【正文】 可靠性和抗干擾能力。為每臺(tái)電機(jī)由兩個(gè)主接觸器控制。一個(gè)EM235 擴(kuò)展模塊具有 3 路模擬量輸入通道和 1 路模擬量輸出通道，其模擬量的范圍及類型可通過(guò)模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定，在本例中均設(shè)定為 0—20 mA 電流信號(hào)。西門(mén)子 S7200 系列的 CPU224。整體式可編程序控制器的基本單元、擴(kuò)展單元的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)的比例是固定的，如與系統(tǒng)要求的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的比例相差較大，可以選用只有輸入點(diǎn)或只有輸出點(diǎn)的擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊。它的選型包括以下四方面：(1)可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式，整體式每一 I/O 點(diǎn)基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)23的平均價(jià)格比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。中間繼電器實(shí)際上也是一種電壓繼電器，只是它具有數(shù)量較多、容量較大的觸點(diǎn)，起到中間放大（觸點(diǎn)數(shù)量及容量）作用。它與接觸器不同，主要用于反應(yīng)控制信號(hào)，其觸點(diǎn)通常接在控制回路中。若負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，則為啟動(dòng)電流，A ； K———考慮整定誤差和啟動(dòng)電流允許變化的安全系數(shù)。斷路器種類繁多可按用途，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，級(jí)數(shù)，傳動(dòng)方式等等來(lái)分類。CJ10 系列交流接觸器為一般任務(wù)接觸器，適用于交流 50 赫茲或 60 赫茲、電壓 380 伏及以下、電流 150 安以下的電力線路中，供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嚯娐分?，并適用于頻繁起動(dòng)和控制交流電動(dòng)機(jī)。再按控制電路要求決定接觸器的線圈參數(shù)。 主要元件的選型 控制對(duì)象本設(shè)計(jì)中全部 5 臺(tái)電機(jī)都為型號(hào)為 Y250M2 的 55KW 三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)具體技術(shù)性能數(shù)據(jù)如下所示：表 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 交流接觸器的選擇 交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣麟娐返碾娖鳎渲饕刂茖?duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制如電焊機(jī)、電容器組、電熱裝置、照明設(shè)備等其他負(fù)載。對(duì)于ATs —46軟起動(dòng)器，若電動(dòng)機(jī)要求最大起動(dòng)力矩，則起動(dòng)電流可設(shè)定為轉(zhuǎn)子的堵轉(zhuǎn)電贏，ATS—46的電流限幅值可達(dá)到額定電流的7倍或設(shè)備額定值5倍。例如 QCK1 型磁控式異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器，額定電壓380V，其起始電壓 200V 左右，則(200/380)/2100=%，即電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于額定轉(zhuǎn)矩的 %，可以起動(dòng)風(fēng)機(jī)類機(jī)械。c 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載：各種風(fēng)機(jī)、水泵的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作介質(zhì)的阻力大致與轉(zhuǎn)速的平方成正比。如車床切削時(shí)，粗加工吃刀量大，用低速。例如各種運(yùn)輸機(jī)、無(wú)極繩絞車等。② 電動(dòng)機(jī)的型式：應(yīng)考慮是同步電動(dòng)機(jī)還是異步電動(dòng)機(jī)；是繞線式還是籠型異步電動(dòng)機(jī)；根據(jù)不同型式配用不同的軟起動(dòng)裝置。液力連軸器就是這種軟連接的典型例子。(2) 電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間為 “軟”連接，所謂軟連接就是在電動(dòng)機(jī)加速過(guò)程中，配合速度升高，把機(jī)械負(fù)載逐漸加上去。從被傳動(dòng)機(jī)械方面看，要實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，可以有兩種方法：(1) 電動(dòng)機(jī)首先輕載或無(wú)載起動(dòng)，達(dá)到額定速度后，把負(fù)載逐漸加到電動(dòng)機(jī)上。停機(jī)時(shí)，則控制晶閘管的關(guān)斷速度，使電機(jī)的端電壓由全電壓逐漸下降至零，實(shí)現(xiàn)軟停車。凡是能做到其中的一個(gè)方面，從廣義方面看，都可以叫做軟起動(dòng)。這種起動(dòng)方式是傳統(tǒng)的，也是最簡(jiǎn)單的。軟起動(dòng)器的產(chǎn)生則在一定程度上滿足了這種要求。 下為本次設(shè)計(jì)的住電路圖及控制電路圖： 電機(jī)控制主電路圖 電機(jī)控制線路圖基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17如上圖所示，以 M1 為例，其中 1SB0 為電機(jī)的停止按鈕， 1SB1 為啟動(dòng)按鈕，1SB2 為手動(dòng)運(yùn)行按鈕，1HL1 為電機(jī) M1 的啟動(dòng)指示燈，當(dāng)按下按鈕 1SB1，線圈 KM1通電，同時(shí)控制啟動(dòng)器的控制線圈 KM 也通點(diǎn)，啟動(dòng)器啟動(dòng)，電機(jī) M1 降壓?jiǎn)?dòng)；1HL2 為電機(jī) M1 的運(yùn)行指示燈，當(dāng)啟動(dòng)完成后，線圈 KM、KM1 斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合，中間繼電器線圈 KM1’通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉和，線圈 1KM 通電，電機(jī) M1 轉(zhuǎn)到額定電壓運(yùn)行。 電路的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用的軟啟動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)多臺(tái)啟動(dòng)，圖為一臺(tái) ATs 一 46 軟起動(dòng)器起動(dòng)多臺(tái)電機(jī)的主電路圖，它主要由軟起動(dòng)器、接觸器、熱繼電器等器件組成。也不能影響正在起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，只有在該電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束后才能起動(dòng)下一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 ③ 軟啟動(dòng)器具有軟啟功能。 　 　 ⑵ 有 軟 停 車 功 能 ， 即 平 滑 減 速 ， 逐 漸 停 機(jī) ， 它 可 以 克 服 瞬 間 斷 電 停 機(jī) 的 弊 病 ，減 輕 對(duì) 重 載 機(jī) 械 的 沖 擊 ， 減 少 設(shè) 備 損 壞 。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。 啟動(dòng)方法比較電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)啟動(dòng)方式有自耦降壓、Y/△減壓、延邊三角形降壓及串電抗器減壓（磁控式） ，其共同特點(diǎn)是控制線路簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可調(diào)并有二次沖擊電流，對(duì)負(fù)載有沖擊轉(zhuǎn)矩。這種降壓?jiǎn)?dòng)的方法由于電阻上有熱能損耗，如用電抗器則體積、成本又較大，因此該方法很少用。2k 12k自耦變壓器的副邊有 2～3 組抽頭，如二次電壓分別為原邊電壓的 80%、60%、40%。缺點(diǎn)是只用于正常運(yùn)行時(shí)為 Δ 接法的電動(dòng)機(jī)，降壓比固定，有時(shí)不能滿足啟動(dòng)要求 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的方法自耦變壓器的高壓邊投入電網(wǎng)，低壓邊接至電動(dòng)機(jī)，有幾個(gè)不同電壓比的分接頭供選擇。只有正常運(yùn)行時(shí)定子繞組作三角形(△ )聯(lián)接的異步電動(dòng)機(jī)才可采用這種降壓?jiǎn)?dòng)方法。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。圖 異步電機(jī)串電抗主電路圖及控制回路電路工作分析：通上電源之后，按下啟動(dòng)按鈕 SB2 按鈕，線圈 KM1 得電，其對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)KM1 閉合，常閉觸點(diǎn) KM1 斷開(kāi)，從而電機(jī)串電抗啟動(dòng)；等電機(jī)正常啟動(dòng)完之后，按下按鈕 SB3，線圈 KM2 得電，其對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn) KM2 閉合，常閉觸點(diǎn) KM2 斷開(kāi)，此時(shí)短接電抗電機(jī)，從而退出串電抗啟動(dòng)。⑵ 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，時(shí)間繼電器 KT 通電延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，使KA 線圈通電并自鎖，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi) KM1 線圈供電控制電路，KM1 線圈斷電釋放，將自耦變壓器從主電路切除；KA 的另一對(duì)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，HL2 指示燈滅；KA 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器 KM2 線圈通電吸合，電源電壓全部加在電動(dòng)機(jī)定子上，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，KM2 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，HL3 指示燈亮，表示電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)結(jié)束。⑷ 當(dāng) KM2 通電吸合后，KM2 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 KT 線圈斷電，避免時(shí)間繼電器長(zhǎng)期工作。 異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)與控制方法 星/三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制控制電路圖如圖 所示。在農(nóng)業(yè)方面，它被用于排灌、脫粒、磨粉和拖動(dòng)其它農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械。比如西門(mén)子 S7200 功能強(qiáng)大，1000 多塊一個(gè)，原來(lái)是不能想象的。在各個(gè)領(lǐng)域，小到一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化設(shè)備、機(jī)床、大到整個(gè)生產(chǎn)線，大型的基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8工程領(lǐng)域里，都存在 PLC 控制技術(shù)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（PC） 。 課題發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望近些年來(lái)，PLC 在過(guò)程工業(yè)建模與應(yīng)用已成為國(guó)內(nèi)外過(guò)程控制技術(shù)人員所關(guān)注的熱門(mén)研究課題。 因此在具有集群電機(jī)的場(chǎng)合，如每臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)容量相當(dāng)?shù)钠饎?dòng)器，則起動(dòng)器長(zhǎng)期空閑，投資大，而效率極低。此外，起基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7動(dòng)頻繁時(shí)，過(guò)大的起動(dòng)電流使電機(jī)和線路過(guò)熱，拖動(dòng)設(shè)備也易受機(jī)械沖擊；若減少起動(dòng)次數(shù)，又常使電機(jī)長(zhǎng)期空轉(zhuǎn)，能耗大。智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢(shì)。 Siemens 提出了 PCS 過(guò)程控制系統(tǒng)（Process Control System）的概念。縱觀各著名廠商，其 PLC 產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來(lái)越完善。同時(shí)冗余又可分雙冗余和多冗余的結(jié)構(gòu)。③ 模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模糊邏輯的應(yīng)用分為硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)，主要用于模糊調(diào)節(jié)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有待于進(jìn)一步發(fā)展。其智能化發(fā)展的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)： ① 開(kāi)發(fā)環(huán)境的智能性這包括可編程控制系統(tǒng)的自診斷功能、監(jiān)控功能以及在線幫助等功能。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化，硬件系統(tǒng)的模塊化使這一矛盾得到解決。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品的種類繁多加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來(lái)越大，致使常常在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問(wèn)題。貝加菜 PCC 的內(nèi)存容量為 100kB～16mB。而指令表是由匯編語(yǔ)言演繹過(guò)來(lái)的，比較靠近計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，然而，在控制思想日趨復(fù)雜的今天，用梯形圖和指令表來(lái)表達(dá)就顯得過(guò)于復(fù)雜和繁瑣。這樣整個(gè)控制系統(tǒng)便得到了優(yōu)化，具有較好的實(shí)時(shí)性。其中優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級(jí)，有著較短的巡回掃描周期，而且每個(gè)任務(wù)等級(jí)可包含多個(gè)具體任務(wù)。 即雙向口控制器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的管理。這種對(duì)大型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的集合主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ① 系統(tǒng)的高速響應(yīng)性 這里有一個(gè)概念要澄清，那就是：系統(tǒng)速度不是僅由 CPU 來(lái)決定，而且還要考慮I/0 數(shù)據(jù)的傳輸速度，當(dāng)然 CPU 的速度起著決定性的作，判斷 CPL 的速度主要是看每條指令的執(zhí)行時(shí)間。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。然而經(jīng)歷了近30年的發(fā)展之后，使傳統(tǒng)的PLC也具有了邏輯順序控制、模擬量處理、回路調(diào)節(jié)技術(shù)等三個(gè)功能。微處理器特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和通信技術(shù)的成熟，使得計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)把順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過(guò)程控制的模擬量?jī)x表有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了滿足各種不同要求的集散型控制系統(tǒng)。但工業(yè)控制機(jī)有兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：第一有較長(zhǎng)的裝置訪問(wèn)時(shí)間；第二我/O控制點(diǎn)數(shù)不能隨意擴(kuò)展。一般說(shuō)來(lái)單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個(gè)特定產(chǎn)品服務(wù)的，其通用性、兼容和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。 傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制主要是由繼電器或分離的電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)稱PC。小型并以較便宜的優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)及世界市場(chǎng)的相當(dāng)份額。 可編程邏輯控制器自從問(wèn)世以來(lái)，近三十年來(lái)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到了迅速發(fā)展，從最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)收、存貯記憶、運(yùn)算等功能到現(xiàn)在成為種類繁多，功能強(qiáng)大，性能多樣化的一項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越顯示其在工業(yè)控制中的重要地位，成為20世紀(jì)對(duì)傳統(tǒng)的斷電器、接觸器控制是一場(chǎng)有深遠(yuǎn)意義影響的工業(yè)革命，它(PLC)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器、接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此，PLC與繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，具有相同的邏輯關(guān)系，但PLC是用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其邏輯關(guān)系是用程序?qū)崿F(xiàn)的，而不是實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)的，可以用各種形式編成PLC用戶程序，而梯形固和語(yǔ)句表是兩種最常用PLC 編程語(yǔ)言。 PLC 的應(yīng)用和發(fā)展 1969年美國(guó)通用汽車公司根據(jù)生產(chǎn)需要，提出設(shè)想：把計(jì)算機(jī)功能的完善性、靈活性和能用性等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單、易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，作為通用控制裝置，取代傳統(tǒng)的斷電接觸控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程方法和程序輸入簡(jiǎn)化，用自然后編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用它不僅具有存貯、記憶、運(yùn)行等功能，還要抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，適應(yīng)于惡劣環(huán)境，接口簡(jiǎn)單。t allowing started simultaneously，and with both manual and automatic control method，that made the system maintenance be more convenient and Reduced the labor intensity of the workers，And improved the stability and reliability of the system. The System design mainly includes two parts, the design of hardware and software. The hardware design mainly includes the ponent selection and design of the outer circuit and control circuit. The software design content including Ladder diagram type，Instruction form，and I/O address assignment.Keywords： PLC；asynchronous motor；Starter；Humanmachine interface；基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1第 1 章 緒論 可編程控制技術(shù)發(fā)展 自 1969 年世界上第一臺(tái)可編程控制器在美國(guó) 12 月公司誕生以來(lái)，PLC 走過(guò)了 30余年的發(fā)展歷程。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 目 錄摘 要 ...................