变速原理

交流异步电机的转速的计算公式为n=60 (1-s) fp, 其中p、f分别代表电机的磁极对数以及电源的频率 (Hz) , s代表转差率, n即为所求的交流异步电机转速 (r/min) 。由此, 我们可以得出影响电机转速的因素主要包括p、s和f, 亦即电机的磁极对数、转差率以及电源的频率。从实际操作的角度来看, 通过调整电源频率的方式来对交流异步电机的转速进行调整, 最具可操作性。

3.2 交流异步电机的PLC控制

通过以上分析, 可以推断为维持交流异步电机的稳定性, 针对电机在向低于其额定转速调节时, 可以考虑通过转矩补偿的方式进行调整。其基本原理是当转速降低引起频率响应降低时, 电源电压同时也呈现下降趋势, 这时我们采取补偿电压的方式来维持磁通量不变, 从而使的电机的转矩回升。而通过PLC的应用, 我们能够方便的实现在电机频率改变的同时, 调整电机电压。

通过对SPWM实现载波机调制波频率的调整, 可以实现对电机的同步控制、异步控制以及分段式控制[4]。电压SPWM技术能够通过生成电压SPWM信号控制逆变器的开关管, 从而实现了对电机电源的频率调整。一般来讲, 生成SPWM信号的方法主要有硬件法与软件法两种, 前者通常采用集成电路来实现对逆变器的控制。

4 结语

随着电力电子以及信号处理技术的日益完善, 电机控制的数字化逐渐成为现实。尤其以PLC为内核的集成电机控制芯片的引入, 不仅避了免采用微处理器、专门陈列组合以及外围芯片构成的复杂系统所带来的高成本和高复杂性, 同时大大提高了系统的运算精度与可靠性。本文通过对两种电机控制基本原理的概述, 针对PLC技术的特点分析了其在电机控制领域中的优势与应用前景。

参考文献

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[2]陈彦彪.基于WIN95多线程技术的电机变频调速的设计[J].自动化仪表, 2001 (4) .

[3]李永东.交流电机数字控制系统[M].机械工业出版社, 2001.

PLC控制电机 第10篇

Programmable logic controller简称为PLC, 即可编程控制器。PLC作为一种数字运算操作的控制装置, 是为工业环境而设计和研发的。PLC充分运用了通信、自动控制、计算机技术, 并使用可编程存储器, 其核心为微处理器。在工业生产中, 通过PLC能够对生产过程进行准确有效的控制, 其控制原理是通过模拟量和开关量的输入和输出得以实现的。经过近些年的发展, PLC已经具有各种功能, 如逻辑控制、顺序控制、算数运算以及计数等。PLC因其自身在控制性能上的卓越的特性, 一经问世便获得了飞速的发展, 并在化工、钢铁和交通等领域发挥了其独特的作用。相比于传统的控制系统, PLC的研制是控制系统发展的里程碑, 具有划时代的现实意义。

2.1 PLC的组成

2.1 存储器。

PLC的存储器由系统存储器和用户存储器组成。顾名思义, 系统存储器用来存储系统程序, 用户存储器则用来存储用户编写的程序。

2.2 微处理器。

作为PLC的核心, 微处理器就像是人类的大脑, 负责指挥PLC所有的工作有条不紊的进行。PLC的运行速度和水平, 直接与微处理器的运行质量息息相关。

2.3 编程器。

编程器通过接口能够和微处理器进行通信。具有写入、检查、调入用户程序等功能, 还能够对PLC的工作状态进行监测。

2.4 输入和输出部件。

对于一个系统来说, 其整体性是必要的, 而和外界信息的传递和交换更是不可或缺的, 这就是输入输出部件的功用。通过输入输出部件的桥梁和纽带作用, 将微处理器和输入输出设备紧密地、有机地结合起来, 使系统协调、统一的运行。

3 PLC控制器的优点

与传统控制系统相比较, PLC控制系统的优势较为突出。传统的电机基本控制电路中, 电子部件的数量和体积都相当庞大, 触点的数量也非常多、布线复杂, 线路设计繁复, 维修困难, 可靠性和稳定性不佳。而新型的控制系统PLC的应用, 使布线和触点大幅减少, 将传统继电器控制系统取代, 不仅减低了故障发生率, 电机还获得了较强的抗干扰能力, 电机运行的可靠性和稳定性显著增强, 减少了因电机故障带来的巨大的经济损失。

4 PLC的控制应用

4.1 过程控制

所谓过程控制, 就是对模拟量如温度、压力和流量进行控制, 这一控制是闭环的, 充分利用了计算机技术, 并通过编写控制算法程序达到闭环控制的目的。过程控制应用十分广泛, 并在化工、锅炉控制等领域发挥了重要的作用。

4.2 模拟量控制

工业生产中涉及到很多模拟量, 需要对其进行监测和控制。而模拟量和数字量转换模块的配置, 则使PLC对于模拟量进行控制成为可能。

4.3 开关量控制

对于开关量进行逻辑控制更是将PLC的应用推到了更高的层次。PLC应用于单台或者多集群流水线, 极大地提高了生产的效率和稳定性。

4.4 运动控制

PLC的运动控制包含对于直线或圆周运动的控制。近年来, 已经形成一套系统的运动控制模块, 并在机械等领域获得了广泛的应用。 (1) 用于控制启动三相异步电动机。正常运行状态下, 电源线电压和电动机额定电压是相同的, 并采用三角形的绕组连接方式。可以将电动机的定子绕组以星形连接, 当电动机转速达到某一阈值时, 改为三角形连接, 即所谓的星形———三角形降压启动。 (2) 用于双速电机的两地控制。在工业生产中, 对于机械设备的输出速度有着特定的要求, 通常所需要的速度不是单一的, 而是需要不同的输出速度。一般情况下, 将机械变速系统配置到单速电动机上即可实现不同的速度输出的要求。而多速交流电动机, 则可应用于要求速度连续可调的情况, 或者应用于机构尺寸受到限制时。

5 PLC程序设计

5.1 PLC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。梯形图程序和原有的继电器控制技术一致, 最为常用。布尔助记符与汇编语言类似, 容易记忆和掌握。功能模块图程序语言适于控制较大规模且难度较大的操作系统。结构化描述语言能够实现相对复杂的控制程序。

5.2 PLC控制三相电机正反转的程序设计

PLC控制三相交流电机正反转的外部接线如图1所示。PLC控制程序如图2所示, 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。

6 结束语

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, 在对电机的控制中更是发挥了其优良的控制性能, 确保电机的正常安全稳定运行, 而在对PLC程序进行设计时则需要选择合适的设计语言和设计方法。

摘要：科学技术的飞速进步, 推动了工业生产的蓬勃发展, 在生产中对于控制的要求越来越高, 因此导致操作难度也日益提高。传统的控制系统已渐渐无法满足现代工业生产的需求, 近年来逐步兴起的PLC可编程控制器因其自身的优点获得了广泛的应用。为此, 文章对PLC控制器的应用、组成和发展进行了简单的概述, 并对PLC控制装置应用于电机基本控制电路和相关的PLC程序设计方法进行了探讨。

关键词：电机,电路,PLC,应用,程序设计

参考文献

[1]高强.西门子PLC应用程序设计[M].北京:电子工业出版社, 2010, 8.

[2]朱力.PLC控制步进电机方法的研究[J].山西机械, 2003.

基于PLC的电机调速系统设计 第11篇

关键词： PLC S7-200 电机 编码器 触摸屏

直流调速系统是工业生产过程中最常用的电气传动装置之一，广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。传统的直流调速控制系统多采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但线路复杂，调速性能较差[1]。采用PLC实现直流电机的调速系统，电路设计简单，调速性能更好。

PLC是一种工业控制系统，在结构、性能、功能及编程手段等方面都有独到的特点。在构成上，具有模块结构的特点，有利于维护，并且功能扩充很方便，便于安装。在性能上，可靠性高。PLC的平均无故障时间一般可达三五万小时，并采用在线监控、故障诊断、冗余等技术，提高系统稳定性。在功能上，可进行开关逻辑控制、闭环过程控制、位置控制、数据采集及监控、多PLC分布式控制等功能。在编程手段上，PLC的编程语言直观、简单、方便，易于各行业工程技术人员掌握[2]。

一、系统总体设计

本控制系统设计方案采用西门子S7-200系列PLC作为控制核心，它根据接收的触摸屏设定转速值，向直流电机发出控制信号，并采集旋转编码器的脉冲信号，将脉冲信号转换为实际转速值，发送到触摸屏进行实时显示。系统总体设计图如图1所示：

1.S7-200系列PLC

S7-200是西门子公司生产的一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。它具有以下特点：极强的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握、便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。S7-200系列PLC在自动化系统中充分发挥了其强大功能，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等[3]。

S7-200系列PLC提供了4个不同的基本型号的8种CPU供您使用，本设计方案采用的是CPU224XP。CPU224XP具有14个数字输入点，10个数字输出点，2个模拟输入点，1个模拟输出点和6个高速计数器（30KHz），可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展[3]。

2.GT01触摸屏

GT01是松下公司生产的3英寸、3色LED背光灯触摸屏。它不仅能显示信息、图形，还能自由显示按键、指示灯、PLC数据、图表、时钟等。此外，配合设备的状况，它能够切换3色背光灯，使运行状况一目了然。GT01备有5VDC/24VDC两种电源和RS232C/RS422（RS485）两种通信方式，可与各公司的PLC连接通信[4]。

3.电机与驱动器

本设计方案采用的是和利时公司生产的直流无刷电机和驱动器。

4.编码器

旋转式编码器，是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号进行处理后检测位置、速度等信息的传感器。本设计方案采用的是欧姆龙增量式编码器，分辨率为600P/R。

二、系统软件设计

该控制系统的软件设计部分分为PLC程序设计与触摸屏程序设计两部分。

1.PLC程序设计

（1）PLC程序总体设计

PLC程序使用的是STEP7MICROWIN软件，编程语言为梯形图语言。PLC程序的主要任务是完成与触摸屏通信、向直流电机输出控制信号、采集编码器高速脉冲的任务。

S7-200与GT01触摸屏通信采用RS485通信方式，触摸屏可直接对S7-200的内如寄存器进行读写，如I区、Q区、V区、M区、AI区、AQ区等。触摸屏的当前页面保存在S7-200的VW4里。

S7-200向直流电机输出模拟电压信号。模拟电压使用CPU224XP自带的模拟量输出模块产生，通过对AQ区写数据（0-32767），从而改变输出电压值。

S7-200采用高速计数器采集旋转编码器输出的脉冲信号。

（2）高速计数器

高速计数器可以对普通计数器无能为力的高频率信号进行计数，CPU224XP的最高计数频率为30kHz。S7-200系列PLC中有6个高速计数器，分别是HSC0-HSC5。当高速计数器的当前值等于预制值、外部复位信号有效、计数方向改变时将产生中断，通过中断服务程序实现对控制目标的控制。高速计数器根据计数脉冲、复位脉冲、启动脉冲端子的不同接法可组成12种工作模式，不同的高速计数器有多种功能不同的工作模式[3]。

2.触摸屏编程

触摸屏GT01编程使用的是松下公司的GTWIN编程软件[5]。

（1）按钮开关

按钮开关使用的是按键部件SW。根据需要设置SW开关的动作模式，以及按键与PLC对应的寄存器区。具体设置如图4所示：

（2）加减速控制

加减速控制使用的是功能开关部件FSW，实现的功能是对PLC的VW100进行加减控制。具体设置如图5所示：

（2）速度显示

速度显示使用的是数据部件DATA，它读取PLC中VW200的数据，并显示出来。具体设置如图6所示：

三、结语

本设计采用GT01触摸屏作为控制界面，S7-200PLC作为控制核心，旋转编码器提供反馈信号，实现了对直流电机的转速控制，并能够实时进行转速的显示。实验证明，本方案具有很好的调速控制性能，为实现直流电机的数字控制提供了一种新的方法。

参考文献：

[1]李玮，赵江，刘建业.一种实用的单片机控制的数字式调速系统[J].吉林化工学院学报，2002（6）：35-37.

[2]徐国林.PLC应用技术[M].机械工业出版社，2014.

[3]S7-200可编程控制器系统手册[M].西门子自动化工程有限公司，2004.

[4]可编程智能操作面板GT01技术手册[M].松下电器有限公司，2006.

PLC在伺服电机位置控制中的应用 第12篇

伺服系统分为液压伺服系统、电气液压伺服系统及电气伺服系统。本文主要讨论电气伺服系统中的交流伺服系统, 其基本组成为交流伺服电机、编码器和伺服驱动器。其工作原理是伺服驱动器发送运动命令, 驱动伺服电机运动, 之后接收来自编码器的反馈信号, 然后重新计算伺服电机运动目标位置, 从而达到精确控制伺服电机运动。本系统选用Exlar公司生产GSX50-0601型伺服直线电动缸, 该电动缸由普通伺服电机和一行星滚珠丝杠组成, 用来实现将旋转运动转变为直线运动。并且选用Xenus公司生产的XenusTM型伺服驱动器。它可以利用RS232串口通信方式和外部脉冲方式实现位置控制。一般来说, 一个伺服系统运转需要配置一个上位机, 所以本系统采用西门子S7-200 PLC作为上位机控制器。通过高速脉冲输出控制伺服电机运动。

2 硬件构成

西门子CPU224XP配置两个内置脉冲发生器, 它有脉冲串输出 (PTO) 和脉冲宽度调制输出两种脉冲发生模式可供选择。这两个脉冲发生器最大脉冲输出频率为100 kHz。在脉冲串输出方式中, PLC可生成一50%占空比脉冲串, 用于步进电机或伺服电机速度和位置的控制。

图1为高速脉冲输出方式的位置控制原理图。控制过程中, 将伺服驱动器工作定义在脉冲+方向模式下, Q0.0发送脉冲信号, 控制电机的转速和目标位置;Q0.1发送方向信号, 控制电机运动方向。伺服电动缸上带有左限位开关LIM+、右限位开关LIM+以及参考点位置开关REF。三个限位信号分别连接到CPU224XP的100~10三个端子上, 可通过软件编程, 实现限位和找寻参考点。

3 程序设计

高速脉冲串输出 (PTO) 可以通过Step 7-Micw/WIN的位置控制向导进行组态。PTO输出方式没有专门的位置控制指令, 只有一条脉冲串输出指令, 而且在脉冲发送过程中不能停止, 也不能修改参数。为解决以上问题, 可以设置脉冲计数值等于10 (或更小) , 并能使脉冲发送指令PLS处于激活状态。这样就可以在任一脉冲串发送完之后修改脉冲周期。

图2为高速脉冲输出方式位置控制流程图。控制思路:通过PTO模式输出可以控制脉冲的周期和个数;通过启用高速计数器HSC, 对输出脉冲进行实时计数和定位控制, 以控制伺服电机运动过程。

4 结语

高速脉冲输出方式控制可以轻松实现一些简单位置与速度控制, 它属于开环位置控制, 只负责发送脉冲, 但当伺服电机或伺服驱动器出现故障时, 没得到相应反馈信息, 仍然在不断向外发送脉冲, 且控制不能根据实际状况实时更改伺服电机运动速度与目标位置, 因此得出结论, 高速脉冲输出控制主要应用于对速度及位置控制精度要求均不高的简单位置控制中, 节省硬件资源。

参考文献

[1]胡佑德, 马东升, 张莉松.伺服系统原理与设计[M].北京:北京理工大学出版社, 1999.

[2]梁德成.S7-200PLC入门和应用分析[M].北京:中国电力出版社, 2010.