【正文】 電氣自動控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時器進行時間控制，靈活地使用定時器可以編制出復雜動作的控制程序。用戶可以通過特殊標志來溝通 PLC 與被控對象之間的信息，如可以讀取程序運行過程中的設(shè)備狀態(tài)和運算結(jié)果信息，利用這些信息實現(xiàn)一定的控制動作。它們都具有繼電器特性，但沒有機械性觸點。輸出擴展模塊 EM222 有三種： 8 點 DC 晶體管輸出， 8 點 AC輸出、 8 點繼電器輸出。 S7200 系列是西門子公司前幾年剛剛投入市場的小型 PLC，可以單機運行，也可以進行輸入 /輸出和功能模塊的擴展。 5）梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。在運行狀態(tài)，可編程序控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。用戶在購到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將 PLC 應用于生產(chǎn)實踐。 特點：能耗較大，實際應用不多，不深入研究。其中 f1 是由異步電動機的供電電源頻率決定，而 p 由三相繞組的各相線圈串 連多少決定。設(shè)電流的頻率為 f1 ，則每分鐘變化 60 f1 次，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 n0 = 60 f1 （ ） n0 的單位為 r/min。時，合成磁場正好轉(zhuǎn)了一周。由 iA 和 iB 產(chǎn)生的合成磁場如 圖 1— 7（ b）所示。 A 相繞組的始端用大寫英文字母 A 來表示， A 相繞組的末端用大寫 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 9 頁 英文字母 X 來表示。 在磁場中的載流導體將受到電磁力的作用，根據(jù)電動機左手定則，上下兩根導條所受電磁力的方向如圖 2— 4 所示。 圖 22定子構(gòu)造 電動機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。異步電動機是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防，乃至日常生活和醫(yī)療器械中應用最廣泛的一種電動 機，它的主要作用是驅(qū)動生產(chǎn)機械和生活用具。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 4 頁 （ 5） PLC 控制系統(tǒng)制造周期短 PLC 控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單緊湊，基本為軟件控制，因此設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電器接觸器控制系統(tǒng)周期短。 PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。 F PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。隨著電氣化和自動化程度的不斷提高，異步電動機 將占有越來越重要的地位。 基本原理： (1)當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 PLC 與上位機的結(jié)合，并通過 傳送數(shù)據(jù)所構(gòu)成的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，對于近距離傳輸數(shù)據(jù)的現(xiàn)場控制來說是一種性價比很高的解決方案 ， 充分的利用 PLC 的抗干擾性能和 PC 機 強大的圖形顯示，浮點運算的特點 。它和感應電機基本上是相同的。異步電機還便 于派生成各種防護型式，以適應不同環(huán)境條件的需要。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。 （ 2） PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊 繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大； PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小。但對于異步電機 控制系統(tǒng)來說，主要通過 PC 串口來通訊，所以通訊程序設(shè)計的關(guān)鍵是如何利用 Visual Basic 中的串口通信控件 —— MSComm 控件，并根據(jù) PLC 的串口通信協(xié)議設(shè)計出上下位機的數(shù)據(jù)交換程序。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 6 頁 定子鐵心由 厚的硅鋼片疊至而成。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 7 頁 圖 2— 3鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)子見 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理 異步電動機轉(zhuǎn)動的一般原理 三相異步電動機轉(zhuǎn)動的一般原理是基于法拉第電磁感應定律和載流導體在 磁場中會受到電磁力的作用這兩個基本因素。通常我們在三相異步電動機的定子鐵心中放置三相對稱繞組 AX， BY 和 CZ，將三相繞組作星形連接，并接在三相正弦交流電源上，通入三相對稱電流，這樣，就能在電動機的定子空間里產(chǎn)生一個以固定速度旋轉(zhuǎn)的磁場。時， C 相電流 iC = 0。時，此時的合成磁場同ω t = 0176。旋轉(zhuǎn)磁場也轉(zhuǎn)動了 60176。就是說，當電流經(jīng)歷了一個周期（ 360176。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 14 頁 分析：在起動瞬間 n=0，切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度最快，相當于電機堵轉(zhuǎn)，所以產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流最大，相對應的定子繞組的起動電流過大；對電網(wǎng)造成沖擊，影響其他設(shè)備正常工作。 圖 211 延邊三角形 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 16 頁 3 可編程控制器 可編程控制器的概述 可編程序控制器，英文稱 Programmable Logical Controller，簡稱 PLC。 輸入 /輸出擴展單元 I/O 擴展接口用于將擴充外部輸入 /輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。 3）根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。這便是程序設(shè)計的整個過程。實時時鐘可用于對信息加注時間標記，記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制。軟元件的數(shù)量決定了可編程序控制器的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種 PLC 的軟元件是有限的。 （ 3）通用輔助繼電器（ M） 通用輔助繼電器的作用和繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在 PLC 中沒有輸入 /輸出端子與之對應，因此它的觸點不能驅(qū)動外部負載。 （ 7）順序控制繼電器（ S） 有些 PLC 中把順序控制繼電器稱為狀態(tài)器。當定時器的輸入條 件滿足時開始計時，當前值從 0 開始按一定的時間單位增加；當定時器的當前值達到預定值時，定時器觸點動作，利用定時器的觸點就可以得到控制所需的延時時間。 SMB28 和 SMB29 分別存儲模擬調(diào)節(jié)器 0 和 1 的輸入值， CPU 每次掃描時更新該值，屬只讀型。編程時，用戶只需要記住軟元件的地址即可。模擬量輸出擴展模塊 EM232 具有 2 路模擬量輸出。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 極高的可靠性 、 極豐富的指令集 、 易于掌握 、 便捷的操作 、 豐富的內(nèi)置集成功能 、 實時特性 、 強勁的通訊能力 、 豐富的擴展模塊 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。并將 PLC 的輸入、輸出口與之對應進行分配。在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入 /輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸 入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響轉(zhuǎn)矩 T 下頁 輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源 限位開關(guān)選擇開關(guān)按鈕 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 17 頁 應外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部判斷等。 適用場所：運行于 △ 形的籠型異步電動機，輕載起動。 表 P0 1 2 3 4 5 6 n0(r/min) 3000 1500 1000 750 600 500 三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率 從三相異步電動機的工作原理可知，雖然電動機的轉(zhuǎn)動方向同旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向相同，但旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0 同電機轉(zhuǎn)速 n0 是不同的。也就是分別只有一個 N 極和 S 極。這個旋轉(zhuǎn)磁場同我們前面講述三相異步電動機轉(zhuǎn)動的一般原理中所使用旋轉(zhuǎn)著的永久磁鐵產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 11 頁 場所起的作用是一樣的。 當ω t = 120176。 圖 25 定子鐵心繞組分布圖 圖 26 星形定子連接 在圖 2— 7 中給出了流入定子繞組的三相電流的波形。如果我們把異步電動機的鼠籠式轉(zhuǎn)子放置在旋轉(zhuǎn)磁場中（如圖 2— 5）代替線框，不難想象，當磁場旋轉(zhuǎn)時，在磁極經(jīng)過下的每對導條都會產(chǎn)生這樣的電磁轉(zhuǎn)矩，在這些電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就按順時針的方向旋轉(zhuǎn)起來了。轉(zhuǎn)子、氣隙和定子鐵心構(gòu)成了一個電動機的完整磁路。據(jù)統(tǒng)計，在供電系統(tǒng)的動力負載中，約有 70％是異步電動機，可見它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)乃至我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾浴? 本文的可行性探討 隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，可編程序控制器 PLC 得到了廣泛的應用，特別是小型 PLC 具 有編程簡單、性能可靠和價格低的特點，被大量應用于單機控制系統(tǒng)中。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。大多數(shù) PLC 采用編程器進行輸入和更改的操作。異步電動機有許多突出的優(yōu)點，和其它各種電動機相比，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，效率較高，價格低廉。特點 : 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。 本設(shè)計詳細論述了異步電動機的工作原理、控制方法、 （通信）、以及西門子公司提供的 S7200PLC（ CPU224型）工作原理、通信編程及異步電動機控制的各種梯形圖、指令表。s state monitoring. moreover,i have finished the practical experiment on the hardware and software. in the experiment, click the buttons on the PC screen, the Indicators on PLC will turn on and off by the set order. as well as monitors electrical machinery39。普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。 B PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了 MTBF，降低了 MTRR 使可靠性提高。 C、維修方便 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。 PLC 與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的比較 從某種意義上看， PLC 控制是從繼電器接觸器控制發(fā)展而來的。因為是異步電機控制系統(tǒng)，其 控制過程并不復雜，我們 只要充分了解了異步電機的啟動 和控制要求，運用 PLC編程工具，此部 分設(shè)計編程并不難。電動機轉(zhuǎn)子和定子之間沒有任何電氣上的聯(lián)系，能量的傳遞全靠電磁感應作用，所以這樣的電動機也稱感應式電動機。應當指出的是，鼠籠式異步電動機由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，工作可靠，如果對電機的啟動和調(diào)速沒有特殊的要求，一般在實際應用中，鼠籠式異步電動機應用得最為廣泛。因此，若要轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間就一定存在轉(zhuǎn)速差，即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度總要落后于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度。 B 相電流 iB 為負值，即從 Y 端流入，在 B端流出。同ω t = 0176。任意對調(diào)兩根三相電源接到定子繞組上的導線，就可以改變異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向。到ω t = 60176。當電動機起動初始瞬間，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n = 0，此時三相電流已經(jīng)流入，旋轉(zhuǎn)磁場已經(jīng)產(chǎn)生，這時的轉(zhuǎn)差率最大， s = 1，為最大值。節(jié)省金屬，重量輕?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。每一編程元件與可編程序控制器存儲 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè) 計 第 19 頁 器中元件 映像寄存器的一個存儲單元相對應。確定控制上的相互關(guān)系之后，就可進行編程的第二步──分配輸入輸出設(shè)備，在分配了 PLC 的輸入輸出點、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器之后，就可以設(shè)計 PLC 程序畫出梯形圖。它可以用普通端子捕捉比 CPU掃描周期更快的脈沖信號，實現(xiàn)高速計數(shù)。 ③ 對于模擬量，輸入 /輸出以 2 個字節(jié)（ 1 個字）遞增方式來分配空間。當通過程序使得輸出繼電器線圈得電時， PLC 上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負載的開關(guān)信號。 S7200PLC 提供 64 個字節(jié)的局部存儲器，其中 60個可以作暫時存儲器或給子 程序傳遞參數(shù)。當輸入觸發(fā)條件滿足時，計數(shù)器開始累計它的輸入端脈沖電位上升沿（正跳變）的次數(shù)；當計數(shù)器計數(shù)達到預定的設(shè)定值時，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。在進行數(shù)據(jù)處理時，變量存儲器會被經(jīng)常使用。 （ 1）輸入繼電器（ I） 輸入繼電器一般都有一個 PLC 的輸入端子與之對應，它用于接收外部的開關(guān)信號。 CPU22X 系列的每種主機所提供的本機 I/O 點的 I/O 地址是固定的，進行擴展時，可以在 CPU右邊連接多個擴展模塊，每個擴展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在 I/O 鏈中所處的位置。如：沖壓機床，磨床 ，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 （ 4）