目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,随着其性能价格比的不断提高,应用的范围还在不断扩大,PLC的应用大致可归纳为以下几类。
1)、开关量的逻辑控制
这是PLC基本、广泛的应用领域。PLC的逻辑控制取代传统的继电系统控制电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单机控制,也可用于多机及自动化生产线的控制等。如机床电气控制、装配生产线、电梯控制、冶金系统的高炉上料系统以及各种生产线的控制。
2)、运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。目前,大多数的PLC制造商都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,这一功能可广泛用于各种机械,如金属切削机床、金属成型机床、机器人、电梯等。
3)、过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。现代的大、中型PLC一般都有闭环PID控制模块,这一功能可以用PID子程序来实现,而更多的是使用专用PID模块来实现。
4)、数据处理
PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以通过通信接口传送到指定的智能装置进行处理,或将它们打印备用。数据处理一般用于大型控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5)、通信及联网
PLC通信括PLC相互之间、PLC与上位机、PLC与其它智能设备间的通信。PLC与其它智能控制设备一起,可以构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统,满足工厂自动化系统发展的需要。
● PLC控制系统与继电器控制系统的区别 :
⑴ 组成器件不同:继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成,而梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。
⑵ 触点数量不同:硬继电器的触点数量有限,用于控制的继电器的触 点数一般只有4~8对;而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触点数有无限对。
⑶ 实施控制的方法不同:在继电器控制线路中,实现某种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而PLC控制是通过梯形图即软件编 程解决的。
⑷ 工作方式不同:在继电器控制线路中,采用并行工作方式;而在梯形图的控制线路中,采用串行工作方式
断续周期工作制除了连续工作制(S1)之外,还有带有不同负载持续率的断续周期工作制(S3)。此时按一系列相同的工作周期运行。每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。

图片: S1 连续工作制

图片: S3 断续周期工作制,不影响启动过程
负载力矩必须位于相应的电机温升极限曲线之下。
断续周期工作制时需要考虑过载设计。
提示 弱磁区域中的工作制设计必须使用选型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 弱磁区域以外的工作制设计可使用以下公式。 |


M,单位:Nm;n,单位:rpm | |
AP 1 | = 400 Nm,100 rpm 时 |
AP 2 | = 0 Nm,0 rpm 时 |
图片: 断续周期工作制时的电机选择
提示 电机静止状态下可能需要设置保持力矩。该保持力矩必须在有效转矩“M有效"中考虑。 考虑了电机的保持力矩后,便可以省去自锁式齿轮箱。 |
此工作制可定义电机转速和转矩随时间变化的趋势。

图片: 工作制示例
为每个时间段规定一个负载力矩。此外,还必须在加速段考虑平均负载转动惯量和电机转动惯量。必要时,还需要考虑与运动方向相反的摩擦力矩。
在计算电机需要输出的负载力矩或加速力矩时,需要考虑齿轮箱传动比和传动效率。
提示 弱磁区域中的工作制设计必须使用选型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 弱磁区域以外的工作制设计可使用以下公式。 |
时间段 Δt i 中的电机转矩:

计算电机转速 |
|
计算电机有效转矩 |
|
计算电机平均转速 |
|
J M | 电机转动惯量 |
J G | 齿轮箱转动惯量 |
J 负载 | 负载转动惯量 |
n 负载 | 负载转速 |
i | 齿轮箱传动比 |
η G | 齿轮箱传动效率 |
M 负载 | 负载力矩 |
M R | 摩擦力矩 |
T | 循环时间,周期时间 |
A; E | 时间段 Δt i中的起始值,结束值 |
t e | 负载持续时间 |
Δt i | 时间间隔 |
电机平均转速“n电机,平均"时的电机有效转矩“M电机,有效"必须位于 S1 特性曲线下方。
大转矩“M大"出现在加速过程中,在同步电机和异步电机上该大转矩必须位于电压极限曲线/M大特性曲线的下方。
电机的设计结果如下:
M,单位:Nm;n,单位:rpm |
图片: 根据工作制选择电机
在连续工作制下并出现过载时,必须根据要求的过载力矩计算过载电流。
此时的计算规则与使用哪种电机类型(同步电机或异步电机)和哪种工作制(连续工作制或断续周期工作制)有关。
步骤找到正好满足工作制所需条件的电机
计算基本负载下的电机电流
检查是否符合温升限值
确定电机的其他属性。配置电机选件
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