《電氣控制技術(shù)課程論文.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電氣控制技術(shù)課程論文.doc（15頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 電氣控制技術(shù)課程論文 學(xué)校：安徽xx大學(xué) 姓名：xxxx 班級：機(jī)制093 學(xué)號：xxxxxxxxxx 指導(dǎo)老師：xxx 電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 摘要：電氣控制技術(shù)主要靠繼電器以及PLC等來實(shí)現(xiàn)其在各種工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，本文主要介紹了時(shí)間繼電器在控制回路中的應(yīng)用，PLC在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 引言：電氣控制技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù),是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要技術(shù)手段.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,

2、以及新型控制策略的出現(xiàn),使電氣控制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化。 本文是電氣控制技術(shù)課程論文，是在學(xué)習(xí)相關(guān)知識后對它的真實(shí)體會與理解再加上圖文及網(wǎng)絡(luò)資源編寫的一篇論文。本論文針對工業(yè)生產(chǎn)多電氣控制技術(shù)的實(shí)際需要，根據(jù)現(xiàn)代發(fā)展的需求，對今后的電氣控制應(yīng)用專業(yè)提出的見解。 由于編者水平有限，論文中有不妥之處，懇請讀者批評,指正。 關(guān)鍵詞：時(shí)間繼電器，擋車器，PLC，扶梯 正文：電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，主要包括繼電器以及PLC等在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。 一． 繼電器 繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動(dòng)作的自動(dòng)電器。輸入信號可以是電壓、電流等電量，也可以是溫

3、度、速度、壓力等非電量。其工作方式是當(dāng)輸入變量變化到某一定值時(shí)繼電器的觸頭即動(dòng)作，接通或斷開控制電路。它一般由感測機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成。感測機(jī)構(gòu)把感測到的電氣量或非電氣量傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與設(shè)定的整定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到整定值（過量或欠量）時(shí)，中間機(jī)構(gòu)便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而接通或斷開被控電路。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的分類有很多種，如電磁繼電器，時(shí)間繼電器，熱繼電器，中間

4、繼電器等，繼電器的應(yīng)用非常廣泛，下面著重介紹時(shí)間繼電器在控制回路中的應(yīng)用。 1.1 時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是當(dāng)加上或除去輸入信號時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定的時(shí)間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。時(shí)間繼電器是一種用來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的控制電器，主要作為輔助電器元件用于各種電氣保護(hù)及自動(dòng)裝置中，使被控元件達(dá)到所需要的延時(shí)。按其動(dòng)作原理與結(jié)構(gòu)不同，可分為空氣阻尼式、電動(dòng)式、 電子式等多種類型。 其符號是KT，圖形如下 時(shí)間繼電器的圖形和文字符號 (a)線圈；(b)延時(shí)閉合的動(dòng)合觸頭；(c)延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸頭； (d)延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸頭；(e)延時(shí)斷開的動(dòng)合觸頭 1.2

5、 時(shí)間繼電器的應(yīng)用 某單位使用的擋車器電路系統(tǒng)是單相交流電路，由于采用的是單相控制，單相交流電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候存在沖頂和砸底的現(xiàn)象，為了杜絕此現(xiàn)象的發(fā)生、減少故障率，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，我們決定對控制回路進(jìn)行改造。如圖1所示，為擋車器的控制原理圖，其控制原 圖1在正常的情況下，按上行按鈕（SB 1）或下行按鈕（SB2），控制電機(jī)進(jìn)行 正、反方向的運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到所需要的位置時(shí)候，按停止按鈕（SB3）電機(jī)停止 運(yùn)行，這時(shí)候擋桿就停在相應(yīng)的位置。 在此控制回路存在以下缺陷，當(dāng)擋車器的擋桿剛剛預(yù)停在某個(gè)位置的時(shí)候， 如果瞬間按下相反方向的按鈕的時(shí)候，相反方向的接觸器吸合，但由于慣性和采用的單相電

6、機(jī)是電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)起來后沒有固定旋轉(zhuǎn)方向，由于電機(jī)沒有完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)還會按照電機(jī)原來的方向進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)就相當(dāng)于失控狀態(tài)，等到達(dá)限位開關(guān)時(shí)，由于其相對的限位開關(guān)沒有動(dòng)作，接觸器仍然吸合，電機(jī)無法停機(jī)，直到電機(jī)由于過電流停機(jī)為止，此時(shí)極易燒毀電機(jī)。 1. 延時(shí)控制 為了防止此現(xiàn)象的發(fā)生，對原控制回路進(jìn)行改動(dòng)，在控制回路中加入時(shí)間控 制器，更改后的控制電路如圖2所示。 圖2 電路改造過程：經(jīng)過分析與研討，制定了如圖2的電路改造方案，在電路中 增加了時(shí)間繼電器，通過時(shí)間的調(diào)整達(dá)到延時(shí)控制的目的，更改后的電路工作原 理如下。 按下上行按鈕（SB1）或下行按鈕（SB2），控制電

7、機(jī)進(jìn)行正、反方向的運(yùn)行， 當(dāng)運(yùn)行到所需要的位置時(shí)候，按停止按鈕（SB3）電機(jī)停止運(yùn)行這時(shí)候擋杠就停 在相應(yīng)的位置。此時(shí)如果我們按下相反運(yùn)行的按鈕時(shí)，電機(jī)按照原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)， 當(dāng)?shù)竭_(dá)限位開關(guān)位置時(shí)，時(shí)間繼電器瞬時(shí)得電，時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合常閉觸頭 將主控制回路切斷，使電機(jī)無法繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)延時(shí)時(shí)間時(shí)候，此時(shí)電機(jī)也達(dá) 到完全停止的狀態(tài)，時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)閉合，控制回路恢復(fù)正常。 2. 運(yùn)行回路校驗(yàn)與調(diào)整 通過運(yùn)行試驗(yàn)，更改后的效果達(dá)到了預(yù)期的效果，我們又進(jìn)行了時(shí)間繼電器 時(shí)間的調(diào)節(jié)，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，時(shí)間繼電器的時(shí)間我們調(diào)節(jié)為3秒此時(shí)的時(shí)間對于 電機(jī)停止與消除電慣性是最佳的時(shí)間。

8、 3. 結(jié) 論 通過以上的電路回路的更改及對電路的調(diào)整與試驗(yàn)，使得控制回路更加的合 理，消除了以往的電路隱患，達(dá)到了預(yù)期的效果。 二， PLC及其應(yīng)用舉例 主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程。 （一） PLC的概述 2. 1 PLC的基本原理 2.1.1 工作方式—— 周期循環(huán)掃描 優(yōu)點(diǎn)：可靠性好，抗干擾能力強(qiáng) ；通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；編程簡單，容易掌握；減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量；體積小，重量輕，功耗低，維護(hù)方便 缺點(diǎn)：輸出相對于輸入有滯后，不適于快速反應(yīng)的要求 工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠

9、性要求： ①平均故障間隔時(shí)間長 ②故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、 欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對 PLC 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。②永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC 在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在 PLC 上增加一

10、些診斷措施和適當(dāng)?shù)?保護(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采 取了多種措施，使PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動(dòng)作由 無觸點(diǎn)的電子存儲器完成，I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 ① 屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好 的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。② 濾波：對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如

11、LC 或 π 型濾波 網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 ③ 電源調(diào)整與保護(hù)：對微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V 電源，采用多級 濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過電壓、欠電壓 的影響。④ 隔離：在微處理器與I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O 接口與CPU 之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O 口之間亦彼此隔離。⑤ 采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 軟件措施：有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 ①故障檢測：軟件定期地

12、檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。②信息保護(hù)與恢復(fù)：當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞 PLC 內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC 在檢測到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。③設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）：如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了WDT 規(guī) 定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。④加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)：一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。⑤對程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備：停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。由于 PLC

13、 采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC 的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC 的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 2.1.2 工作過程——自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個(gè)外階段。 2.1.3 掃描周期 T =自檢時(shí)間+讀入一點(diǎn)時(shí)間輸入點(diǎn)數(shù)+程序步數(shù)運(yùn)算速度+輸出一點(diǎn)時(shí)間輸出點(diǎn)數(shù)。 PLC的工作過程示意圖 2.1.4 PLC的程序執(zhí)行過程 1） 輸入采樣（輸入刷新 ） PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)（

14、"0，或“1"，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓）讀 入輸入映像寄存器區(qū)。 2） 程序執(zhí)行（程序處理階段） PLC對程序按順序進(jìn)行掃描，根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)對應(yīng)位的狀態(tài)。 3） 輸出刷新 PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中，再通過一定的方式去驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備的過程。 二. PLC的應(yīng)用 （一） 臺達(dá)PLC 概述 臺達(dá)PLC，又名臺達(dá)可編程、臺達(dá)可編程控制器、臺達(dá)可編程序控制等，是臺達(dá)為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)的、 實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。臺達(dá)ES 系列PLC 具有如下特點(diǎn)： 1、最大I/O 點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn) 2、程序容量：4K Ste

15、ps 3、通訊端口：內(nèi)置RS-232與RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU 通訊協(xié)議。 4、內(nèi)置四點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器: 形 式 輸 入 1相1輸入 1相2輸入 2相2輸入 C235 C236 C237 C238 C241 C242 C244 C246 C247 C249 C251 C252 C254 X0 U/D U/D U/D U U U A A A X1 U/D R R D D D B B B X2 U/D U/D R R

16、 R R X3 U/D R S S S U:加計(jì)數(shù) A: A相輸入 S:啟動(dòng)輸入 D:減數(shù)器 B: B相輸入 R:復(fù)位輸入 （二）臺達(dá)PLC 在扶梯中的使用 臺達(dá)ES 系列PLC 的性能穩(wěn)定，本身含有的功能完全滿足在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 1、高速計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 臺達(dá)PLC DVP-60ES 有4個(gè)單獨(dú)的32位高速計(jì)數(shù)器，這為扶梯的高速計(jì)數(shù)控制 做好了準(zhǔn)備。扶梯的高速計(jì)數(shù)主要有2個(gè)方面，一個(gè)是主機(jī)測速，另一個(gè)是扶手 帶測速。主機(jī)測速有專門的測速器，扶手帶測速則可以通過2個(gè)高速計(jì)數(shù)器測量扶手帶的速度，

17、用2個(gè)高速計(jì)數(shù)器撲捉扶梯梯路運(yùn)行的速度。這2對高速計(jì)數(shù)器 形成了2路扶手帶的測量，彼此獨(dú)立，互不干涉，資源充足。見如下控制流程圖： 2、順序控制的應(yīng)用 扶梯的控制主要包含5個(gè)方面：開機(jī)前安全檢查、正常運(yùn)行、運(yùn)行中安全檢查、 停機(jī)、停機(jī)的安全檢測。見如下控制流程圖： 此PLC 有著非常豐富的控制資源，744點(diǎn)一般輔助繼電器，256點(diǎn)停電保持繼電 器、64點(diǎn)100ms 定時(shí)器、63點(diǎn)10ms 定時(shí)器、112點(diǎn)一般計(jì)數(shù)器等。這些資源 組合起來足夠細(xì)致的對扶梯控制內(nèi)部的每個(gè)繼電器進(jìn)行安全檢查，包括PLC 自 身的繼電器的安全檢測。 在扶梯的控制中，開機(jī)前的安全檢測最重要，臺達(dá)PLC

18、 能夠很好的完成這一任 務(wù)。主要有： 1）開機(jī)前的安全回路檢測。外圍安全回路的檢測完好是扶梯運(yùn)行的基礎(chǔ)。外圍 安全回路斷開，則停止一切與主機(jī)運(yùn)行的輸出。 2）給定一定的時(shí)間對PLC 自身檢測，在這段時(shí)間中，PLC 給每個(gè)輸出點(diǎn)0.5s 時(shí)間檢測各個(gè)外圍繼電器是否動(dòng)作完好、是否粘連、每個(gè)輸出繼電器是否工作完 好。將PLC 各個(gè)輸出點(diǎn)分組擊活，檢測后進(jìn)入下一組。最終到達(dá)設(shè)定的時(shí)間。 3）檢測完畢，進(jìn)入扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)階段。 3、通信的應(yīng)用 隨著扶梯應(yīng)用的范圍越來越廣泛，自動(dòng)化水平的提高，客戶對扶梯的監(jiān)控系統(tǒng)有 著越來越高的要求。這些高檔的監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助維護(hù)人員非常快的判斷出扶梯 的具

19、體故障、看到以往的故障，幫助維護(hù)人員分析原因使扶梯能夠更好的為大家 服務(wù)。臺達(dá)PLC 的ES 在這方面有很豐富的資源。它本身帶有1個(gè)RS232串口、 1個(gè)RS485接口。 RS232串口用于下載并監(jiān)視程序，如果簡單的、扶梯數(shù)量較少，可以直接使用此 端口與上位機(jī)連接，監(jiān)控扶梯的運(yùn)行狀態(tài)。不過這種使用機(jī)會非常少，因?yàn)?RS232接口傳輸距離相對較近，而且是1對1的接口，而扶梯的數(shù)量一般都是幾個(gè)甚至幾十個(gè)。所以使用成本較高。 RS485接口。臺達(dá)PLC的ES系列非常方便的是每個(gè)PLC都有RS485接口。RS485 可以方便的多機(jī)通信，而且傳輸距離較遠(yuǎn)，理論能夠達(dá)到1.2km。ES 系列PLC 通

20、過RS 指令，能夠方便的實(shí)現(xiàn)自由協(xié)議的通信，而且可以使用MODWR、 MODRD 等指令實(shí)現(xiàn)MODBUS 通信。 在扶梯中，此RS485接口的主要作用是將PLC 的運(yùn)行狀態(tài)及檢測報(bào)警等實(shí)時(shí)的 傳輸給故障診斷板，使客戶或者維修人員能夠了解扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，在最短的時(shí) 間內(nèi)找到停梯原因，及時(shí)檢修并排除故障，能夠更快的恢復(fù)扶梯的運(yùn)行。 4、安全設(shè)計(jì) PLC 使用于扶梯系統(tǒng)要求安全是第一位的。這點(diǎn)不僅在外圍安全電路的設(shè)計(jì)上， 對PLC 自身內(nèi)部的軟件安全同樣有嚴(yán)格的要求。在軟件設(shè)計(jì)中，對各個(gè)功能塊 分別檢測，例如制動(dòng)檢測、閘瓦厚度的檢測、梯級缺少等等。這些功能塊的輸出 繼電器組成了軟件安全回

21、路，控制外圍安全回路的通斷。各個(gè)功能塊之間也不斷 的交替比較檢測，降低了由于單一控制帶來的風(fēng)險(xiǎn)。安全回路輸出繼電器檢測一 旦檢測發(fā)生故障，不僅軟件上使扶梯停下來，切斷主機(jī)的電源，而且從外圍安全 回路切斷主機(jī)的電源。軟硬件結(jié)合的雙重控制，增強(qiáng)了安全等級，提高了控制的可靠性。 結(jié)束語：通過本次課程論文設(shè)計(jì)，我鞏固了課堂上所學(xué)的知識，對其更深層次的理解，并加以應(yīng)用。電氣控制技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此，它的發(fā)展前景十分廣泛，我相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對電氣控制的了解越來越深入，電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)以及人類生活中的作用一定會越來越顯著！ 參考文獻(xiàn)： 【1】張鳳珊. 電氣控制及可編程序控制器

22、【M】. 2版. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003 【2】李道霖. 電氣控制與PLC 原理及應(yīng)用【M】. 北京：電子工業(yè)出版社，2004 【3】漆漢宏. PLC 電氣控制技術(shù) 【M】. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 【4】李仁. 電氣控制 【M】. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 【5】齊占慶. 機(jī)床電氣控制技術(shù) 【M】. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 【6】羅信才. 可編程序控制器及其在工業(yè)上的應(yīng)用 【M】. 北京：電子技術(shù)出版社，1987 【7】齊占慶．電氣控制技術(shù)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２０１０ 【8】王兆義．小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997． 【9】廖常初．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)【M】．重慶大學(xué)出版社，1998． 【10】百度論壇及豆丁網(wǎng) 15