【正文】 及簡化大量自動控制線路，使自動控制系統(tǒng)大大減少使用的元器件、線路，同時線路接頭也大大減少，使故障率大大降低，由于采用計算機掃描技術和存貯原理，對于一般控制線路更改，可以通過改變存貯器中應用軟件來實現(xiàn)，由于軟件的更改極易實現(xiàn)，從而在實現(xiàn)方式上有本質(zhì)的飛躍，其通用性和靈活性進一步增強。美國12月公司首先響應。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，PLC 軟、硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)的變化。硬件的設計主要包括選型、外圍電路的設計，控制電路的設計。本文根據(jù)傳統(tǒng)電機控制中的上述不足和缺點，將PLC控制技術運用于多臺電機的控制，根據(jù)三相異步電機的控制原理和特點，把軟件控制和硬件電路互相結(jié)合起來，形成完整的控制體系，可實現(xiàn)對多臺電機的智能控制、狀態(tài)顯示和故障報警等功能，該控制系統(tǒng)還解決了傳統(tǒng)控制技術中硬件電路不易更新的缺點，可通過修改PLC程序?qū)崿F(xiàn)不同的控制要求。 ：畢業(yè)設計中期抽查4. 6 月 1 日——6 月 15 日：撰寫畢業(yè)設計說明書（論文）。本畢業(yè)設計課題主要完成以下設計內(nèi)容：（1（ 西門子 S7200PLC 的編程方法；（2（ 對多臺電機進行控制的系統(tǒng)硬件及軟件的設計；（3（ 用 TD200 對其運行狀態(tài)監(jiān)控并顯示；（4（ 撰寫畢業(yè)設計說明書。 畢 業(yè) 論 文題 目： 基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計 院： 電氣與信息學院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級： 0604 學號： 202202210403 學生姓名： 楊永會 導師姓名： 施曉蓉 完成日期： 2022620 誠 信 聲 明本人聲明：本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果；據(jù)查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學位而使用過的材料；我承諾，本人提交的畢業(yè)設計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。二、進度安排及完成時間：1. 3 月 1 日——3 月 20 日：查閱資料、撰寫文獻綜述、撰寫開題報告。 5. 6 月 16 日——6 月 20 日：修改、裝訂畢業(yè)設計說明書（論文），并將電子文檔上傳 FTP。本次設計采用TD200對電機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，提供了良好的人機界面與操作員進行交互，對于電機設備的運行能及時、快速、準確的反映。軟件設計包括梯型圖、指令表、I/O地址的分配。隨著 PLC 控制技術朝智能化方向的不斷發(fā)展，也推動了先進制造技術的相應發(fā)展，將工業(yè)、國防等領域的控制水平提到了一個新的高度。于1969年研制出了第一臺可編程序邏輯控制器，簡稱PLC，型號PDP—14，接著美國GE公司在汽車自動裝置上用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)斷電器控制系統(tǒng)，并獲得成功。1971年日本從美國引進這項技術，1973—1974年前聯(lián)邦德國和法國也開始研制，我國從1974年開始在北京、上海組織研究機構(gòu)進行研制。隨微電子技術的發(fā)展，和開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元，即CPU( 中心的Proceing個體)PLC產(chǎn)品已使用了16位、32位的高性能微處理器，而且實現(xiàn)了多處理器的多道處理，不僅可進行邏輯控制、順序控制、算術運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、通信等強大功能，還可對模擬量進行控制，使指令系統(tǒng)更豐富，程序結(jié)構(gòu)更靈活，集中了工業(yè)專用機和通用計算機的優(yōu)點，它即可以單獨構(gòu)成控制系統(tǒng)，也可作為DCS(分布式計算機控制系統(tǒng))主要現(xiàn)場控制系統(tǒng)，因此美國電氣制造協(xié)會于1980年將它正式命名為可編程控制器，1985年國際電工委員會IEC對可編程序控制器作了以下規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 可編程控制技術的現(xiàn)狀在現(xiàn)代工業(yè)設備及自動化項目中，我們會遇到大量的開關量、脈沖量以及模擬量等控制裝置。目前工業(yè)界比較有代表性的控制方式主要由下幾個類別：基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計3⑴ 單片機控制系統(tǒng) 單板機控制系統(tǒng)僅適用于較簡單的自動化項目。由子它是由微機及芯片的專業(yè)廠家開發(fā)出來的，所以其硬件品種兼容性強并總線標準化程度高，其軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，運行速度快、實時性強，可適用于模型復雜的項目。它的優(yōu)勢在于模擬量的處理和回路調(diào)節(jié)功能。其硬件的構(gòu)成與微機相似。僅僅將 PLC 理解為開關量控制的話，那就是一個錯誤的概念了。例如，美國有 NEMA 標準、日本有 JIS 標準、德國、奧地利有喧囂標準。為了使各PLC 廠家的產(chǎn)品有一個共同的參考平面，制定了國際標準。要提高整個系統(tǒng)的速度就要考慮 CPU 模塊的多處理器結(jié)構(gòu)。② 定性的多任務分時操作系統(tǒng)多任務分時操作系統(tǒng)來自于大型計算機，如 UINIX 機。在這種操作系統(tǒng)的管理下，優(yōu)先權高的任務等級總是被首先執(zhí)行，剩余的時間里可執(zhí)行優(yōu)先權較低的任務等級。因為這兩種方式都有著明顯的優(yōu)點。 ④ 較大的應用程序存儲空間 較高的系統(tǒng)分析計算能力當然要求有足夠的程序存儲空間，同時足夠的程序存儲空間是系統(tǒng)具備較強的數(shù)據(jù)處理能力的先決條件。⑶ 系統(tǒng)的開放性和兼容性 開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。 常用的專用模塊包括：定位或 CNC 模塊、溫度測量模塊、稱重模塊、電力行業(yè)用的高速采樣模塊、網(wǎng)絡接口模塊等等。 ② 硬件的智能集成度現(xiàn)場總線的智能分布式結(jié)構(gòu)是突出的一點。因為特定的環(huán)境和條件要求自動化系統(tǒng)有較高的可靠性。要保證整個系統(tǒng)的可靠運行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。因為在其中己融入了工業(yè)計算機和計算機集散系統(tǒng)的特點。這些系統(tǒng)雖然名稱不同，側(cè)重面不一，但系統(tǒng)的技術水平是近似的。交流異步電機是電力拖動的主力電機，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。通常交流異步電機是長期工作制，起動后長期連續(xù)運行；即使是短時工作制或周期工作制。而如果用一臺起動設備管理多臺電機，實行交流電機起動的集中控制。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。PLC 的定義有許多種。上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在整個自動化領域，PLC 和傳動是組成自 PLC 往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡化發(fā)展的同時，還有很多分支在并列發(fā)展?；?PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計9第 2 章 電機啟動控制方法的分析與比較 概述異步電動機作為動力設備被廣泛應用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。異步電動機之所以被廣泛應用，是因為和其它各種電動機比較，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、堅固耐用、運行可靠、效率較高等一系列優(yōu)點。⑵ 當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，通電延時型時間繼電器動作，KT 常閉觸點斷開，KM3 線圈斷電釋放。 自耦變壓器啟動控制控制電路圖如圖 所示。自耦變壓器繞組一般具有多個抽頭以獲得不同的變化，自耦變壓器減壓起動比Ｙ－△減壓起動獲得的起動轉(zhuǎn)矩要大得多，所以自耦變壓器又稱為起動補償器，是三基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計11相籠型異步電動機最常用的一種減壓起動裝置 [10]。 軟啟動軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間?？刂齐娐啡鐖D所示。所以這種降壓啟動方法，只適用于輕載或空載下啟動。又因為變壓器原副邊的電流關系 I1=I2/K，可見原邊電流（即電源供給電動機的啟動電流）比直接流過電動機定子繞組的要小，即當采用自耦變壓器調(diào)壓時，電網(wǎng)供給啟動電流比直接啟動時減少到 1/倍。缺點：設備體積大，投資較貴。 軟啟動的方法軟起動器的起動電壓及起動至全壓時間是可以設定，通常起動峰值設定為60~75%Ue，起動時間設為 5~20 秒；軟起動器還帶電流限制功能；瞬時起動電流在2~ 倍 Ie（起動時可限流在 1~3 倍的 Ie） ；電動機在起動過程中可根據(jù)電機的實際情況設定不同的起動電壓(改變起動力矩)，使電機平穩(wěn)快速達到額定運行電壓；軟啟動器具有軟停功能，在停機時電機上的電壓平滑（時間可設 0~20S）下降到 0，適用于需要軟停車的設備。上述方式在停機時均為瞬間動作，如無機械緩沖裝置會對相關設備造成損壞。 軟 啟 動 器 在 起 動 電 機 時 ， 通 過 逐 漸 增 大 晶 閘 管 導 通 角 ， 使 電機 起 動 電 流 從 零 線 性 上 升 至 設 定 值 。① 軟啟動器起動力矩可調(diào)。 綜上分析：本次設計將采用軟啟動的控制方法實現(xiàn)對電機的群控。(3) 控制系統(tǒng)的可靠性應盡量高，且應具有較強的容錯能力，即使出現(xiàn)誤操作，也不致產(chǎn)生較嚴重的危害。如果電機功率太大，額定電流高，則熱繼電器不能這樣連接，應用電流互感器和安培表組成一個回路，再將其輔助觸點接入控制電路中。交流異步電機由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、可靠耐用，而在各行各業(yè)特別是工業(yè)領域是得到了廣泛的應用。關于軟起動，還沒有發(fā)現(xiàn)嚴格的定義。為了解決這類問題，就提出了“軟起動” 問題。它將電力電子技術與自動控制技術相結(jié)合(近年來，則結(jié)合了計算機技術)，用三組反并聯(lián)晶閘管串接于供電電源與被控電機之間?；蛘唠妱訖C的轉(zhuǎn)速從零到額定速度之間，按照某種函數(shù)變化。缺點是起動電流對電網(wǎng)仍有一定沖擊(雖然沖擊時間較短) 。但由于二者之間是軟連接，能量傳遞是速度的函數(shù)，能量有一定損失。在工程設計時，如何合理選擇，必須加以研究，我認為宜從下列幾方面考慮。④ 如果需在較大負載下起動，則應驗算電動機起動轉(zhuǎn)矩是否能滿足負載的要求。由于阻力恒定，軟起動裝置的起動轉(zhuǎn)矩必須大于阻力轉(zhuǎn)矩，否則無法起動。這類機械在起動時要求有較大轉(zhuǎn)矩。對于通風機，其起始阻力轉(zhuǎn)矩，大致等于額定轉(zhuǎn)矩的 15%?；?PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計20 軟起動器的選擇及參數(shù)設值軟起動器是一種固態(tài)靜止起動器，采用晶體管來控制起動時電動機端電壓，是一種減少三相異步電動機起動沖擊電流的理想電氣裝置 般情況下，我們根據(jù)電動機的負載情況( 輕載或重載) 來選擇軟起動器。而且考慮到起動的頻繁程度，般采用容量較大級的軟起動器，同時為防止一臺軟起動器損壞后所有的電機都不能起動。 選擇時，先根據(jù)接觸器的實際使用類別選用相應的接觸器類型。本設計中交流接觸器使用屬于電動機負載，且其負載的輕重程度為一般任務型，其操作頻率不高。 斷路器的選擇斷路器是一種不僅可以接通和分斷正常負載電流，電動機工作電流和過載電流，而且可以通界和分斷短路電流的開關電器。低壓短路器的選用原則如下：(1) 斷路器的額定電壓和額定電流應大雨或等于電路的正常工作電壓和電流；(2) 斷路器的極限通斷能力應大于或等于電路的最大短路電流；(3) 欠壓脫扣器的整定電壓應等于電路的額定電壓；(4) 熱脫扣器的整定電流應等于電路的額定電流；基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計22(5) 對保護籠型感應電動機，斷路器的電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流為 8~15 倍電機額定電流，而保護饒線式電動機時為 3~6 倍。b 選擇斷路器 1QS 5QS： 選用 150A 斷路器，HFB150 型，15～150A 過電流脫扣器。 常用的電磁式繼電器有電流繼電器、電壓繼電器、感應式繼電器、中間繼電器和時間繼電器。根據(jù)上述繼電器選用原則，本次設計具體選用 LR1 D80 型熱繼電器。如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、PID 閉環(huán)控制、運動控制等工作，可編程序控制器應有算術運算、數(shù)據(jù)傳送等功能，有時甚至要求有開平方、對數(shù)運算和浮點數(shù)運算等功能。在選擇可編程序控制器的型號時不應盲目追求過高的性能指標，在 I/O 點數(shù)和存儲器容量方面則應留有一定的裕量。其中的 CPU224 具有 32 位浮點運算功能和內(nèi)置集成的 PID 調(diào)節(jié)運算指令，比較適合變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。 元件明細表基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設計24表 元件明細表 控制電路的設計根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，每臺電機只設一個“起動” 按鈕和一個 “停止”按鈕。我們將信號指示燈(起動指示與工作指示) 與相應的主接觸器線圈并聯(lián)，這樣樣可節(jié)省輸出點數(shù)。本次設計電氣控制系統(tǒng)采用 PLC 和軟啟動器，PLC 控制系統(tǒng)的設計關鍵為動作的準確性和系統(tǒng)的可靠性。本課題設計將采用西門子公司的 S7200。程序說明：，輔助觸頭 ~，輸，接通電機啟動開關KM1，啟動信號燈1HL1 亮，電機M1啟動。需要說明的是，~，而接觸器KM1～ KM5的輔助觸點是有限的，如果起動的電機太多，我們須用中間繼電器與主接觸器并聯(lián)使用，以滿足硬件互鎖所需要的常閉觸點。該系統(tǒng)可應用于工礦企業(yè)共用一臺啟動器對多臺電機進行起、停控制；用西門子TD200 對其運行狀態(tài)進行監(jiān)控并測試、顯示運行參數(shù)。選用這種PLC 替代時間繼電器和中間繼電器來控制，極大地提高了系統(tǒng)的