【文章內(nèi)容簡介】 像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入觸點電路斷開，對應的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。 河南理工畢業(yè)設計 第 11 頁 可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時， C PU 從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí) 行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在執(zhí)行指令時，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關編程元件的 0/1 狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算結(jié)果寫入到對應的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 在輸出處理階段， C P U 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時，對應的輸出映像寄存器為“ 1”狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合， 使外部負載通電工作。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對應的輸出映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。某一編程元件對應的映像寄存器為“ 1”狀態(tài)時，稱該編程元件為 ON，映像寄存器為“ 0”狀態(tài)時，稱該編程元件為 OFF。 掃描周期可編程序控制器在 RUN 工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次圖 所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為 1~100ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CP U 執(zhí)行指令的速度有很大的關系。 當用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當大的比例。不過嚴格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。如圖 所示。 圖 21 PLC 的掃描運行方式 在輸入采樣階段， P LC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 第 (N 1)個掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個掃描周期 輸入采樣 第 N 個 掃 描 周 期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序 執(zhí) 行 河南理工畢業(yè)設計 第 12 頁 們存入 I/O 映象區(qū)的相應單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期 ，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 在用戶程序執(zhí)行階段， P LC 的 C PU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達等。 在輸出刷新階段， C P U 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應的外設。這時才是 P LC 真正的輸出。 /輸出滯后時間 輸入 /輸出 滯后時間又稱系統(tǒng)響應時間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。 輸入模塊的 C PU 濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點動作是產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短，其典型值為 10ms 左右。 輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負載接通時的滯后時間 約為 1ms，負載由導通到斷開時的最大滯后時間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間約為 1ms。由掃描工作方式引起的滯后時間最長可達到兩個多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫舆t時間一般只有幾十 ms，對于一般的系統(tǒng)是無關緊要的。要求輸入 — 輸出信號之間的滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。 PLC 機型的選擇 方法 的類型 P LC 按結(jié)構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝河南理工畢業(yè)設計 第 13 頁 兩類；按 C PU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應 用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型 P LC 的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 P LC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可 控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致?？筛鶕?jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。 P LC 的供電電源，除了引進設備時同時引進 P LC 應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般 P LC 的供電電源應設計選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果 P LC 本身帶有可使用電源時，應核對 提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 P LC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求 P LC 的存儲器容量，按 256 個 I/O 點至少選 8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。 （ 1） 控制單元的冗余 ① 重要的過程單元： C P U（包括存儲器）及電源均應 1B1 冗余。 ② 在需要時也 可選用 P LC 硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或3 重化冗余容錯系統(tǒng)等。 （ 2） I/O 接口單元的冗余 ① 控制回路的多點 I/O 卡應冗余配置。 河南理工畢業(yè)設計 第 14 頁 ② 重要檢測點的多點 I/O 卡可冗余配置。 3）根據(jù)需要對重要的 I/O 信號，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。 選擇 P LC 時，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應 的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，估因此，點數(shù)的增加對 C PU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。 河南理工畢業(yè)設計 第 15 頁 第三章 三相異步電動機的工作原理及結(jié)構 三相異步電動機的結(jié)構 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖 31 所示。 圖 31 封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構圖 1—軸承； 2—前端蓋； 3—轉(zhuǎn)軸； 4—接線盒； 5—吊環(huán)； 6—定子鐵心； 7—轉(zhuǎn)子； 8—定子繞組； 9—機座； 10—后端蓋； 11—風罩； 12—風扇 1．定子部分 定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。 （ 1）外殼 三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。 機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉(zhuǎn)子，它是三相電動機機械結(jié)構的重要組成部分。通常，機座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有河南理工畢業(yè)設計 第 16 頁 散熱片。 端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。 軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。 接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。 吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機 座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。 （ 2）定子鐵心 異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由 ～ 厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖 32 所示。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。 （ a）定子鐵心 （ b）定子沖片 圖 32 定子鐵心及沖片示意圖 （ 3）定子繞組 定子繞組是三相電動 機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差 120176。電角度。線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至河南理工畢業(yè)設計 第 17 頁 接線盒上，首端分別標為 U1, V1, W1 ，末端分別標為 U2, V2 , W2 。這六個出線端在接線盒里的排列如圖 33 所示 ，可以接成星形或三角形。 （ a）星形連接 （ b）三角形連接 圖 33 定子繞組的聯(lián)結(jié) 2．轉(zhuǎn)子部分 （ 1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用 厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。 （ 2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠形異步電動機。 ① 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上 的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，見圖 34。 河南理工畢業(yè)設計 第 18 頁 1—集電環(huán)； 2—電刷；