【正文】 。 ⑶ 起 動 參 數(shù) 可 調(diào) ， 根 據(jù) 負 載 情 況 及 電 網(wǎng) 繼 電 保 護 特 性 選 擇 ， 可 自 由 地 無 級 調(diào) 整至 最 佳 的 起 動 電 流 。 ② 軟啟動器可使電機平穩(wěn)過度到額定運行電壓。 ④ 軟啟動器起動時可限制起動電流?；?PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計15第 3 章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 電氣控制要求一般情況下，用一臺軟起動器起動多臺電機應(yīng)滿足下列要求：(1) 當(dāng)某一臺電動機在起動過程中，其它電動機均不能起動。(2) 當(dāng)某一臺電動機起動時，應(yīng)當(dāng)使這臺電動機首先與軟起動器連接，降壓起動，而不能有直接起動的可能性。(4) 對電動機有必要的保護措施，如過載、過流保護等。在本圖中，熱繼電器直接串接在主電路中。如圖所示： 電機群控電路示意圖基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計16 該圖為電機群控示意圖：M1～M5共用同一臺啟動器，啟動任意一臺電機時，KM接通，同時設(shè)置了M1～M5的常閉觸電進互鎖，保證啟動器和該電機不同時運行，防止誤動作。 軟啟動器軟啟動器是用來控制籠型異步電動機的新設(shè)備，可實現(xiàn)軟啟動，軟停機，低速制動，輕載節(jié)能以及多種保護功能，是傳統(tǒng)減壓啟動設(shè)備的有力競爭者，具有廣泛的運用前景。近年來，隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的涌現(xiàn)與發(fā)展，對異步電機的起、停與運行提出了更高的要求。近年來在電氣傳動方面，經(jīng)常遇到“軟起動” 這一名詞。軟起動的對立面應(yīng)是硬起動，也就是生產(chǎn)機械與傳動電動機之間作“硬”性連接( 即聯(lián)軸器連接) ；電動機采用額定電壓直接起動。但其缺點是：從電動機的能量輸入端看，全電壓直接起動的起動電流較大，可能對電網(wǎng)電壓形成較大的波動；從電動機的能量輸出端看，直接起動的加速度較大，可能對傳動機械造成較大的沖擊。習(xí)慣上是指電動機在起動時對電網(wǎng)電壓的波動影響較小，或是對傳動機械產(chǎn)生的加速度較小，使之較平穩(wěn)地過渡到正常的運行狀態(tài)。 軟啟動器的工作原理 軟起動器的主要電路如圖 。起動時，由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機的端電壓逐漸增大，直至全電壓，使電機實現(xiàn)無沖擊軟起動?；?PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計18 圖 軟起動主電路從傳動電動機方面來看，希望電動機的起動轉(zhuǎn)矩較小，使被驅(qū)動機械產(chǎn)生的加速度較小。為了改變電動機的速度，對于交流感應(yīng)電動機而言(以下均指交流電機)其轉(zhuǎn)速公式為： n=60f(1s)/p ()式中　 n—電動機轉(zhuǎn)速，r/minf—電源頻率，Hzp—電動機的極對數(shù)s—電動機的轉(zhuǎn)差率由上式可知，交流異步電動機要實現(xiàn)軟起動，基本有三種途徑：(1) 改變電源頻率(2) 改變電動機的極對數(shù)(3) 改變電動機的轉(zhuǎn)差率電動機的軟起動，就是改變其自然加速曲線，在起動階段對其進行調(diào)速，僅服務(wù)于起動階段。這種方式可以做到電動機起動時間短，電氣設(shè)備簡單。例如可控的 CST 系統(tǒng)、電磁離合器等就屬此類。此種方式無論是對“電” 或“機”，設(shè)備都比較簡單。在中、低速度時，損失偏大，效率稍低?；?PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計19 軟起動裝置的選擇由于新技術(shù)的快速發(fā)展，軟起動裝置的品種不斷增加。(1) 電動機方面① 電動機的功率和電網(wǎng)容量：如果電網(wǎng)容量較大，能承受電動機起動電流的沖擊，不致造成對其他電氣設(shè)備的損壞，則應(yīng)選擇全電壓直接起動，以節(jié)省投資。③ 運行階段電動機是否要調(diào)速，如果必須調(diào)速，則利用調(diào)速裝置就可以得到軟起動。(2) 被傳動機械方面①機械特性a 恒轉(zhuǎn)矩負載：在任何轉(zhuǎn)速時，負載轉(zhuǎn)矩是恒定的或大致恒定的，這類負載多數(shù)呈反阻性，就是阻力與運動方向相反。也有位能性的，阻力不隨運動方向改變而改變，如提升機、起動機等。b 恒功率負載：在各種速度下，負載功率恒定，因此負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。精加工吃刀量小，用高速。起動轉(zhuǎn)矩小的軟起動裝置不能滿足要求。此類機械在軟起動時的起動轉(zhuǎn)矩只要大于機械的起始阻力轉(zhuǎn)矩，就能順利起動。在選擇軟起動裝置時，其起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于此數(shù)值。②機械工作性質(zhì)在選擇起動裝置時應(yīng)全面考慮生產(chǎn)機械是否要調(diào)速；調(diào)速要求的精度如何；起動時間有沒有限制；起動的頻繁程度等等。為了優(yōu)化性能，實際的負載要求可以從數(shù)字鍵盤上讀入，整定的初始力矩及力矩限幅應(yīng)高于負載力矩。當(dāng)ATS46 用于重負載恒力矩時，應(yīng)按重載的額定值調(diào)整電流限幅值，以滿足電動機力矩的要求。一般科設(shè)置一臺備用軟起動器。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長、工作可靠、性能穩(wěn)定、維修簡便等優(yōu)點，是用途廣泛的控制電路之一。然后，根據(jù)接觸器控制對象的工作參量（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）型號 額定功率 KW 額定電流 A 額定轉(zhuǎn)速 r/min 效率 %Y250M2 55 103 2970 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 額定電流型號COSΦ 倍 倍 倍Y250M2 基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計21確定接觸器的容量等級。用于特殊環(huán)境條件的接觸器應(yīng)選用派生型產(chǎn)品.交流接觸器的負載主要可分為電動機負載與非電動機負載兩大類。選用接觸器時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機的額定電壓和額定電流即可，通常選用 CJ10 系列。一般接觸器主觸點的額定電流不小于被控回路的額定電流，對于電動機負載可按經(jīng)驗公式計算： ()??COSUPINN310*3?式中：I N———電動機額定電流， A； UN———電動機額定電壓，V； PN———電動機額定功率， kW； COSΦ———功率因數(shù)； η———電動機效率； [24]KM0、1KM 、2KM 、3KM 、4KM、5KM 選用 CJ10150 型，額定電流 150A；KMKM2 、KM3 、KM4 、KM5 選用 CJ1020 型，額定電流 20A；KM1’、KM2’、KM3’ 、KM4’、KM5’選用 CJ105 型，額定電流 5A。它在電路中主要起短路和過載保護作用，還具有欠電壓保護和遠距離分斷電源等功能，也可直接操作不頻繁啟動電動機和電路轉(zhuǎn)換等。按滅弧介質(zhì)分，可分為真空式和空氣式。也可由下列公式計算確定： IZ≥KIS （）式中：I Z———過流脫扣器的瞬時脫扣整定電流，A； IS———線路中的尖峰電流。當(dāng)動作時間大于20ms 時，取 K=；當(dāng)動作時間小于 20ms 時，取 K=； [24]a 選擇斷路器 QS：選用 630A 斷路器，NSX 630 型，100～630A 過電流脫扣器。 繼電器的選擇繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動控制電器。 由于繼電器是組成各種控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，因此選用時須綜合考慮繼電器的適用性、功能特點、使用環(huán)境、工作制、額定工作電壓及額定工作電流諸因素，做到選用恰當(dāng)、使用合理，才能保證系統(tǒng)正常而可靠地工作。本設(shè)計中的繼電器 1K～5K 均屬于中間繼電器。選擇中間繼電器時，主要考慮兩點：一是線圈的電流類型和電壓等級應(yīng)于控制電路一致；二是觸電的種類、數(shù)量及容量應(yīng)滿足控制電路的要求 [24]。 可編程序控制器(PLC)的選擇PLC 是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化和計算機集成制造系統(tǒng)中占重要地位。(2)可編程序控制器指令功能的選擇現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來越強，內(nèi)部編程元件（如輔助繼電器、定時器和計數(shù)器）的個數(shù)越來越多，任何一種可編程序控制器都可以滿足開關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。 (3)可編程序控制器 I/O 點數(shù)的確定確定 I/O 點數(shù)時，應(yīng)準確地統(tǒng)計出被控設(shè)備對可編程序控制器輸入/ 輸出點數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有 10%～20%的裕量，以備今后對系統(tǒng)改進和擴充時使用。(4)存儲器容量的選擇在初步估算時，對于僅需開關(guān)量控制的系統(tǒng)，將 I/O 點數(shù)乘以 8，就是所需存儲器的字數(shù)，這一要求一般都能滿足。本次設(shè)計選用 S7200 CPU224 實現(xiàn)控制。西門子S7200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的微型 PLC，具有體積小、功能強、多用途的特點。為實現(xiàn)管網(wǎng)壓力和蓄水池水位等被測模擬信號輸入和變頻控制信號的模擬量輸出，系統(tǒng)選用一個 EM235 模擬擴展模塊。壓力變送器和液位變送器的反饋信號各占用一個模擬輸入通道，反饋回的 0—20 mA 電流信號經(jīng)A／D 轉(zhuǎn)換成 0—32022 范圍內(nèi)的數(shù)字量；PLC 的 PID 輸出經(jīng) D／A 轉(zhuǎn)換成 0—20 mA電流信號接變頻器模擬輸入，控制變頻器的輸出頻率。因此，PLC的總輸入為 10個。因此，輸出點數(shù)也為10個 而控制軟起動器的接觸器KM0則完全由KM1～KM 5來控制。對于本題，我們選用西門子 S7200型可編程控制器。ATs—I6軟起動器控制回路圖： ATs—I6軟起動器控制回路圖PLC外部接線圖：序號 代號 名稱 型號 數(shù)量1 M1M5 電動機 Y250M2 52 QS 斷路器 NSX630 13 1QS~5QS 斷路器 HFB150 54 KM，1KM~5KM 接觸器 CJ10150 15 KM1~KM5 接觸器 CJ1020 56 KM1’~KM5’ 接觸器 CJ105 57 ATs一4 軟起動器 ATs一4 18 FR1FR5 熱繼電器 LR1D80 5基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計25圖 PLC 外部接線圖 圖 中間繼電器控制回路基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計26圖 指示燈控制回路系統(tǒng)整個工作過程由一臺可編程控制器（PLC）控制，可編程控制器的接口元件功能表如下圖：表 PLC 接口元件功能表輸入 元器件 輸出 輸入1SB0 電機 M1 的停止按鈕 1KM 電機 M1 的運行開關(guān)1SB1 電機 M 1 的啟動按鈕 2KM 電機 M2 的運行開關(guān)2SB0 電機 M2 的停止按鈕 3KM 電機 M3 的運行開關(guān)2SB1 電機 M2 的啟動按鈕 4KM 電機 M4 的運行開關(guān)3SB0 電機 M3 的停止按鈕 5KM 電機 M5 的運行開關(guān)3SB1 電機 M3 的啟動按鈕 1HL1 電機 M1 啟動指示燈4SB0 電機 M4 的停止按鈕 1HL2 電機 M1 運行指示燈4SB1 電機 M4 的啟動按鈕 2HL1 電機 M2 啟動指示燈5SB0 電機 M5 的停止按鈕 2HL2 電機 M2 運行指示燈5SB1 電機 M5 的啟動按鈕 3HL1 電機 M3 啟動指示燈KM1 電機 M1 的啟動開關(guān) 3HL2 電機 M3 運行指示燈KM2 電機 M2 的啟動開關(guān) 4HL1 電機 M4 啟動指示燈KM3 電機 M3 的啟動開關(guān) 4HL2 電機 M4 運行指示燈KM4 電機 M4 的啟動開關(guān) 5HL1 電機 M5 啟動指示燈KM5 電機 M5 的啟動開關(guān) 5HL2 電機 M5 運行指示燈基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計27第 4 章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計 設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容 本次設(shè)計要求 5 臺三相異步電機共用一套軟啟動器，且不同時啟動，具有手動和自動兩種控制方式，必要的互鎖保護措施。 設(shè)計要求本課題的設(shè)計要求是：設(shè)計研制一套基于 PLC 的控制多臺電機并對其狀態(tài)和參數(shù)進行監(jiān)控、測試的系統(tǒng)。(1) 西門子 S7200PLC 的編程方法(2) 對多臺電機進行控制的系統(tǒng)硬件及軟件的設(shè)計(3) 用 TD200 對其運行狀態(tài)監(jiān)控并顯示(4) 設(shè)計出系統(tǒng)可靠工作的硬件，軟件保護措施(5) 其他設(shè)計要求 設(shè)計的條件由于本系統(tǒng)設(shè)計涉及的多為開關(guān)量，根據(jù)其輸入、輸出可知其數(shù)字量的輸入、輸出使用的點數(shù)不多，同時考慮到實現(xiàn)的成本與社會效益等問題，以及 PLC 生產(chǎn)廠家的實力，目前可用的可編程序控制器有：OMRON 公司的 CQM1 系列；三菱公司的 FX2N系列；Rockwell 公司的 SLC500 系列和西門子公司的 S7200 系列等。基于 PLC 的多臺電機群控及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計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 啟動開關(guān) 1SB1 M1 啟動 KM1’ M1 運行開關(guān) 2SB0 M2 停止 KM2 M2 啟動開關(guān) 2SB1 M2 啟動 KM2’ M2 運行開關(guān) 3SB0 M3 停止 KM3 M3 啟動開關(guān) 3SB1 M3 啟動 KM3’ M3 運行開關(guān) 4SB0 M4 停止 KM4 M4 啟動開關(guān) 4SB1 M4 啟動 KM4’ M4 運行開關(guān) 5SB0 M5 停止 KM5 M5 啟動開關(guān) 5SB1 M5 啟動 KM5’ M5 運行開關(guān) 梯形圖在圖所示的梯形圖中，我們設(shè)置了軟件互鎖，～ 為控制電機M1～M5 用的輔助繼電器。在本設(shè)計中我們將電機起動時間設(shè)定為5秒，設(shè)計出了一臺電機的控制電路，其他則迎刃而解了。延時5S接通， M1轉(zhuǎn)換到