電氣回路與PLC接線圖

1、學(xué)習(xí)情境二 電氣回路與PLC接線圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1熟悉電力拖動(dòng)基本電路，結(jié)合工藝設(shè)備合理分析并制定主回路控制方案。2. 能設(shè)計(jì)安全、合理、經(jīng)濟(jì)的電氣回路，完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的多重保護(hù)功能。3. 能根據(jù)工藝點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表，結(jié)合控制要求完成PLC輸入/輸出分配表。4. 能設(shè)計(jì)、繪制規(guī)范的電氣圖紙與PLC接線圖。知識(shí)準(zhǔn)備一、熟悉低壓電器的基本知識(shí)了解低壓電氣的分類(lèi)和常用術(shù)語(yǔ)，熟悉常見(jiàn)電氣元件，如低壓熔斷器、斷路器、主令電氣元件、接觸器、熱繼電器等。二、熟練掌握三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制回路回顧三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)作原理，理解交換任一相序接入電動(dòng)機(jī)定子繞組的操作方法。熟練掌握接觸器正反轉(zhuǎn)控制電路和按鈕接觸器雙重聯(lián)鎖正

2、反轉(zhuǎn)控制電路，深刻理解接觸器互鎖方式的實(shí)現(xiàn)方法和意義。三、了解電氣設(shè)計(jì)的一般原則與要求由于電氣控制線路是為整個(gè)系統(tǒng)或機(jī)械設(shè)備服務(wù)的，所以在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)收集有關(guān)資料，進(jìn)行必要的調(diào)查研究。一般應(yīng)遵循以下原則：1、應(yīng)最大限度地滿足機(jī)械設(shè)備對(duì)電氣控制線路的控制要求和保護(hù)要求。2、在滿足生產(chǎn)工藝的要求下，應(yīng)力求控制線路簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)。3、保證控制的可靠性和安全性。4、要充分考慮工作人員操作方便，后期維護(hù)便利。小貼士在PLC改造正反轉(zhuǎn)電路過(guò)程中，雖然許多學(xué)生在編程過(guò)程中已經(jīng)在程序中編寫(xiě)了輸出點(diǎn)Y的互鎖，但實(shí)際中卻還是出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，我們要求PLC的輸出端必須對(duì)正反轉(zhuǎn)線圈進(jìn)行硬件互鎖。分析其中的

3、原因，我們發(fā)現(xiàn)由于PLC的掃描速度很快，當(dāng)正轉(zhuǎn)輸出Y關(guān)閉切換到反轉(zhuǎn)輸出Y時(shí)，正轉(zhuǎn)接觸器還沒(méi)來(lái)得及完全斷開(kāi)而反轉(zhuǎn)接觸器就已經(jīng)開(kāi)始吸合，故造成主電路兩相短路。小詞典關(guān)于PLC工作速度，即程序掃描周期。它作為PLC的基本性能指標(biāo) ，是衡量一個(gè)PLC性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。工作速度是PLC工作的基礎(chǔ)。速度高了，才可能通過(guò)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。  不同的PLC，指令的條數(shù)也不同，少的幾十條，多的幾百條。指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。但各種PLC總有一些基

4、本指令，而且各種的PLC都有這些基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來(lái)衡量這個(gè)速度。這個(gè)時(shí)間當(dāng)然越短越好，已從微秒級(jí)縮短到零點(diǎn)微秒級(jí)。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。為了處理急需響應(yīng)的輸入信號(hào)，PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時(shí)刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點(diǎn)立即刷新，而不等到整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。    這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來(lái)衡量：一是能否對(duì)幾個(gè)輸入信號(hào)作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù)PLC都可對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)

5、毫秒。性能高的大型PLC響應(yīng)中斷功能的點(diǎn)數(shù)更多。   工作速度關(guān)系到PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度，是PLC對(duì)系統(tǒng)控制是否及時(shí)的前提?？刂撇患皶r(shí)就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對(duì)一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)，這就是一般把工作速度作為PLC第一指標(biāo)的原因。任務(wù)實(shí)施電氣回路與PLC接線圖一、實(shí)訓(xùn)目的1 能根據(jù)任務(wù)需要合理設(shè)計(jì)電氣主回路，并對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行多重保護(hù)措施。2 能根據(jù)工藝點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表，結(jié)合控制要求完成PLC輸入/輸出分配表。3 能設(shè)計(jì)、繪制規(guī)范的電氣圖紙與PLC接線圖。二、主要實(shí)訓(xùn)器材PLC控制器、外圍電氣設(shè)備、工具、儀表、材料、設(shè)備等常見(jiàn)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容（一）電氣回路的設(shè)計(jì)

6、通過(guò)前面部分任務(wù)分析，結(jié)合控制對(duì)象的特點(diǎn)，我們已經(jīng)明確運(yùn)料小車(chē)通過(guò)接觸器正反轉(zhuǎn)即可完成左右運(yùn)動(dòng)過(guò)程。而繼電器輸出型PLC可以承受220VAC交流電壓，通過(guò)把原有的接觸器380VAC線圈更換為220VAC線圈即可現(xiàn)實(shí)PLC直接控制接觸器。下圖是原主電路圖：圖4-2-1 運(yùn)料小車(chē)三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路從上圖可以看出，三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)接觸器實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并且具備短路過(guò)流保護(hù)及過(guò)熱保護(hù)功能，符合我們的任務(wù)改造要求。下面我們對(duì)原運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，電氣回路圖如下：圖4-2-2 運(yùn)料小車(chē)正反轉(zhuǎn)繼電器控制回路通過(guò)分析以上電路，我們可看到傳統(tǒng)的繼電器控制回路，包含了接觸器、按鈕、時(shí)間繼電器等多個(gè)元件與

7、設(shè)備，通過(guò)各元件的常開(kāi)常閉相互組合構(gòu)成控制回路。這種方式組成的的電路，系統(tǒng)復(fù)雜、不易維修與檢測(cè)。而且繼電器控制系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、人力成本高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作。通過(guò)對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的分析，我們發(fā)現(xiàn)主回路部分適合三相異步電動(dòng)機(jī)的控制要求，但控制回路過(guò)于煩瑣，不利于后期設(shè)備維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。至此，明確本次任務(wù)為對(duì)小車(chē)運(yùn)料系統(tǒng)的控制回路部分進(jìn)行PLC的自動(dòng)化改造。（二）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)框架作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，要求把握方案的可行性、合理性、高效性。這就要求我們用整體的眼光去描述系統(tǒng)，并用簡(jiǎn)單清晰的框架呈現(xiàn)。這有助于我們進(jìn)一步排除干擾，優(yōu)化系統(tǒng)。通過(guò)以上幾步的分析，確定本次

8、改造任務(wù)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：圖4-2-3 運(yùn)料小車(chē)PLC改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖可以看出，通過(guò)PLC控制改造的物料小車(chē)的輸入側(cè)由按鈕、開(kāi)關(guān)、熱保進(jìn)行控制和監(jiān)視；輸出端連接著接觸器和中間繼電器；所有的控制程序由PLC內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了明顯簡(jiǎn)化，有助于后期的系統(tǒng)維護(hù)與檢修。同時(shí)，由于PLC可編程性的特點(diǎn)，給后期的參數(shù)修改、系統(tǒng)升級(jí)留了空間，提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化，節(jié)約了后期設(shè)備成本。（三）制作輸入輸出分配表根據(jù)上面分析的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，輸入有1個(gè)啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)、1個(gè)停止按鈕開(kāi)關(guān)、1個(gè)熱繼電器及2個(gè)行程開(kāi)關(guān)共5輸入點(diǎn)。這個(gè)控制系統(tǒng)最終完成一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)作及兩個(gè)電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)動(dòng)作，故需要

9、四個(gè)輸出點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的地址分配表如表所示：輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)總停按鈕SB1X000正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y000啟動(dòng)按鈕SB2X001反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y001行程開(kāi)關(guān)ST1X002裝料電磁閥KM3Y002行程開(kāi)關(guān)ST2X003卸料電磁鐵KM4Y003熱繼電器FRX004表4-2-1 運(yùn)料小車(chē)PLC改造I/O分配表從以上的I/O分配表可以看到PLC控制系統(tǒng)內(nèi)全部的硬件接口設(shè)備，輸入設(shè)備包括按鈕、熱保、行程開(kāi)關(guān)，輸出設(shè)備為接觸器。（四）繪制PLC接線圖根據(jù)以上分析，小車(chē)的運(yùn)行方式仍由三相異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，且接觸器正反轉(zhuǎn)電路完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)，故運(yùn)料小車(chē)的主電氣回路圖保留原設(shè)計(jì)

10、。本次任務(wù)只需對(duì)控制部分進(jìn)行改造，把原繼電器控制系統(tǒng)改為PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及I/O分配表，繪制控制部分的PLC接線圖如下：圖4-2-4 運(yùn)料小車(chē)PLC安裝接線圖在進(jìn)行繪制輸入部分接線圖時(shí)，要對(duì)每一個(gè)輸入設(shè)備都充分了解。一般要求輸入干接點(diǎn)，即輸入電源24V由PLC自身電源提供。同時(shí)，對(duì)輸入觸點(diǎn)選擇常開(kāi)，還是常閉必須事先明確。因?yàn)槌绦蚓帉?xiě)時(shí)必須配合硬件輸入情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，要求盡量按照常規(guī)去操作。這里我們開(kāi)關(guān)、按鈕都采用了常開(kāi)，熱繼電器采用了常閉觸點(diǎn)。輸出部分的接線要根據(jù)PLC的類(lèi)型和設(shè)備所需電源進(jìn)行選擇。對(duì)使用伺服等高速場(chǎng)合要求使用晶體管型的PLC，即輸出由PLC內(nèi)部晶體管直接驅(qū)動(dòng)。

11、但在一般情況下，我們都使用繼電器類(lèi)輸出。這里我們采用串電源的繼電器輸出方式，輸出端控制220VAC線圈的接觸器。通過(guò)接觸器的吸合與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)主電路的通斷。四、注意事項(xiàng)在運(yùn)料小車(chē)接觸器實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)電路中確保兩個(gè)接觸器不同時(shí)閉合，一般采用方法即接觸器互鎖。因?yàn)镻LC程序掃描速度較快，當(dāng)輸出正轉(zhuǎn)接觸器換到反轉(zhuǎn)接觸器的過(guò)程中，正轉(zhuǎn)接觸器還未完全斷開(kāi)而反轉(zhuǎn)接觸器就已閉合，故十分容易引起兩相短路。用軟件方法也可以消除這種故障，即增加延時(shí)。在切換過(guò)程中加入足夠的延時(shí)間隔，保證沒(méi)有兩個(gè)接觸器同時(shí)吸合的瞬間。五、知識(shí)連接隨著技術(shù)不斷革新，PLC的硬件組成從開(kāi)始的單一數(shù)字量模塊逐步向多種模塊化發(fā)展。PLC模塊的組合

12、方式有箱體式和模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模塊組成當(dāng)作所有PLC的結(jié)構(gòu)方式。    這個(gè)性能含義是指某型號(hào)PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(guī)格，并各具什么特點(diǎn)。一般講，規(guī)模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類(lèi)也多、規(guī)格也多，反映它的特點(diǎn)的性能指標(biāo)也高。但模塊的功能則單一些。相反，小型PLC、檔次低的PLC模塊種類(lèi)也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。但功能則多樣些，甚至于集成為一體化模塊。  組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)，只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點(diǎn)，才能正確選用模

13、塊，完成PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和選型，以滿足控制系統(tǒng)對(duì)PLC的整體要求。  常見(jiàn)的PLC模塊有：  （1）CPU模塊：它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來(lái)體現(xiàn)。  （2）電源模塊：它為PLC運(yùn)行提供內(nèi)部工作電源，而且有的還可為輸入信號(hào)提供電源，并且具有短路、過(guò)流等多重保護(hù)功能于一體。（3）I/O模塊：它包括I/O電路，并依點(diǎn)數(shù)及電路類(lèi)型劃分為不同規(guī)格的模塊。  一般常見(jiàn)的為數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊。有些型號(hào)有專(zhuān)門(mén)的遠(yuǎn)程I/O模塊，用于模塊數(shù)量遠(yuǎn)距離的擴(kuò)充。（4）內(nèi)存模塊：它主要存儲(chǔ)