【文章內容簡介】 變頻器主電路電源輸入端子（ R、 S、 T）經過空氣開關與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子（ U、 V、 W）經接觸器接至三相電動機上，當旋轉方向預設定不一致時，需要調換輸出端子（ U、 V、 W）的任意兩相。特別是對于有變頻 /工頻兩種狀態(tài)的電動機，一定要保證在工頻電源拖動和變頻輸出電源拖動兩種情況下電機旋向的一致性，否則在變頻 ／ 工頻的切換過程中會產生很大的轉換電流，致使轉換無法成功。在變頻器起動、運行和停止操作中，必 須用觸摸面板的運行和停止鍵或者是外控端子 FWD(REV)來操作，不得以主電路的通斷來進行。另外為了改善變頻器的功率因素，還需配置相應的 DC 電抗器，變頻器的 [P1,P+]端子是連接 DC 電抗器之用。 水泵閥門主電路用兩個交流接觸器來控制電動機的正反轉，實現(xiàn)閥門的開啟和關閉。 對于系統(tǒng)中真空泵控制電路，使用一臺三相交流異步電動機和 4 個兩位兩通電磁換向氣閥組成抽取真空的回路。每次抽真空的時候，需要預先決定需要抽真空的水泵，然后先開啟真空抽取電動機，接著開啟控制要抽真空的水泵的電磁換向氣閥，這樣就能實現(xiàn)系統(tǒng)要求的抽取 真空的功能。如有必要，在系統(tǒng)中這樣還可以安裝多臺真空泵，實現(xiàn)同時抽取多臺水泵真空，確保系統(tǒng)的正常工作。 控制電 路 設計 在控制電路的設計中，首先要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。在整個控 圖 21 電流互感器的接線圖 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 13 制系統(tǒng)中，所有控制電機、閥門接觸器的動作，都是按照 PLC 的程序邏輯來完成的。為了保護 PLC 設備， PLC 輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼電器去控制電機或者閥門的動作。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實現(xiàn)系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作 的可靠性。 控制電路之中存在電路之間互鎖的問題，由于控制系統(tǒng)是實現(xiàn)分組的組內自動循環(huán)，所以電路的自鎖包括組內互鎖和組間互鎖。組內互鎖是指同一組中電動機的互鎖，組間互鎖是指不同機組之間電動機的互鎖。在實現(xiàn)組內互鎖的時候，嚴禁出現(xiàn)一臺電動機同時接在工頻電源和變頻電源的情況，同時要求變頻器始終只與一臺電動機相連，而且當大容量電動機變頻工作的時候，小容量電動機要么是工頻工作運行，要么是停止工作。所以在大容量電動機變頻工作的時候，要自動切斷小容量電動機的變頻控制電路?？刂齐娐返慕M間互鎖是通過輸入按鈕，控制 PLC 的輸入 端口來實現(xiàn)的，當選擇一組機組運行時，按下另一組起動按鈕則為無效操作。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機和閥門的當前工作狀態(tài)指示燈的設計，為了節(jié)省 PLC 的輸出端口，在電路中可以采用 PLC 輸出端子的中間繼電器的相應常開觸點的斷開和閉合來控制相應電機和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當前系統(tǒng)電機和閥門的工作狀態(tài)。 PLC 配置 可編 程序 控制器 (PLC)是在電器控制技術和計算 機控制技術基礎上開發(fā)出來的 ,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心、把年自動化技術，計算機技術通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前 PLC 被廣泛用 于各種生產機械和生產過程的自動控制。或為一種最重要最普及應用場合最多的工業(yè)控制裝置。電器系統(tǒng)靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸會出現(xiàn)抖動問題，而 PLC 通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快，程序執(zhí)行時間在微秒級，不會出現(xiàn)抖動問題， PLC 精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要設定定時值，修改方便，不受環(huán)境影響。繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化，脫焊，觸點的抖動以及觸點電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。在 PLC 控制系統(tǒng)中，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來完成的，加之 PLC 在硬 件和軟件方面都采取了強有力的措施，所以繼電器控制系統(tǒng)中的很多問題都能夠避免。總的來說PLC 具有以下特點： 1． 可靠性高?？删幊炭刂破髟谠O計、制作、元件的選取上，采用了精選、高度集成化和冗余量大等一系列措施大很大程度上提高了可編程序控制器的可靠性。 2． 控制能力強。可編程序控制器不但具有對開關量和模擬量的控制能力，還具有數(shù)值運算、 PID 調節(jié)、數(shù)據(jù)通信、中斷處理等功能。 3． 操作方便。 PLC 提供了多種面向用戶的語言，如常用的梯形圖 LAD，指令河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 14 語句 表 STL，控制系統(tǒng)流程圖 CSF 等。 4． 具有豐富的 I/O 接口模塊 。 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應的 I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備直接連接。 5． 采 用模塊化結構。為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外， 絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結構。 PLC 的各個部件，包括 CPU、電源、 I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 以下是針對本系統(tǒng)所選西門子 PLC 的介紹 1． S7200 型 PLC 的特點 本系統(tǒng) PLC 選用德國 SIEMENS 公司的 S7200 型。 S7200 型 PLC 的結構緊湊，價格低廉，具有較高的 性能 /價格比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。 SIEMENS公司的 PLC 具有可靠性高，可擴展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點； PLC 可以上接工控計算機，對自動控制系統(tǒng)進行監(jiān)測控制。 PLC 和上位機的通信采用 PC/PPI 電纜，支持點對點接口（ PPI）協(xié)議， PC/PPI 電纜可以方便實現(xiàn) PLC 的通信接口 RS485 到 PC 機的通信接口 RS232 的轉換，通信傳輸速率為 或 。用戶程序有三級口令保護，可以對程序實施安全保護。 2． PLC 的開關量輸入、輸出點 PLC 的輸入、輸出點數(shù)的 確定根據(jù)控制系統(tǒng)設計要求和所需控制的現(xiàn)場設備數(shù)量加以確定。系統(tǒng)共有開關量輸入點 9 個，開關量輸出點 8 個，如果選用CPU222PLC，也需要擴展單元 PLC，參照西門子 S7200 產品目錄及市場實際價格，選用主機為 CPU224（ 14 輸入 /10 繼電器輸出）。根據(jù)我們的實際情況，這里我們設計選用 CPU226，同時還加上一個擴展模塊 EM235 模擬量輸入輸出模塊。 PLC輸入輸出端口地址的分配如表 21 所示。自動控制系統(tǒng) PLC 的輸入端口包括電動機的起 動、過載、停止及變頻器的起動和模擬量的輸入等。 PLC 的輸出端口包括控制各電機的變頻、工頻切換和給變頻器復位。對于變頻器，不僅需要一個中間繼電器來控制變頻器的 FWD 和 CM 的通斷，來實現(xiàn)變頻器的運行和停止；而且需要一個中間繼電器來控制變頻器的 BX 和 CM 的通斷，斷開變頻器輸出，實現(xiàn)變頻 /工頻的切換。 此外，對于電動機的熱保護繼電器輸入，報警指示輸出既需要四個端口顯示哪一臺電機故障，也需要一個輸出端子進行蜂鳴器報警輸出。 I 0 . 0 Q 0 . 0I 0 . 1 Q 0 . 1I 0 . 2 Q 0 . 2I 0 . 3 Q 0 . 3I 0 . 4 Q 0 . 4I 0 . 5 Q 0 . 5I 0 . 6 Q 0 . 6I 0 . 7 1 LM G N D L 1+ 2 4 N F AF R 1S 1F R 2S 2F R 3S 3S AA C 2 2 0 圖 22 CPU 226 DC/DC/DC 端子連接電氣圖 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 15 表 21 可編程控制器輸入、輸出端口（ I/0）地址分配表 名稱 代碼 地址編碼 名稱 代碼 地址編碼 1過載 FR1 模擬量輸入 UP AIW0 1停止 SA1 1變頻 KM1 2過載 FR2 1工頻 KM2 2停止 SA2 2變頻 KM3 3過載 FR3 2工頻 KM4 3停止 SA3 3變頻 KM5 變頻器啟動 SA7 3工頻 KM6 水位上限 SH 啟動變頻器 KM7 水位下限 SL 變頻器復位 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 16 第 3章 PLC 的軟件設計 PLC控制程序采用 SIEMENS公司提供的 STEP7 MOCRO/WIN32 件開發(fā) ,該軟件的 SIMATIC 指令集包含三種語言，即語句表 (STL)語言、梯形圖 (LAD)語言、功能塊圖 (FWD)語言。語句表 (STL)語言類似于計算機的匯編語言，特別適合于來自計算機領域的工程人員，它使用指令 助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機器硬件的語言。梯 形圖 (LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣 控制原理圖，是應用最多的一種編程語言，與計算機 語言相比，梯形圖可以看作是 PLC的高級語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內部的結構 原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設計和運行維護人員所接受 ，是初學者理想的編程工具。功能塊圖 (FWD)的圖形結構與數(shù)字電路的結構極為相似，功能 塊圖中每個模塊有輸入和輸出端，輸出和輸入端的函數(shù)關系使用與、或 、非、異或邏輯運算，模塊之間的連接方式與電路的連接方式基本相同。 PLC 控制程序由一個主程序、若干子程序構成，程序的編制在計 算機上完成，編譯后通過 PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務的完成，是通過在 RUN 模式下主機循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的。 編程軟件的簡介和梯形圖的基本繪制規(guī)則 PLC 控制程序采用 SIEMENS 公司提供的 STEP7 MOCRO/WIN32 編程軟件開發(fā) ,基于 WINDOWS 的應用軟件，該軟件的 SIMATIC 指令集包含三種語言，即語句表 (STL)語言、梯形圖 (LAD)語言、功能塊圖 (FWD)語言。語句表 (STL)語言類似于計算機的匯編語言，特別適合于來自計 算機領域的工程人員， 它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機器硬件的語 言。梯形圖 (LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應 用最多的一種編程語言，與計算機語言相比，梯形圖可以看作是 PLC 的高級語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內部的結構原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電 氣工程設計和運行維護人員所接受，是初學者理想的編程工具。功能塊圖 (FWD)的圖形結構與數(shù)字電路的結構極為相似，功能塊圖中每個模塊有輸入和輸出端，輸 出和輸入端的函數(shù)關系使用與、或、非、異或邏輯運算，模塊之間的連接方式與電 路的連接方式基本相同。 梯 形圖的基本繪制規(guī)則： 1．編程順序 梯形圖按照從上到下，從左到右的順序控制。每個邏輯行開始于左母線，一般來說