【正文】 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。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC 軟、硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)的變化。可編程控制器有一個產(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)自動控制領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)。美國12月公司首先響應(yīng)。 因此，它實際是在繼電器控制技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來一種工業(yè)計算機(jī)，雖PLC 采用的是計算機(jī)的基本構(gòu)成部分，但其組成部件也廣泛使用了計算機(jī)的構(gòu)成元件，但它的結(jié)構(gòu)與工作原理與計算機(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。因而它不僅替代大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器、基于 PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計2步進(jìn)選線器等等，其應(yīng)用軟件梯形圖語言替代及簡化大量自動控制線路，使自動控制系統(tǒng)大大減少使用的元器件、線路，同時線路接頭也大大減少，使故障率大大降低，由于采用計算機(jī)掃描技術(shù)和存貯原理，對于一般控制線路更改，可以通過改變存貯器中應(yīng)用軟件來實現(xiàn)，由于軟件的更改極易實現(xiàn)，從而在實現(xiàn)方式上有本質(zhì)的飛躍，其通用性和靈活性進(jìn)一步增強(qiáng)。 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。(如市場上東芝、光洋、三菱、歐姆龍、富士、松下等)而我國進(jìn)步較早，但由于種種原因在此技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)展很慢，大大落后于以上國家。它采用可編程的存貯器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行進(jìn)邏輯運(yùn)算、順序控制、實時、計數(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。為了區(qū)別個人計算機(jī)，人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程控制器為PLC。如電機(jī)的啟動與停止；電磁閥的開閉；工件的位置、速度、加速度等的測定；產(chǎn)品的計數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等等。眾所周知，這種控制方式雖然造價便宜，但卻存在著許多致命弱點：如只能適用于簡單的邏輯控制；僅適用于某種控制項目，缺乏通用性，一旦要實現(xiàn)改動或優(yōu)化，只能通過硬件的重新組合來實現(xiàn)。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。⑵ 工業(yè)控制機(jī)（ IPC） 工業(yè)控制機(jī)是從PC（個人電腦）的基礎(chǔ)上通過應(yīng)用推廣發(fā)展起來的。能把控制任務(wù)和圖文顯示功能在一起。⑶ 計算機(jī)集散控制系統(tǒng)計算機(jī)集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的。自70年代初期問世以來，得到了迅速的發(fā)展。⑷ 傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（PLC） 傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器的最初控制概念和設(shè)計思想是將計算機(jī)軟件的控制思想代替繼電器邏輯。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器里的指令安排，通過輸入接口輸入現(xiàn)場信息，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)動作。 可編程控制技求的發(fā)展趨勢隨著計機(jī)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化的愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動態(tài)，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：⑴ 可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化 一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號的 PLC 產(chǎn)品對工業(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PLC 的發(fā)展過程中，特別是給工業(yè)自動化帶來的困擾是，雖然 PLC 的基本語言梯形圖和指令表分別是在接觸器、繼電器以及匯編語言的基礎(chǔ)上建立起來的，但是各廠家無論是從語言結(jié)構(gòu)、語言功能還是從語言表述 L 都有不同程度上的較大區(qū)別。⑵ 大型計算機(jī)特點的集成 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)必須具備大型計算機(jī)的分析計算能力。如 Siemens S7 200 PLC 的每條邏輯指令的計算速度為 ，三菱的 FX 系列的每條指令執(zhí)行時間為從 ；貝加菜（ B＆R）的 B＆R2022 的每條指令執(zhí)行時間為 。1／O 處理器主要負(fù)責(zé)獨立于 CPU 的數(shù)據(jù)傳輸工作?？梢娨粋€模塊上有三個處理器，它們既互相獨立，又相互關(guān)聯(lián)（通過 DPR） ，從而使主 CPU 的資源得到合理使用，同時又最大限度的提高整個系統(tǒng)的速度。它可以將整個操作界面分成多個分別具有不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級（Task Class） 。在這些任務(wù)中間可再細(xì)分其優(yōu)先權(quán)的高低。這樣一個操作系統(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 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計5而一些較一般的任務(wù)可以將其任務(wù)等級定義得低一些，如報警處理任務(wù)、結(jié)果處理任務(wù)等。 ③ 編程語言高級化 一般來說，梯形圖和指令表兩種編程方式是比較常見和習(xí)慣的。例如梯形圖靠近電器線路比較直觀。隨著 C 語言、FORTRAN、PASCAL 等高級語言加入到 PLC 中去，使復(fù)雜思想的表達(dá)就顯得方便簡潔得多了。應(yīng)用程序存儲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。Siemens的 S7400 的內(nèi)存容量為 4kB～16mB 等等。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)平臺對使用者有多大的開放程度。另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了其開放性的特點。 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。這樣一來，適合于某個行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。 ⑸ 可編程控制技術(shù)的智能化提高一個系統(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。同時豐富基于 PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計6的功能庫也是判斷一個系統(tǒng)智能性的重要依據(jù)。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。 ⑹ 可靠性與冗余所謂冗余即容錯，就是功能的備份、安全及可靠性的備份。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 冗余三個層次。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。MTBF（平均無故障時間）是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。通過綜上所述，我們可以了解到，用 PLC 編程邏輯控制器來表達(dá)當(dāng)今可編程控制系統(tǒng)，己經(jīng)不再合適了。貝加萊公司于 1994 年首先提出了“ PCC 可編程計算機(jī)控制器（Programmble Computer Controller） ” 的概念?；诂F(xiàn)場總線技術(shù)人們也提出了 FCS 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Field Bus Control of System）的概念。 電機(jī)控制的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢在現(xiàn)代社會中，電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣大，對電動機(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)代的自動控制方式，對電機(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)入到一個新的階段。本課題對各種電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、比較，最終決定采用 PLC 和軟啟動器來實現(xiàn)本次設(shè)計的任務(wù)。交流電機(jī)起動時，起動電流達(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。因此，解決交流異步電機(jī)的起動問題，對改善電網(wǎng)質(zhì)量，節(jié)省電能和線材，延長電機(jī)與設(shè)備壽命，有重大的意義。多數(shù)電機(jī)的運(yùn)行時間也超過數(shù)分鐘，遠(yuǎn)比數(shù)秒鐘的起動時間長得多。這也是中小型電機(jī)起動設(shè)備難以推廣應(yīng)用的重要原因。則可大大降低起動設(shè)備成本，減小體積，提高效益。工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。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。個人計算機(jī)（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（PLC） ，現(xiàn)在，仍常常將PLC 簡稱 PC。國際電工委員會（IEC）對 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?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。在這時期，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)。PLC 已不在是局限在邏輯上，應(yīng)該理解成過程控制器，如西門子全集成自動化 TIA 的概念。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。為滿足自動控制領(lǐng)域各層面的不同要求，微型機(jī)、小型機(jī)的發(fā)展也很有前景。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，都是三相異步電動機(jī)拖動的。據(jù)統(tǒng)計，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，動力負(fù)載約占 59%，而異步電動機(jī)則占總動力負(fù)載的 85%，由此可見，異步電動機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要原動機(jī)。但是也有一定的缺點，其調(diào)速性能較差，不如直流電動機(jī)，功率因數(shù)較低，不如同步電動機(jī)。圖 星/三角轉(zhuǎn)換主電路與控制回路電路工作分析：⑴ 合上電源開關(guān) Q，按下起動按鈕 SB2，KMKT、KM3 線圈同時通電并自鎖，電動機(jī)三相定子繞組聯(lián)接成星形接入三相交流電源進(jìn)行減壓起動?；?PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計10⑶ 同時 KT 常開觸點閉合，KM2 線圈通電吸合并自鎖，電動機(jī)繞組聯(lián)接成三角形全壓運(yùn)行。KMKM3 觸點為互鎖觸點，以防止同時接成星形和三角形造成電源短路[10]。 圖 自耦變壓器減壓起動電路圖及控制回路電路工作分析：⑴ 按下起動按鈕 SB2，KMKT 線圈同時通電并自鎖，將自耦變壓器接入主電路，電動機(jī)由自耦變壓器供電作減壓起動，同時指示燈 HL1 滅，HL2 亮，顯示電動機(jī)正進(jìn)行減壓起動。由于自耦變壓器星形聯(lián)接部分的電流為自耦變壓器一、二次電流之差，所以用KM2 輔助觸點來連接。 串電抗啟動控制控制電路如圖所示。 電機(jī)在啟動的一瞬間，由于啟動電壓太大，對設(shè)備的沖擊性很強(qiáng)，所以利用串電抗的啟動方法進(jìn)行電機(jī)啟動，啟動完成之后再退出電抗，串電抗啟動有利于減輕設(shè)備的壓力，即電壓電流對設(shè)備的沖擊損壞性 [10]。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖 。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束 [10]?；?PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計12 圖 軟啟動主電路圖及控制回路 啟動控制方法分析 星形—三角形(Y△)降壓啟動星形—三角形降壓啟動是指電動機(jī)啟動時，把定子繞組接成星形(Y)，以降低啟動電壓，限制啟動電流；待電動機(jī)啟動后，再把定子繞組改接成三角形(△)，使電動機(jī)全壓運(yùn)行。電動機(jī)啟動時，接成星形，加在每相定子繞組上的啟動電壓只有三角形接法直接啟動時的，啟動電流為直接采用三角形接法時的 1/3，啟動轉(zhuǎn)矩也只有三角形接法直接啟動時的 1/3。星形—三角形降壓啟動的最大優(yōu)點是設(shè)備簡單，價格低，因而獲得較廣泛的應(yīng)用。設(shè)自耦變壓器的變比為 K，原邊電壓為 U1，副邊電壓 U2=U1/K，副邊電流I2（即通過電動機(jī)定子繞組的線電流）也按正比減小。由于電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)電壓的平方成正比，故電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩也減少到 / 倍 [3]。基于 PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計13自耦變壓器降壓啟動優(yōu)點：可以按允許的啟動電流和所需的啟動轉(zhuǎn)矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實現(xiàn)降壓啟動，而且不論電動機(jī)的定子繞組采用 Y 或 Δ 接法都可以使用。 定子繞組串接電阻降壓啟動的方法定子繞組串接電阻降壓啟動是指在電動機(jī)啟動時，把電阻串接在電動機(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電壓，待啟動后，再將電阻短接，使電動機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。這種降壓啟動控制線路有手動控制、接觸器控制、時間繼電器控制等。軟啟動的缺點：維修比較困難，投資較高，對使用的環(huán)境要求較高，電子原件過載能力較低。如電網(wǎng)電壓下降可能會造成堵轉(zhuǎn)。軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(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。和傳統(tǒng)將壓啟動方法相比，有 以 下 優(yōu) 點 ： 基于 PLC 的多臺電機(jī)群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計14　 　 ⑴ 無 沖 擊 電 流 。 對 電 機(jī) 無 沖 擊 ， 提 高 了 供 電 可 靠 性 ， 平 穩(wěn) 起 動 ，減 少 對 負(fù) 載 機(jī) 械 的 沖 擊 轉(zhuǎn) 矩 ， 延 長 機(jī) 器 使 用 壽 命