可編程序控制器 在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用

第8章

可編程序控制器在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可編程序控制器不僅廣泛地應(yīng)用在各種工業(yè)部門(mén)，而且擴(kuò)展到了樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。8.1可編程序控制器控制系統(tǒng)

設(shè)計(jì)的基本步驟8.1.1被控系統(tǒng)的分析對(duì)被控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集、分析一切與被控對(duì)象相關(guān)的工藝、機(jī)械和電氣等方面的資料。明確實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制各種功能和要求。

功能和要求被控系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境，系統(tǒng)機(jī)械、液壓、電氣和儀表等組成設(shè)備各自的作用和相互的關(guān)系；系統(tǒng)機(jī)械和電氣等部件實(shí)現(xiàn)具體功能的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、驅(qū)動(dòng)要求（如驅(qū)動(dòng)電壓、電流等）和保護(hù)措施等；被控對(duì)象的參數(shù)（如壓力、溫度等）；系統(tǒng)采用的操作方式（手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單步等）；人機(jī)接口和監(jiān)控的方式。PLC在系統(tǒng)中的控制作用PLC在系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)的具體控制作用；PLC實(shí)現(xiàn)控制功能所需的接口信號(hào)（哪些信號(hào)應(yīng)從受控對(duì)象輸入到PLC，哪些信號(hào)需從PLC輸出到受控對(duì)象；信號(hào)是開(kāi)關(guān)量還是模擬量；信號(hào)的數(shù)量；PLC與計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備的相互關(guān)系等。8.1.2可編程序控制器系統(tǒng)的

硬件設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的可靠性；保證完成控制功能；添加自檢、報(bào)警等功能，使系統(tǒng)功能更為完善；考慮系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性等因素。選擇PLC的輸入、輸出元件選擇合適的輸入元件對(duì)系統(tǒng)的控制命令和被控制對(duì)象的參數(shù)等信號(hào)進(jìn)行采集。例如，按鈕、行程開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)、光電管開(kāi)關(guān)、傳感器和變送器等。選擇輸出元件以驅(qū)動(dòng)受控對(duì)象和指示設(shè)備等進(jìn)行工作。例如，繼電器線(xiàn)圈、電磁閥線(xiàn)圈、抱閘、風(fēng)機(jī)、指示燈等。2.選擇PLC型號(hào)及其硬件配置根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)要求的復(fù)雜程度、控制精度、存儲(chǔ)器容量、I/O點(diǎn)數(shù)、電氣性能指標(biāo)及特殊功能等因素進(jìn)行選擇。PLC的擴(kuò)展模塊（I/O模塊和專(zhuān)用功能模塊）的型號(hào)、數(shù)量等硬件配置則根據(jù)PLC輸入、輸出量的類(lèi)型和數(shù)量以及特殊功能要求進(jìn)行選擇。注意I/O的驅(qū)動(dòng)能力；硬件配置上需要保證一定的冗余，便于控制系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)展，但要注意系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比，避免大材小用。例如，接口模塊在滿(mǎn)足輸入信號(hào)采集和輸出驅(qū)動(dòng)的情況下，還需要保留一些空閑的點(diǎn)數(shù)備用。3.分配輸入、輸出點(diǎn)給各種輸入、輸出（I/O）信號(hào)分配接口模塊的接線(xiàn)端子，從而也明確輸入、輸出繼電器的元件號(hào)（元件號(hào)與它們對(duì)應(yīng)的I/O信號(hào)所接的接線(xiàn)端子編號(hào)一致）。列出I/O信號(hào)表，標(biāo)明各信號(hào)的名稱(chēng)、代號(hào)和分配的元件號(hào)。4.外設(shè)的選擇根據(jù)功能的要求，選擇PLC的其他外部設(shè)備。例如，打印機(jī)、編程器等。5.畫(huà)出硬件接線(xiàn)圖畫(huà)出PLC的外部硬件接線(xiàn)圖以及其他電氣部分原理圖、接線(xiàn)圖和安裝圖紙等。8.1.3可編程序控制器系統(tǒng)

的軟件設(shè)計(jì)主要包括：參數(shù)表的定義繪制程序框圖程序的編寫(xiě)調(diào)試編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)8.1.4現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試通常先調(diào)試各個(gè)功能模塊，最后進(jìn)行系統(tǒng)整體調(diào)試。對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)修改程序，調(diào)整硬件接線(xiàn)，甚至重新選擇部分元件等手段進(jìn)行解決，從而最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制要求。8.1.5編寫(xiě)技術(shù)文檔根據(jù)整個(gè)設(shè)計(jì)的要求和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，整理出完整的技術(shù)文檔，便于系統(tǒng)的維修和改造。技術(shù)文檔主要包括：使用說(shuō)服書(shū)電氣原理圖元件明細(xì)表程序清單PLC的編程元件參數(shù)表等。8.2可編程序控制器

在電機(jī)控制中的應(yīng)用鼠籠式電動(dòng)機(jī)Y-D降壓起動(dòng)控制Y-D降壓起動(dòng)控制，要求在起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)采用Y形接法，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一定值時(shí)，再將其換成D接法。PLC控制的Y-D降壓起動(dòng)系統(tǒng)

的控制電路接線(xiàn)圖

元件分配表輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)輔助元件元件號(hào)起動(dòng)按鈕SB1I0.0主電路線(xiàn)圈KM1Q0.1定時(shí)器：定時(shí)5秒T37停止按鈕SB2I0.1Y形啟動(dòng)線(xiàn)圈KM2Q0.2D形運(yùn)行線(xiàn)圈KM3Q0.3采用順序功能圖法設(shè)計(jì)的梯形圖程序

8.2.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.調(diào)速方法改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速的方法改變磁極對(duì)數(shù)p的變極調(diào)速改變供電電源的頻率f1的變頻調(diào)速2.基于PLC的變頻調(diào)速（1）變頻器變頻調(diào)速需要采用專(zhuān)門(mén)的變頻設(shè)備。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要采用交－直－交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、濾波、逆變和控制4個(gè)部分組成。變頻器的控制方式V/F=常數(shù)的正弦脈寬調(diào)制電壓空間矢量控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制矩陣式交－交控制方式V/F=常數(shù)的正弦脈寬調(diào)制特點(diǎn)：控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿(mǎn)足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線(xiàn)會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。電壓空間矢量控制方式以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以?xún)?nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，可以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒(méi)有得到根本改善。矢量控制方式矢量控制變頻調(diào)速是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。直接轉(zhuǎn)矩控制方式直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。矩陣式交－交控制方式該方式省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)的實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（2）PLC＋變頻器的調(diào)速方案PLC對(duì)變頻器通常采用兩種方式進(jìn)行控制：開(kāi)關(guān)量＋模擬量方式串口通訊方式開(kāi)關(guān)量＋模擬量方式利用PLC的開(kāi)關(guān)量和模擬量接口模塊與變頻器相聯(lián)，按照變頻器的工作方式產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率。串口通訊方式利用RS-232或RS-485串口，只需一根雙芯屏蔽電纜就可更改控制功能，通過(guò)串行接口設(shè)置和修改變頻器的參數(shù)還可以連續(xù)對(duì)變頻器的特性進(jìn)行監(jiān)視和控制。8.2.3步進(jìn)電機(jī)的控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的同步電動(dòng)機(jī)，它將輸入電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)位移或角位移，其位移量與脈沖的個(gè)數(shù)成正比，線(xiàn)速度或轉(zhuǎn)速與脈沖的頻率成正比，通過(guò)改變脈沖的順序來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。借助于PLC的集成脈沖輸出，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)的位置控制。PLC控制步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖

8.3可編程序控制器在機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用8.3.1車(chē)床控制1.硬件接線(xiàn)圖2.元件分配表

輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)輔助元件元件號(hào)M1停止按鈕SB1I0.0線(xiàn)圈KM1Q0.0定時(shí)器：10秒T37M1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB2I0.1線(xiàn)圈KM2Q0.1定時(shí)器：10秒T38M1正向起動(dòng)按鈕SB3I0.2線(xiàn)圈KM3Q0.2位存儲(chǔ)器M0.1M1反向起動(dòng)按鈕SB4I0.3線(xiàn)圈KM4Q0.3位存儲(chǔ)器M0.2M2停止按鈕SB5I0.4線(xiàn)圈KM5Q0.4位存儲(chǔ)器M0.3M2起動(dòng)按鈕SB6I0.5線(xiàn)圈KAQ1.0位存儲(chǔ)器M0.4速度繼電器KSF觸頭I0.6速度繼電器KSR觸頭I0.7行程開(kāi)關(guān)SQI1.03.梯形圖程序設(shè)計(jì)8.3.2銑、鏜床控制采取基于PLC的C650臥式車(chē)床控制設(shè)計(jì)的思路，在不改變主電路的基礎(chǔ)上，對(duì)XA6132銑床和T68鏜床的電氣控制電路進(jìn)行調(diào)整，采用西門(mén)子的CPU226進(jìn)行控制。XA6132銑床輸入、輸出元件分配表輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)主軸電機(jī)M2控制：主軸電機(jī)M2方向選擇開(kāi)關(guān)SA4I0.0正轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM1Q0.4M2停止按鈕SB1I0.1反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM2Q0.5M2停止按鈕SB2I0.2M2中間繼電器線(xiàn)圈KA1Q0.6M2起動(dòng)按鈕SB3I0.3制動(dòng)電磁摩擦離合器線(xiàn)圈YBQ0.0M2起動(dòng)按鈕SB4I0.4主軸變速行程開(kāi)關(guān)SQ5I0.5

輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)工作臺(tái)進(jìn)給控制：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA3I0.6左/前/下向進(jìn)給線(xiàn)圈KM3Q0.7行程開(kāi)關(guān)SQ1I0.7右/后/上向進(jìn)給線(xiàn)圈KM4Q1.0行程開(kāi)關(guān)SQ2I1.0中間繼電器KA2Q1.1行程開(kāi)關(guān)SQ3I1.1進(jìn)給離合器YC1Q0.1行程開(kāi)關(guān)SQ4I1.2快移離合器YC2Q0.2快速移動(dòng)按鈕SB5I1.3快速移動(dòng)按鈕SB6I1.4變速?zèng)_動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ6I1.5其它控制：冷卻泵旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1I1.6冷卻泵中間繼電器線(xiàn)圈KA3Q1.2主軸上刀制動(dòng)開(kāi)關(guān)SA2I1.7T68鏜床輸入、輸出元件分配表

輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)主電機(jī)M1控制：正向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3I0.0正轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM1Q0.0反向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4I0.1反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM2Q0.1高/低速正向控制按鈕SB2I0.2三角形連接線(xiàn)圈KM3Q0.2高/低速反向控制按鈕SB5I0.3中間繼電器KAQ0.3高低速轉(zhuǎn)換限位開(kāi)關(guān)SQ1I0.4制動(dòng)電磁摩擦離合器線(xiàn)圈YBQ0.4停止按鈕SB1I0.5高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制線(xiàn)圈KM4Q0.5變速?zèng)_動(dòng)控制限位開(kāi)關(guān)SQ2I0.6高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制KM5線(xiàn)圈Q0.6M2快速移動(dòng)控制：正轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ5I0.7正轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM6Q0.7反轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ6I1.0反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈KM7Q1.0注意XA6132銑床和T68鏜床的PLC控制電路中，各種輸入、輸出量均為開(kāi)關(guān)量，可直接接到PLC的開(kāi)關(guān)量I/O口上。XA6132銑床的控制電路中有直流和交流元件，在PLC輸出端要分開(kāi)連接；T68鏜床的兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)SQ3和SQ4直接串聯(lián)在PLC輸出模塊的電源和公共端COM間，實(shí)現(xiàn)主軸箱、工作臺(tái)與主軸機(jī)動(dòng)進(jìn)給的互鎖功能。8.4可編程序控制器在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用8.4.1機(jī)械手控制機(jī)械手是模擬人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)、抓舉和裝配等操作。它可將操作人員從繁重、單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，極大地提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，特別是在高溫、危險(xiǎn)、有害的惡劣環(huán)境中。機(jī)械手的組成和結(jié)構(gòu)機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置所組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械手的主體部分，主要包括手部、手腕、手臂、立柱、行走機(jī)構(gòu)和機(jī)座等。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，常用的有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等?？刂葡到y(tǒng)是機(jī)械手的核心部分，它支配機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)行，記憶給予機(jī)械手的指令信息，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)，對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視；位置檢測(cè)裝置主要用于控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，再通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到所需的精度控制。機(jī)械手動(dòng)作原理圖控制要求機(jī)械手將A處的工件搬運(yùn)到B處的操作過(guò)程圖機(jī)械手共有6個(gè)動(dòng)作：上升/下降；左行/右行；夾緊/放松。機(jī)械手的動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)；汽缸由相應(yīng)的電磁閥進(jìn)行控制。說(shuō)明上升/下降、左行/右行4個(gè)動(dòng)作——分別由單獨(dú)的電磁閥控制；夾緊/放松動(dòng)作——由一個(gè)電磁閥控制。電磁閥線(xiàn)圈通電，機(jī)械手夾緊；反之，機(jī)械手放松。各個(gè)動(dòng)作的起動(dòng)和停止由相應(yīng)的按鈕和限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。機(jī)械手的操作方式手動(dòng)；自動(dòng)。自動(dòng)操作方式分為：步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作。機(jī)械手的操作方式通過(guò)按鈕進(jìn)行選擇。手動(dòng)操作利用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行單獨(dú)控制。步進(jìn)操作方式下，每按一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止；單周期操作是在按下起動(dòng)按鈕后，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)搬運(yùn)周期后停止；連續(xù)操作為按下起動(dòng)按鈕后，機(jī)械手自動(dòng)不間斷的重復(fù)完成搬運(yùn)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手完成當(dāng)次搬運(yùn)，回到原位自動(dòng)停止。自動(dòng)操作方式2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用西門(mén)子的CPU226構(gòu)成PLC控制電路。機(jī)械手控制系統(tǒng)共使用了15個(gè)輸入點(diǎn)，各輸入元件均采用其常開(kāi)觸點(diǎn)與PLC相連；輸出點(diǎn)除驅(qū)動(dòng)5個(gè)電磁閥外，還設(shè)置了一些指示燈。例如：操作方式指示燈，當(dāng)這4個(gè)指示燈均不點(diǎn)亮?xí)r，為停止?fàn)顟B(tài)。元件分配表

輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)手動(dòng)操作選擇按鈕SB1I0.0上升電磁閥YV1Q0.0步進(jìn)操作選擇按鈕SB2I0.1下降電磁閥YV2Q0.1單周期操作選擇按鈕SB3I0.2左行電磁閥YV3Q0.2連續(xù)操作選擇按鈕SB4I0.3右行電磁閥YV4Q0.3起動(dòng)按鈕SB5I0.4夾緊電磁閥YV5Q0.4停止按鈕SB6I0.5手動(dòng)操作指示燈Q1.0上升按鈕（手動(dòng)）SB7I0.6步進(jìn)操作指示燈Q1.1下降按鈕（手動(dòng)）SB8I0.7單周期操作指示燈Q1.2左行按鈕（手動(dòng)）SB9I1.0連續(xù)操作指示燈Q1.3右行按鈕（手動(dòng)）SB10I1.1原點(diǎn)指示Q1.4夾緊（手動(dòng)）開(kāi)關(guān)QS1I1.2上限位開(kāi)關(guān)SQ1I1.3下限位開(kāi)關(guān)SQ2I1.4左限位開(kāi)關(guān)SQ3I1.5右限位開(kāi)關(guān)SQ4I1.63.程序設(shè)計(jì)主程序手動(dòng)操作子程序

連續(xù)操作子程序

8.4.2模擬量采集在生產(chǎn)、生活的各種領(lǐng)域中，通常需要對(duì)溫度、壓力、流量、重量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行處理和控制。PLC利用模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。在生產(chǎn)中，溫度是最常見(jiàn)的一種模擬量信號(hào)，PLC廠商專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)了相應(yīng)的熱電阻、熱電偶模塊。系統(tǒng)構(gòu)成溫度采集系統(tǒng)由CPU224、模擬量擴(kuò)展模塊EM235和PT100溫度傳感器構(gòu)成。EM235的A輸入端采集PT100的端電壓信號(hào)。將A端的量程設(shè)為0～10V的單極性電壓。其它未使用的三個(gè)模塊量輸入端（B+/B-，C+/C-和D+/D-）短路。PT100——鉑電阻溫度傳感器，適用于測(cè)量-60oC到400oC之間的溫度。在0oC時(shí)的電阻值為100Ω，隨著溫度的變化，電阻呈線(xiàn)性變化，約為0.4Ω/oC。EM235——是西門(mén)子公司生產(chǎn)的輸出模擬量擴(kuò)展模塊（4路模擬量輸入和2路模擬量輸出），具有12位的分辨率和多種輸入/輸出范圍，能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連。EM235通過(guò)總線(xiàn)連接電纜與CPU互相連接，并利用CPU的24V直流給EM235供電。說(shuō)明為了把PT100的隨溫度變化的電阻轉(zhuǎn)換成電壓，EM235的模擬量輸出端Io輸出12.5mA恒電流（設(shè)置AQW0＝20000）供給PT100傳感器。在A+/A-端產(chǎn)生5mV/oC的線(xiàn)性輸入電壓。EM235把這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)程序周期性的讀這些數(shù)字量，并利用公式計(jì)算出溫度值：T＝（溫度數(shù)字量－偏置量oC）/1oC數(shù)字量oC偏置量是在oC時(shí)測(cè)量出來(lái)的數(shù)字量。采集到的溫度數(shù)字量被存儲(chǔ)在AIW0中；由于10V對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為32000在oC時(shí)，PT端電壓的值為：4000（100Ω×0.0125A×32000/10V）1oC數(shù)字量——溫度每升高1oC的數(shù)字量，其值為16（0.005V×32000/10V）。程序設(shè)計(jì)特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器SM0.1只在首次掃描時(shí)為1，用于引導(dǎo)程序的初始化。程序通過(guò)傳送指令MOVW將1oC數(shù)字量16存儲(chǔ)在VW100中，將oC偏置量4000存儲(chǔ)在VW102中，同時(shí)還將20000寫(xiě)入AQW0，使EM235產(chǎn)生12.5mA輸出；通過(guò)MOVD將VD100雙字清零，用于存儲(chǔ)溫度計(jì)算中除法的結(jié)果。梯形圖程序

如果模擬信號(hào)直接來(lái)源于電壓或電流變送器8.4.3PLC在樓宇自動(dòng)化和家用電器中的應(yīng)用由于PLC優(yōu)良的性能特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)、樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。高塔供水（1）控制要求以某生活小區(qū)供水為例，生活水塔高50米，由泵站中額定電壓為380V的三臺(tái)水泵為其供水。水塔內(nèi)正常水位的控制由安裝在水箱內(nèi)的上、下液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)定水位的變化為2米。水位的檢測(cè)也可采用液位繼電器、液位變送器等液位測(cè)量?jī)x器。水泵電機(jī)控制要求：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子繞組為D連接，采用Y-D降壓起動(dòng)，降壓起動(dòng)到全壓運(yùn)行的轉(zhuǎn)換時(shí)間為5秒。三臺(tái)電機(jī)需要錯(cuò)開(kāi)時(shí)間起動(dòng)，一臺(tái)電機(jī)全壓運(yùn)行10秒后，下一臺(tái)電機(jī)才能開(kāi)始起動(dòng)。電機(jī)有過(guò)載保護(hù)。采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)方式是由操作者分別起動(dòng)每臺(tái)水泵機(jī)組；自動(dòng)方式下，水泵的起、停控制由液位開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制。正常情況下，兩臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)備用，為防止備用泵的長(zhǎng)期閑置，操作臺(tái)上用按鈕任意切換。任一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障，備用機(jī)應(yīng)立即投入運(yùn)行?？刂婆_(tái)上應(yīng)能對(duì)水泵的狀態(tài)及液位等信號(hào)進(jìn)行顯示。 （2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)M1～M3為水泵電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)用3個(gè)接觸器分別控制電源、Y起動(dòng)和D運(yùn)行；FR1～FR3為三臺(tái)電機(jī)過(guò)載保護(hù)的熱繼電器。系統(tǒng)采用在水泵出口處設(shè)置壓力繼電器SP1～SP3的手段，檢測(cè)電機(jī)是否工作正常。主電路

元件分配表

輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)1M備用按鈕SB1I0.0KM1線(xiàn)圈Q0.02M備用按鈕SB2I0.1KM2線(xiàn)圈Q0.13M備用按鈕SB3I0.2KM3線(xiàn)圈Q0.21M手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB4I0.3KM4線(xiàn)圈Q0.32M手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB5I0.4KM5線(xiàn)圈Q0.43M手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB6I0.5KM6線(xiàn)圈Q0.5選擇開(kāi)關(guān)：手動(dòng)方式I0.6KM7線(xiàn)圈Q0.6選擇開(kāi)關(guān)：自動(dòng)方式I0.7KM8線(xiàn)圈Q0.7輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)1M熱繼電器觸點(diǎn)I1.0KM9線(xiàn)圈Q2.02M熱繼電器觸點(diǎn)I1.11＃備用指示燈Q1.03M熱繼電器觸點(diǎn)I1.22＃備用指示燈Q1.1水位上限液位開(kāi)關(guān)Q1I1.33＃備用指示燈Q1.2水位上限液位開(kāi)關(guān)Q2I1.4水位上限報(bào)警燈Q1.3壓力繼電器SP1I1.5水位下限報(bào)警燈Q1.4壓力繼電器SP2I1.61＃故障指示燈Q1.5壓力繼電器SP3I1.72＃故障指示燈Q1.61＃泵停止按鈕SB7I2.03＃故障指示燈Q1.72＃泵停止按鈕SB8I2.13＃泵停止按鈕SB9I2.2總停止按鈕SB0I2.3（3）程序設(shè)計(jì)1）備用機(jī)組選擇及水泵機(jī)組的起動(dòng)PLC首次啟動(dòng)時(shí)，首先選擇備用機(jī)組；在運(yùn)行過(guò)程中，也可通過(guò)按鈕改變備用機(jī)組。在自動(dòng)工作方式下，水泵機(jī)組采用聯(lián)動(dòng)方式。根據(jù)選擇的備用機(jī)組，首先起動(dòng)備用機(jī)組的后一臺(tái)機(jī)組。例如，如果選擇了2＃機(jī)組備用，則在水箱內(nèi)水位過(guò)低造成下液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，首先起動(dòng)3＃機(jī)組。PLC接通線(xiàn)圈KM8選擇Y形連接，然后接通線(xiàn)圈KM7接通3＃機(jī)組的電機(jī)M3，5秒后，斷開(kāi)線(xiàn)圈KM8后接通線(xiàn)圈KM9，電機(jī)切換為D運(yùn)行。經(jīng)過(guò)10秒后，再采用同樣的過(guò)程起動(dòng)1＃機(jī)組。其中，使用PLC內(nèi)部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)5秒和10秒的功能。如果3＃機(jī)組備用，則先起動(dòng)1＃機(jī)組，再起動(dòng)2＃機(jī)組。注意備用機(jī)組發(fā)生改變時(shí)，首先判斷該水泵機(jī)組是否運(yùn)行，如果正在運(yùn)行，則先停止該機(jī)組電機(jī)，進(jìn)入備用狀態(tài)，10秒后再啟動(dòng)原先的備用機(jī)組工作。反之，只記錄所選備用機(jī)組，等待下液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)按前述聯(lián)運(yùn)方式起動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)水箱內(nèi)水位升高造成上液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作或者按下總停止按鈕時(shí)，各機(jī)組停止工作。程序流程圖

2）故障的檢測(cè)及處理在任何一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，立即停止該機(jī)組的運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行聲、光報(bào)警，然后使備用機(jī)組自動(dòng)投入運(yùn)行。水泵機(jī)組故障主要有兩種情況：當(dāng)某機(jī)組運(yùn)行后，水泵出水壓力很低，表明機(jī)組存在各種機(jī)械或電氣故障，使水泵不能正常工作。系統(tǒng)在機(jī)組出水管處裝設(shè)壓力繼電器，通過(guò)其動(dòng)作壓力和管路壓力的比較來(lái)檢測(cè)是否存在故障；水泵電機(jī)過(guò)載運(yùn)行。針對(duì)電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷工作或由于缺相引起的過(guò)載現(xiàn)象，采用熱繼電器進(jìn)行檢測(cè)。3）工作方式的切換手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一個(gè)用動(dòng)觸點(diǎn)完成兩種工作方式切換的開(kāi)關(guān)，保證了只能選擇其中一種工作方式。在進(jìn)行工作方式的切換操作時(shí)，要求首先按下總停止按鈕SB0，然后進(jìn)行工作方式的選擇。手動(dòng)狀態(tài)下，通過(guò)手動(dòng)起動(dòng)和停止控制按鈕（SB4～SB9）分別對(duì)各個(gè)水泵機(jī)組進(jìn)行單獨(dú)控制。手動(dòng)方式通常用于系統(tǒng)的調(diào)試。無(wú)塔供水最基本的方式是直接利用水泵加壓供水。與高塔供水情況相同，在用水量大時(shí)電機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，而在用水量小時(shí)則會(huì)停機(jī)或切換到空運(yùn)行狀態(tài)，這種情況一方面需要消耗大量的電能，造成能量的浪費(fèi)；另一方面，管網(wǎng)壓力的波動(dòng)也會(huì)很大，容易出現(xiàn)管網(wǎng)失壓或爆管事故。2.無(wú)塔供水基于PLC的變頻調(diào)速恒壓控制的無(wú)塔供水系統(tǒng)成為現(xiàn)代供水控制系統(tǒng)的主要方式，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研和民用等領(lǐng)域。無(wú)塔供水系統(tǒng)利用PLC、傳感器、電氣控制設(shè)備、變頻器及水泵機(jī)組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC根據(jù)給定的壓力信號(hào)和檢測(cè)到的供水管網(wǎng)壓力反饋信號(hào)，通過(guò)模糊控制或PID控制等處理，控制變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使供水管網(wǎng)用戶(hù)段不管用水量的大小，均保持管網(wǎng)水壓基本恒定。無(wú)塔供水系統(tǒng)既可滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)水的需求，又減小了電能的浪費(fèi)，具有自動(dòng)化程度高、高效節(jié)能、安全衛(wèi)生、維護(hù)方便等特點(diǎn)，還極大地改善環(huán)境污染。同時(shí)，由于用變頻器驅(qū)動(dòng)的交流異步電動(dòng)機(jī)能夠快速平穩(wěn)的進(jìn)行調(diào)