【正文】 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)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(kāi)關(guān) 1SB1 M1 啟動(dòng) KM1’ M1 運(yùn)行開(kāi)關(guān) 2SB0 M2 停止 KM2 M2 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 2SB1 M2 啟動(dòng) KM2’ M2 運(yùn)行開(kāi)關(guān) 3SB0 M3 停止 KM3 M3 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 3SB1 M3 啟動(dòng) KM3’ M3 運(yùn)行開(kāi)關(guān) 4SB0 M4 停止 KM4 M4 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 4SB1 M4 啟動(dòng) KM4’ M4 運(yùn)行開(kāi)關(guān) 5SB0 M5 停止 KM5 M5 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 5SB1 M5 啟動(dòng) KM5’ M5 運(yùn)行開(kāi)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。對(duì)于本題，我們選用西門子 S7200型可編程控制器。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。 (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。本設(shè)計(jì)中的繼電器 1K～5K 均屬于中間繼電器。也可由下列公式計(jì)算確定： IZ≥KIS （）式中：I Z———過(guò)流脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流，A； IS———線路中的尖峰電流。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。一般科設(shè)置一臺(tái)備用軟起動(dòng)器。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。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。(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。例如可控的 CST 系統(tǒng)、電磁離合器等就屬此類。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(wú)沖擊軟起動(dòng)。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)。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。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)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(guò)程中，其它電動(dòng)機(jī)均不能起動(dòng)。 對(duì) 電 機(jī) 無(wú) 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(zhǎng) 機(jī) 器 使 用 壽 命 。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(guò)載能力較低。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]?；?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。 串電抗啟動(dòng)控制控制電路如圖所示?；?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(kāi)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。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。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(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。1968 年美國(guó) GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求。多數(shù)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間也超過(guò)數(shù)分鐘，遠(yuǎn)比數(shù)秒鐘的起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)得多。 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(lái)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。MTBF（平均無(wú)故障時(shí)間）是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。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。 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)。應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間的大小在某種意義上說(shuō)明了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)程度。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。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。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。在可編程邏輯控制器發(fā)展的初期，其主要的開(kāi)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(guò)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(guò)輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。能把控制任務(wù)和圖文顯示功能在一起。如電機(jī)的啟動(dòng)與停止；電磁閥的開(kāi)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。 PLC技術(shù)發(fā)展很快，美、日、德、法等國(guó)廠家已達(dá)200多家，產(chǎn)品幾百種，尤其日本美國(guó)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?？删幊炭刂破饔幸粋€(gè)產(chǎn)生、發(fā)展、完善不斷提高的過(guò)程，我國(guó)從 1985 年開(kāi)始使用，在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)。該系統(tǒng)共有被控電機(jī)5臺(tái)，共用一套啟動(dòng)器，且不能同時(shí)啟動(dòng)，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，使得系統(tǒng)維護(hù)更加方便，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 2. 3 月 21 日——4 月 3 日：畢業(yè)實(shí)習(xí)、撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。該系統(tǒng)可應(yīng)用于工礦企業(yè)共用一臺(tái)啟動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電機(jī)進(jìn)行起、?？刂疲挥梦鏖T子 TD200對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并測(cè)試、顯示運(yùn)行參數(shù)。 目 錄摘 要 ....................................................................IAbstract.................................................................II第 1 章 緒論 ..............................................................1 可編程控制技術(shù)發(fā)展 ................................................1 PLC 的應(yīng)用和發(fā)展.................................................1 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀 ............................................2 可編程控制技求的發(fā)展趨勢(shì) ........................................3 電機(jī)控制的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ............................................6 課題發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望 ..............................................7第 2 章 電機(jī)啟動(dòng)控制方法的分析與比較 ......................................9 概述 ................................................................9 異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)與控制方法 ..........................................9 星/三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制 .............................................9 自耦變壓器啟動(dòng)控制 .............................................10 串電抗啟動(dòng)控制 .................................................11 軟啟動(dòng)..........................................................11 啟動(dòng)控制方法分析 ...................................................12 星形— 三角形(Y△)降壓?jiǎn)?dòng) .....................................12 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的方法 .......................................12 定子繞組串接電阻降壓?jiǎn)?dòng)的方法 .................................13 軟啟動(dòng)的方法 ...................................................13 啟動(dòng)方法比較 ...................................................13第 3 章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .................................................15 電氣控制要求 .......................................................15 電路的設(shè)計(jì) .........................................................15 軟啟動(dòng)器 ...........................................................17 軟啟動(dòng)器的工作原理 .............................................17 軟起 動(dòng)裝置的選擇 ...............................................19 軟起動(dòng)器的選擇及參數(shù)設(shè)值 .......................................20 主要元件的選型 .....................................................20 控制對(duì)象 .......................................................20 交流接觸器的選擇 ...............................................20 斷路器的選擇 ...................................................21 繼電器的選擇 ...................................................22 可編程序控制器(PLC)的選擇 ......................................22 元件明細(xì)表 .........................................................23 控制電路的設(shè)計(jì) .....................................................24第 4 章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) .................................................27 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .....................................................27 設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容 .................................................27 設(shè)計(jì)要求 .......................................................27 設(shè)計(jì)的條件 .....................................................27 I/O 地址分配表 ......................................................28 梯形圖 .................