【正文】 l technology in update the hardware electric circuit, which can meet the different requirements by modifying the PLC program. In this paper TD200 is used to monitor the motor driving system，which offering good humanmachine interface which is Simply and easily for operator to modify parameters and monitor the running of electrical equipment in Timely, rapidly and accurately. The system accused of 5 motors，which Sharing the same set of starter，while don39。可編程控制器有一個(gè)產(chǎn)生、發(fā)展、完善不斷提高的過程，我國從 1985 年開始使用，在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)。 因此，它實(shí)際是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，雖PLC 采用的是計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成部分，但其組成部件也廣泛使用了計(jì)算機(jī)的構(gòu)成元件，但它的結(jié)構(gòu)與工作原理與計(jì)算機(jī)有很大差別，如采用光電隔離技術(shù)，輸入和輸出采用映象寄存器，周期性刷新方式，循環(huán)掃描和集中刷新的工作方式是它突出工作特點(diǎn)。 PLC技術(shù)發(fā)展很快，美、日、德、法等國廠家已達(dá)200多家，產(chǎn)品幾百種，尤其日本美國引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)后，加以改進(jìn)使之功能更加強(qiáng)大、種類齊全、多樣化。它采用可編程的存貯器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行進(jìn)邏輯運(yùn)算、順序控制、實(shí)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式模塊式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。如電機(jī)的啟動(dòng)與停止；電磁閥的開閉；工件的位置、速度、加速度等的測(cè)定；產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等等。硬件上主要受CPU、內(nèi)存容量及I/0接口的限制；軟件上主要受限于與CPU類型有關(guān)的匯編語言。能把控制任務(wù)和圖文顯示功能在一起。自70年代初期問世以來，得到了迅速的發(fā)展。在可編程邏輯控制器發(fā)展的初期，其主要的開發(fā)意圖和應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)字式控制，它按照用戶程序存儲(chǔ)器里的指令安排，通過輸入接口輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，然后通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：⑴ 可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化 一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號(hào)的 PLC 產(chǎn)品對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確的規(guī)定。⑵ 大型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的集成 傳統(tǒng)的 PLC 僅憑單純的邏輯順序控制功能己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)控制任務(wù)的需求，要處理一些復(fù)雜的任務(wù)，使控制系統(tǒng)具有較高的智能度，可編擋控制系統(tǒng)必須具備大型計(jì)算機(jī)的分析計(jì)算能力。1／O 處理器主要負(fù)責(zé)獨(dú)立于 CPU 的數(shù)據(jù)傳輸工作。它可以將整個(gè)操作界面分成多個(gè)分別具有不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級(jí)（Task Class） 。這樣一個(gè)操作系統(tǒng)使得可以將比較重要的任務(wù)定義任務(wù)等級(jí)高一些，如調(diào)節(jié)器（由用戶定義） ，例外任務(wù)（EXCEPTIO －TASK，由系統(tǒng)定義） ，中斷任務(wù)（INTERRUPT－TASK，由系統(tǒng)定義） ，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)5而一些較一般的任務(wù)可以將其任務(wù)等級(jí)定義得低一些，如報(bào)警處理任務(wù)、結(jié)果處理任務(wù)等。例如梯形圖靠近電器線路比較直觀。應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間的大小在某種意義上說明了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)程度。這里一方面是某一產(chǎn)品和第三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺(tái)對(duì)使用者有多大的開放程度。 ⑷ 通用性和專業(yè)化的結(jié)合 控制產(chǎn)品是通用的，但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有其自己的特點(diǎn)。 ⑸ 可編程控制技術(shù)的智能化提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。另外，多處理器技術(shù)（MPU）和智能外設(shè)技術(shù)（I）并列于 CPU 的智能硬件也是不可忽略的發(fā)展趨向。冗余基本上可以劃分為：CPU 和電源冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余，以及 1／O 冗余三個(gè)層次。MTBF（平均無故障時(shí)間）是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。貝加萊公司于 1994 年首先提出了“ PCC 可編程計(jì)算機(jī)控制器（Programmble Computer Controller） ” 的概念。 電機(jī)控制的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)在現(xiàn)代社會(huì)中，電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣大，對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式也多種多樣，有傳統(tǒng)人工加儀表的控制方式，現(xiàn)代的自動(dòng)控制方式，對(duì)電機(jī)控制主要是滿足其各種性能指標(biāo)的要求，如電機(jī)調(diào)速，就是這方面的例子，因電子技術(shù)的高速發(fā)展，促使電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是 PLC 的應(yīng)用，使電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段。交流電機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流達(dá)額定電流的7倍使電網(wǎng)電壓驟降，影響其它用電設(shè)備的正常工作。多數(shù)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間也超過數(shù)分鐘，遠(yuǎn)比數(shù)秒鐘的起動(dòng)時(shí)間長得多。則可大大降低起動(dòng)設(shè)備成本，減小體積，提高效益。1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求。國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì) PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。在這時(shí)期，PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。我們還有很多單體化、一體化的設(shè)備，現(xiàn)在越來越微型化離散的控制也在同步進(jìn)行。例如，工業(yè)上各種機(jī)床、中小型軋鋼設(shè)備、礦山采掘機(jī)械、輸送機(jī)、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等，都是三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。但是也有一定的缺點(diǎn)，其調(diào)速性能較差，不如直流電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)較低，不如同步電動(dòng)機(jī)?；?PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10⑶ 同時(shí) KT 常開觸點(diǎn)閉合，KM2 線圈通電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)繞組聯(lián)接成三角形全壓運(yùn)行。 圖 自耦變壓器減壓起動(dòng)電路圖及控制回路電路工作分析：⑴ 按下起動(dòng)按鈕 SB2，KMKT 線圈同時(shí)通電并自鎖，將自耦變壓器接入主電路，電動(dòng)機(jī)由自耦變壓器供電作減壓起動(dòng)，同時(shí)指示燈 HL1 滅，HL2 亮，顯示電動(dòng)機(jī)正進(jìn)行減壓起動(dòng)。 串電抗啟動(dòng)控制控制電路如圖所示。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖 ?；?PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12 圖 軟啟動(dòng)主電路圖及控制回路 啟動(dòng)控制方法分析 星形—三角形(Y△)降壓?jiǎn)?dòng)星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形(Y)，以降低啟動(dòng)電壓，限制啟動(dòng)電流；待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形(△)，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低，因而獲得較廣泛的應(yīng)用。由于電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)電壓的平方成正比，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也減少到 / 倍 [3]。 定子繞組串接電阻降壓?jiǎn)?dòng)的方法定子繞組串接電阻降壓?jiǎn)?dòng)是指在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，把電阻串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組與電源之間，通過電阻的分壓作用，來降低定子繞組上的啟動(dòng)電壓，待啟動(dòng)后，再將電阻短接，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。軟啟動(dòng)的缺點(diǎn)：維修比較困難，投資較高，對(duì)使用的環(huán)境要求較高，電子原件過載能力較低。軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。 對(duì) 電 機(jī) 無 沖 擊 ， 提 高 了 供 電 可 靠 性 ， 平 穩(wěn) 起 動(dòng) ，減 少 對(duì) 負(fù) 載 機(jī) 械 的 沖 擊 轉(zhuǎn) 矩 ， 延 長 機(jī) 器 使 用 壽 命 。 ② 軟啟動(dòng)器可使電機(jī)平穩(wěn)過度到額定運(yùn)行電壓?；?PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15第 3 章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 電氣控制要求一般情況下，用一臺(tái)軟起動(dòng)器起動(dòng)多臺(tái)電機(jī)應(yīng)滿足下列要求：(1) 當(dāng)某一臺(tái)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中，其它電動(dòng)機(jī)均不能起動(dòng)。(4) 對(duì)電動(dòng)機(jī)有必要的保護(hù)措施，如過載、過流保護(hù)等。如圖所示： 電機(jī)群控電路示意圖基于 PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16 該圖為電機(jī)群控示意圖：M1～M5共用同一臺(tái)啟動(dòng)器，啟動(dòng)任意一臺(tái)電機(jī)時(shí)，KM接通，同時(shí)設(shè)置了M1～M5的常閉觸電進(jìn)互鎖，保證啟動(dòng)器和該電機(jī)不同時(shí)運(yùn)行，防止誤動(dòng)作。近年來，隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的涌現(xiàn)與發(fā)展，對(duì)異步電機(jī)的起、停與運(yùn)行提出了更高的要求。軟起動(dòng)的對(duì)立面應(yīng)是硬起動(dòng)，也就是生產(chǎn)機(jī)械與傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)之間作“硬”性連接( 即聯(lián)軸器連接) ；電動(dòng)機(jī)采用額定電壓直接起動(dòng)。習(xí)慣上是指電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)影響較小，或是對(duì)傳動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生的加速度較小，使之較平穩(wěn)地過渡到正常的運(yùn)行狀態(tài)。起動(dòng)時(shí)，由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)的端電壓逐漸增大，直至全電壓，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)無沖擊軟起動(dòng)。為了改變電動(dòng)機(jī)的速度，對(duì)于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而言(以下均指交流電機(jī))其轉(zhuǎn)速公式為： n=60f(1s)/p ()式中　 n—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/minf—電源頻率，Hzp—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)s—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率由上式可知，交流異步電動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，基本有三種途徑：(1) 改變電源頻率(2) 改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)(3) 改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，就是改變其自然加速曲線，在起動(dòng)階段對(duì)其進(jìn)行調(diào)速，僅服務(wù)于起動(dòng)階段。例如可控的 CST 系統(tǒng)、電磁離合器等就屬此類。在中、低速度時(shí)，損失偏大，效率稍低。(1) 電動(dòng)機(jī)方面① 電動(dòng)機(jī)的功率和電網(wǎng)容量：如果電網(wǎng)容量較大，能承受電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊，不致造成對(duì)其他電氣設(shè)備的損壞，則應(yīng)選擇全電壓直接起動(dòng)，以節(jié)省投資。(2) 被傳動(dòng)機(jī)械方面①機(jī)械特性a 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：在任何轉(zhuǎn)速時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩是恒定的或大致恒定的，這類負(fù)載多數(shù)呈反阻性，就是阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反。b 恒功率負(fù)載：在各種速度下，負(fù)載功率恒定，因此負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的軟起動(dòng)裝置不能滿足要求。在選擇軟起動(dòng)裝置時(shí)，其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于此數(shù)值。為了優(yōu)化性能，實(shí)際的負(fù)載要求可以從數(shù)字鍵盤上讀入，整定的初始力矩及力矩限幅應(yīng)高于負(fù)載力矩。一般科設(shè)置一臺(tái)備用軟起動(dòng)器。然后，根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參量（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）型號(hào) 額定功率 KW 額定電流 A 額定轉(zhuǎn)速 r/min 效率 %Y250M2 55 103 2970 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 額定電流型號(hào)COSΦ 倍 倍 倍Y250M2 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)21確定接觸器的容量等級(jí)。選用接觸器時(shí)只要使被選用接觸器的額定電壓和額定電流等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流即可，通常選用 CJ10 系列。它在電路中主要起短路和過載保護(hù)作用，還具有欠電壓保護(hù)和遠(yuǎn)距離分?jǐn)嚯娫吹裙δ?，也可直接操作不頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電路轉(zhuǎn)換等。也可由下列公式計(jì)算確定： IZ≥KIS （）式中：I Z———過流脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流，A； IS———線路中的尖峰電流。 繼電器的選擇繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。本設(shè)計(jì)中的繼電器 1K～5K 均屬于中間繼電器。 可編程序控制器(PLC)的選擇PLC 是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中占重要地位。 (3)可編程序控制器 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定確定 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對(duì)可編程序控制器輸入/ 輸出點(diǎn)數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有 10%～20%的裕量，以備今后對(duì)系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時(shí)使用。本次設(shè)計(jì)選用 S7200 CPU224 實(shí)現(xiàn)控制。為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力和蓄水池水位等被測(cè)模擬信號(hào)輸入和變頻控制信號(hào)的模擬量輸出，系統(tǒng)選用一個(gè) EM235 模擬擴(kuò)展模塊。因此，PLC的總輸入為 10個(gè)。對(duì)于本題，我們選用西門子 S7200型可編程控制器。 設(shè)計(jì)要求本課題的設(shè)計(jì)要求是：設(shè)計(jì)研制一套基于 PLC 的控制多臺(tái)電機(jī)并對(duì)其狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)試的系統(tǒng)?；?PLC 的多臺(tái)電機(jī)群控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)28 I/O 地址分配表表 I/O 地址表輸入 元器件 功能 輸出 元器件 功能 1SB0 M1 停止 KM1 M1 啟動(dòng)開關(guān) 1SB1 M1 啟動(dòng) KM1’ M1 運(yùn)行開關(guān) 2SB0 M2 停止 KM2 M2 啟動(dòng)開關(guān) 2SB1 M2 啟動(dòng) KM2’ M2 運(yùn)行開關(guān) 3SB0 M3 停止 KM3 M3 啟動(dòng)開關(guān) 3SB1 M3 啟動(dòng) KM3’ M3 運(yùn)行開關(guān) 4SB0 M4 停止 KM4 M4 啟動(dòng)開關(guān) 4SB1 M4 啟動(dòng) KM4’ M4 運(yùn)行開關(guān) 5SB0 M5 停止 KM5 M5 啟動(dòng)開關(guān) 5SB1 M5 啟動(dòng) KM5’ M5 運(yùn)行開關(guān) 梯形圖在圖所示的梯形圖中，我們?cè)O(shè)置了軟件互鎖，～ 為控制電機(jī)M1～M5 用的輔助繼電器。延時(shí)5S接通， M1轉(zhuǎn)換到