關(guān)于電氣控制的綜合實訓(xùn)

...wd......wd......wd...關(guān)于電氣控制綜合實訓(xùn)概要微處理器為根基的通用工業(yè)控制裝置PLC(ProgrammableLogicController)可編程序控制器的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便等優(yōu)點使其在廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，并且在民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的開展。隨著其不斷的開展，其功能不斷增強，更為開放，將不但是單機自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。本報告介紹了以PLC為核心，用電氣控制線路來實現(xiàn)三相異步電動機正反轉(zhuǎn)、彩燈亮滅循環(huán)控制、多種液體混合控制線路，利用電氣控制柜實現(xiàn)三相異步電動機正反轉(zhuǎn)、多個彩燈按一定的規(guī)律亮滅和實現(xiàn)多種液體按特定順序，特定比例混合，并充分?jǐn)嚢璧淖詣涌刂七^程。目錄前言第一章PLC的介紹............................................61．1PLC的基本概念與基本構(gòu)造..............................61.1.1PLC的基本概念..................................61.1.2PLC的基本構(gòu)造..................................61．2PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域..................................71.2.1PLC的特點......................................81.2.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域..................................9第二章PLC的工作原理........................................11第三章PLC程序設(shè)計...........................................133.1PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn).................................133.2S7-200的程序構(gòu)造......................................15第四章電氣控制線路...........................................164.1電動機的基本控制線路...................................164.1.1常見低壓電器元件.....................................164.2電氣控制線路的組成.....................................234.3電氣控制線路的工作原理.................................24第五章工程制作〔一〕.........................................255.1工程技能訓(xùn)練準(zhǔn)備.......................................255.1.1電氣控制柜內(nèi)電氣布置圖...................5.1.2電氣柜內(nèi)接線圖〔見附頁〕5.1.3元器件的識別記錄表...............................25.1.4元器件的測試報告表..............................25.2利用控制柜實現(xiàn)電動機起保停的控制......................285.2.1PLC控制原理圖...................................25.2.2所用元器件清單表.................................5.2.3PLC控制程序......................................第六章工程制作〔二〕多種液體混合系統(tǒng)控制.....................296．1多種液體混合機的控制要求..........................296．2多種液體混合機的流程圖〔見附頁〕..................296．3多種液體混合機的I/O分配表........................296．4多種液體混合機的控制原理圖〔見附頁〕..............296．5PLC控制程序〔見附頁〕.............................296.6調(diào)試的步驟........................................306.7多種液體混合機PLC控制調(diào)試中出現(xiàn)的問題以及解決方法.30總結(jié)............................................................31致謝............................................................32參考文獻.......................................................33前言本次實訓(xùn)通過電機的Y-△啟動控制系統(tǒng)、彩燈亮滅循環(huán)控制和多種液體混合控制線路總體方案設(shè)計、元器件選型、原理圖與安裝圖繪制、控制程序的編寫、產(chǎn)品型號及功能、產(chǎn)品質(zhì)量檢測檢驗分析、控制系統(tǒng)的組裝調(diào)試與工程完成后的評估總結(jié)報告的撰寫等完整工作過程的訓(xùn)練。通過PLC進展程序的編制和調(diào)試，設(shè)計、制作了三相異步電動機正反轉(zhuǎn)、彩燈亮滅循環(huán)和多種液體混合控制系統(tǒng)。在實訓(xùn)過程中復(fù)習(xí)并深入地了解S7-200的功能與使用，并熟練地運用到實際問題中。第一章PLC的介紹1.1PLC的基本概念與基本構(gòu)造1.1．1PLC的基本概念現(xiàn)代社會要求制造對市場需求作出迅速的反響，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器正式順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為根基的通用工業(yè)控制裝置。PLC的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的開展。PLC仍然處于不斷的開展之中，其功能不斷增強，更為開放，它不但是單機自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。PLC應(yīng)用面之廣、普及程度之高，是其他計算機控制設(shè)備無法對比的。國際電工委會在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC做了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)學(xué)運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易與使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴大其功能的原那么設(shè)計。〞從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。PLC的基本機構(gòu)PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的特殊功能模塊用來完成默寫特殊任務(wù)的。1.CPU模塊CPU模塊主要由微處理器〔CPU芯片〕和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。2.I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，它們相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5v，而PLC外部的輸入/輸出電路的電源電壓較高，例如DC24v和AC220v。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。3.編程器編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價格廉價，一般用來個小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。使用編程軟件可以在計算機屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)或線，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。4.電源PLC使用AC220v電源或DC24v電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24v電源，驅(qū)動PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域1.2.11．編程方法簡單易學(xué)梯形圖是使用最多的PLC編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天P時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。2．可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間那么更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。3.配套齊全，功能完善，適用性強PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。4.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員承受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機算機從事工業(yè)控制翻開了方便之門。5.系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC已近廣泛地應(yīng)用在很多的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，PLC的應(yīng)用范圍不斷擴大，主要有以下幾個方面：1.開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量〔Analog〕和數(shù)字量〔Digital〕之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。4.過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算〔含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算〕、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值對比，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6．通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的開展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)開展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第二章PLC的工作原理PLC作為一種特殊形式的計算機控制系統(tǒng)，是利用計算機技術(shù)對傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制〞進展"硬件軟化"的結(jié)果。但在運行方式上，PLC的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在基本性的區(qū)別。

繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運行的方式，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點〔不管是常開還是常閉、也不管其處于繼電器線路的哪個位置上〕都會立即同時動作；而PLC的軟件邏輯是通過CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，即如果一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點并不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

為了消除兩者之間由于運行方式不同而造成的這種差異，PLC在程序運行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。

1、循環(huán)掃描：PLC采用了一種不同于普通微型計算機的運行方式---循環(huán)掃描方式。因為繼電器控制中各類觸點的動作時間一般超過100ms，因此只要PLC運行整個用戶程序的時間“掃描周期〞小于100ms，其運行結(jié)果與繼電器控制就沒有什么差異。

2、建設(shè)I/O映像區(qū)：PLC在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻〔一般在掃描周期的開場或完畢〕采樣所有的輸入點，采樣結(jié)果存入RAM中一個區(qū)域〔輸入映像區(qū)〕。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法，而是先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域〔輸出映像區(qū)〕，掃描周期完畢時再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。通過建設(shè)I/O映像區(qū)，使PLC成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實際系統(tǒng)的需要。

3、特殊功能模板：由于PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題。但實際的生產(chǎn)過程對PLC提出了更多得要求：仿真量處理、死循環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、高速I/O等。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)；其它情況由于牽涉到對比的計算量和CPU運算時間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者之間通過總線接口進展聯(lián)系，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主CPU。

綜合以上所述，在完成系統(tǒng)自身初始化以后，PLC系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個階段：輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。而計算量對比大或者響應(yīng)實時性對比高的應(yīng)用那么由自帶CPU的專用模板和專用軟件來實現(xiàn)。

第三章PLC程序設(shè)計3.1PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)與個人計算機相比，PLC的硬件、軟件的體系構(gòu)造都是封閉的而不是開放的。各廠家的PLC編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達方式也不一致，有的甚至有相當(dāng)大的差異，因此各廠家的PLC互不兼容。IEC是為電子技術(shù)的所有領(lǐng)域制定全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。IEC于1994年5月公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)〔IEC61131-3〕，它由以下5局部組成：通用信息、設(shè)備預(yù)測是要求、編程語言、用戶指南和通信。其中的第三局部〔IEC61131-3〕是PLC的編程語言標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131-3是世界上第一個，也是迄今為止唯一的工業(yè)控制系統(tǒng)的編程語言標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131-3詳細地說明了句法、語義和下述5種編程語言：1.順序功能圖這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，步、轉(zhuǎn)換和動作是順序功能圖中的三種主要元件。2.梯形圖梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的技術(shù)人員掌握，特別適用于數(shù)字量邏輯控制。有時把梯形圖稱為電路或程序。梯形圖由觸電、線圈和用方框表示的功能塊組成。出點代表邏輯輸入條件，例如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的標(biāo)志位等。功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學(xué)運算等指令。3．功能快圖這是一種類似于數(shù)學(xué)邏輯電路的編程語言，有數(shù)字電路根基的很容易掌握。該程序語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非〞運算，方框被“導(dǎo)線〞連接在一起，信號從左向右流動。4．語句表S7系列PLC將指令表稱為語句表。PLC的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成指令表程序或語句表程序。語句表對比適合熟悉PLC和程序設(shè)計的經(jīng)歷豐富的程序員使用。5．構(gòu)造文本構(gòu)造文本是為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)立的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。6．編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用在S7-200的編程軟件中，用戶可以選用梯形圖、功能快圖和語句表來編程，編程軟件可以自動切換用戶程序使用的編程語言。梯形圖與繼電器電路圖的表達方式極為相似，梯形圖中輸入信號和輸與信號之間的邏輯關(guān)系一目了然，易于理解。語句表程序較難閱讀，其中的邏輯關(guān)系很難一眼看出。在設(shè)計復(fù)雜的數(shù)字量控制程序時建議使用梯形圖語言。但是語句表輸入方便快捷，還可以為每一條語句加上注釋，便于復(fù)雜程序的閱讀。在設(shè)計通信、數(shù)學(xué)運算等高級應(yīng)用程序時，建議使用語句表。梯形圖的一個網(wǎng)絡(luò)中只能有一塊獨立電路。在語句表中，幾塊獨立電路對應(yīng)的語句可以放在一個網(wǎng)絡(luò)中，但是這樣的網(wǎng)絡(luò)不能轉(zhuǎn)換為梯形圖。梯形圖程序一定能裝換為語句表。國內(nèi)很少有人使用功能快圖語言。7．SIMATIC指令集與IEC61131-3指令集STEP7-Micro/WIN編程軟件提供了兩種指令：SIMATIC指令集與IEC61131-3指令集，前者由西門子公司提供，它的某些指令不是IEC61131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令。通常SIMATIC指令的執(zhí)行時間短，可以使用梯形圖、功能快圖和語句表語言，而IEC61131-3指令集只提供前兩種語言。IEC61131-3指令集的指令較少，其中的某些指令可以承受多種數(shù)據(jù)格式。例如SIMAT-IC指令集的加法指令分為ADD_1〔整數(shù)相加〕、ADD_DI(雙字整數(shù)相加)與ADD_R〔實數(shù)相加〕等，IEC61131-3的加法指令A(yù)DD那么未作區(qū)分，而是通過檢驗數(shù)據(jù)格式，由CPU自動選擇正確的指令。因為IEC指令要檢查參數(shù)中的數(shù)據(jù)格式，可以減少程序設(shè)計中的錯誤。在IEC61131-3指令編輯器中，有些指令是SIMATIC指令集中的指令，它們作為IEC61131-3指令集的非標(biāo)準(zhǔn)擴展，在編程軟件的指令樹內(nèi)用紅色的“+〞號標(biāo)記。3.2S7-200的程序構(gòu)造S7-200CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。主程序主程序〔OB1〕是程序的主體，每一個工程都必須并且只能有一個主程序。在組程序中可以調(diào)用子程序和中斷程序。主程序通過指令控制整個應(yīng)用程序的執(zhí)行，每個掃描周期都要執(zhí)行一次主程序。STEP7-Micro/WIN的程序編輯器窗口下部的標(biāo)簽用來選擇不同的程序。因為各個程序都存放在獨立的程序塊中，個程序完畢時不需要參加無條件完畢指令或無條件返回指令。2．子程序子程序是可選的，僅在被其他程序調(diào)用時執(zhí)行。同一個子程序可以在不同的地方被屢次調(diào)用。使用子程序可以簡化程序代碼和減少掃描時間。設(shè)計得好的子程序容易移植到別的工程中去。3．中斷程序中斷程序用來及時處理與用戶程序的執(zhí)行時序無關(guān)的操作，或者不能事先預(yù)測何時發(fā)生的中斷事件。中斷程序不是由用戶程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。中斷程序是用戶編寫的。因為不能預(yù)知何時會出現(xiàn)中斷事件，所以不允許中斷程序改寫可能在其他程序中使用的存儲器。第四章電氣控制線路4.1電動機的基本控制線路4.1.1常見低壓電器元件1．熔斷器〔1〕熔斷器的用途熔斷器是一種用于短路保護的電器，它具有分段能力高，安裝體積小，使用維護方便等優(yōu)點，他還可以起到使電路與電源隔離的作用?！?〕熔斷器構(gòu)造及工作原理熔斷器主要由熔體和安裝體的熔管或熔座兩局部組成。熔體由易熔金屬鉛錫合金制成絲狀或片狀。熔管由陶瓷、絕緣剛紙或玻璃纖維制成，在熔體熔斷時兼有熄弧作用。熔斷器的熔體與被保護電路串聯(lián)。正常情況下，熔斷器的熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線；而當(dāng)電路發(fā)生短路時，熔體中流過很大的短路電流，電流產(chǎn)生的熱量到達熔體的熔點是，熔體熔斷切斷電路，到達保護目的?！?〕熔斷器的種類及型號含義常用的熔斷器有RC1A系列瓷插實熔斷器，RL1和RLS系列螺旋式熔斷器，RM7系列無填料封閉管式熔斷器，RT0系列有填料封閉管式熔斷器。此外，還有RS0系列快速熔斷器，主要用于半導(dǎo)體整流元件的短路保護。熔斷器型號含義〔4〕熔斷器的選用熔斷器在使用中應(yīng)選用恰當(dāng)。才能既保證電路正常工作又起到保護作用。熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于被保護線路的工作電壓，熔斷器額定電壓應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。熔體額定電流是指相當(dāng)長時間流過熔體而不熔斷的電流。熔體額定電流IN可以按以下幾種情況選擇：電爐和照明等點阻性負(fù)載，熔斷器可用作過載保護，IN應(yīng)稍大于或等于電路的工作電流。2〕一臺電動機IN＝〔1.5～2.5〕I′N式中I′是電動機的額定電流，這是考慮了電動機啟動電流的短時沖擊影響。3〕多太電動機不同時啟動IN＝〔1.5～2.5〕I′Nmax＋∑I′N式中I′Nmax是最大的一臺電動機的額定電流，∑I′N是其余電動機額定電流的總合?！?〕熔斷器的本卷須知1〕熔斷器的插座與插片的接觸要保持良好。如果發(fā)現(xiàn)插口處過熱或觸頭變色，那么說明插口處接觸不良，應(yīng)及時修復(fù)。2〕熔體燒斷后，應(yīng)首先查明原因，排除故障。更換熔體時，新熔體的規(guī)格與原來的要一致。3〕更換熔體或熔管時，必須把電源斷開，以防止觸電。4〕對于有指示器的熔斷器，應(yīng)經(jīng)常注意觀察。假設(shè)發(fā)現(xiàn)熔體已燒斷，應(yīng)及時更換。5〕安裝螺旋式熔斷器時，熔斷器下接線板的接線端子應(yīng)安裝在上方，并與電源線連接；連接金屬螺紋殼體的接線端子應(yīng)裝于下方，并與用電設(shè)備的導(dǎo)線相連。2．接觸器〔1〕接觸器的用途接觸器是一種自動控制電器，可用來頻繁地接通與斷開主電路，并具有低電壓釋放保護功能，能實現(xiàn)遠距離控制、接觸器是電氣傳動自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的電器。接觸器按其線圈通過的電流種類不同，可分為交流接觸器和直流接觸器，本任務(wù)只介紹交流接觸器?！?〕交流接觸器的構(gòu)造及工作原理〔b〕圖形符號1〕電磁系統(tǒng)用來操縱觸頭的閉合與分?jǐn)啵设F心、線圈和銜鐵三局部組成。當(dāng)線圈通電后，銜鐵在電磁吸力的作用下，抑制反力彈簧的拉力與鐵心吸合，帶動觸頭動作，從而接通或斷開相應(yīng)電路。當(dāng)線圈斷電述相反。交流接觸器為了減小其吸合時產(chǎn)生的振動和噪聲，在鐵心上裝設(shè)了短路環(huán)。2〕觸頭系統(tǒng)它是接觸器的執(zhí)行元件，用以接通或分?jǐn)嗨刂频碾娐罚仨毠ぷ骺煽?，接觸良好。根據(jù)用途不同，可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用以通斷電流較大的主電路，一般由三對動合觸頭組成；輔助觸頭由動合觸頭和動斷觸頭成對組成，用于通斷小電流的控制電路，常起電氣連鎖作用。3〕滅弧裝置主觸頭額定電流在10A以上的接觸器都有滅弧裝置，在斷開主電路的大電流時，迅速消滅電弧。交流接觸器通常采用電動力、縱縫和金屬柵片等方式進展滅弧。4〕交流接觸器的型號含義〔4〕交流接觸器的選用1〕選擇類型根據(jù)所控制對象的電流類型來選用交流或直流接觸器。如控制系統(tǒng)中主要是交流對象，而直流對象容量較小，也可全用交流接觸器，但觸頭的額定電流要選大些。2〕選擇觸頭的額定電壓接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。3〕選擇主觸頭的額定電流主觸頭的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電流。在頻繁啟動、制動和頻繁正反轉(zhuǎn)的場合，主觸頭的額定電流要選大一些。4〕選擇線圈電壓從人身及設(shè)備安全角度考慮，可選擇低一些。但從簡化控制線路，節(jié)省變壓器考慮，也可選用380v。線圈電壓與控制電路電壓一致。5〕接觸器的觸頭數(shù)量和種類應(yīng)滿足控制電路需要。3．熱繼電器〔1〕熱繼續(xù)電器的用途熱繼電器是用作電動機過載保護的自動電器。電動機在實際運行中，短時過載是允許的，既電動機具有一定的過載能力。但假設(shè)過載太大或時間過長、欠電壓運行或斷相運行等，都可能使電動機的電流超過額定植，這樣將引起電動機發(fā)熱，繞組溫升超過額定溫升，將損壞繞組的絕緣，縮短電動機的使用壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)龎碾妱訖C繞組。為了最大限度發(fā)揮電動機的過載能力，又能在長時間過載時切斷線路，使電動機得到保護，而采用熱繼電器作過載保護〔2〕熱繼電器的構(gòu)造熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)工作的保護電器。主要由熱元件、雙金屬片、觸頭、動作機構(gòu)復(fù)位按鈕和整定電流裝置等局部組成。雙金屬片是由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片輾壓而成，受熱后膨脹系數(shù)較高的主動片將向膨脹系數(shù)較小的被動片彎曲。〔3〕熱繼電器的工作原理熱繼電器的熱元件串接在電動機定子繞組中，繞組電流即位流過熱元件的電流，常閉觸電串接在控制電路中。當(dāng)電動機正常工作時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但缺乏以使其觸電動作。當(dāng)過載時，流過熱元件的電流增大，其產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片產(chǎn)生的彎曲位移增大，從而推動導(dǎo)板，帶動溫度補償雙金屬片和與之相連的動作機構(gòu)使熱繼電器觸點動作，切斷了電動機的控制電路?！?〕熱繼電器型號含義〔5〕熱繼電器的選用熱繼電器由于其熱慣性，當(dāng)電路短路時不能立即動作切斷電路，因此，不能用作短路保護。同理，當(dāng)電動機處于重復(fù)短時工作時，亦不適宜用熱繼電器作其過載保護，而應(yīng)選擇能及時反響電動機升溫變化的溫度熱繼電器作為過載保護。對于Y連接的電動機選擇兩相或三相構(gòu)造式的熱繼電器均可；而對于△連接的電動機，那么應(yīng)選擇三相帶缺相保護的熱繼電器。熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。所謂整定電流是指長期通過發(fā)熱元件而不會動作的最大電流。電流超過整定電流20％時，熱繼電器應(yīng)在20min內(nèi)動作，超過的數(shù)值越大。那么發(fā)生動作的時間越短。整定電流的大小在一定范圍內(nèi)可以通過旋轉(zhuǎn)凸輪來調(diào)節(jié)。選用熱繼電器時應(yīng)取其整定電流等于電動機的額定電流。4．按鈕〔1〕按鈕的用途按鈕是一種手動且可以自動復(fù)位的主令電器。它適用于交流電壓500v或直流電壓440v、電流為5A及以下的電路中。一般情況下它不直接操縱主電路的通斷，而是在控制電路中發(fā)出啟動或停頓等指令，以控制接觸器、繼電器等電器的接通或斷開，再由它們?nèi)ソ油ɑ驍嚅_主電路。另外，也可用于電氣連鎖等線路中?！?〕按鈕的構(gòu)造按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式動觸點、靜觸點和外殼等組成。按鈕根據(jù)觸點構(gòu)造的不同，分為常閉按鈕、常開按鈕和復(fù)位按鈕?！?〕按鈕的工作原理1〕常開按鈕手指未按下時，觸頭是斷開的，當(dāng)手指按下按鈕帽時，觸頭被接通，而手指松開后，觸頭在復(fù)位彈簧作用下返回原位而斷開。常開按鈕在控制電路中常用作啟動按鈕，其觸頭稱為常開觸點或動合觸點。2〕常閉按鈕手指未按下時，觸頭是閉合的，當(dāng)手指按下時，觸頭被斷開，而手指松開后，觸頭在復(fù)位彈簧作用下恢復(fù)閉合。常閉按鈕在控制電路中常用作停頓按鈕，其觸頭稱為常閉觸點或動斷觸點。3〕復(fù)合按鈕當(dāng)手指未按下時，常閉觸頭是閉合的，常開出頭是斷開的；當(dāng)手指按下時，先斷開常閉觸點，后接通常開觸點，而手指松開后，觸頭在復(fù)位彈簧作用下全部復(fù)位。復(fù)位按鈕在控制電路中常用語電氣連鎖?！?〕按鈕的型號含義〔5〕按鈕的選用按鈕的選擇主要依據(jù)是使用場合、觸點數(shù)和顏色等。通常選用交流額定電壓500V，允許持續(xù)電流5A的按鈕。按鈕的顏色有紅、綠、黑、黃以及白、藍等幾種，供不同場合選用。全國統(tǒng)一設(shè)計的按鈕新型號為LA25系列，其他常用的有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20等系列。為了便于識別各個按鈕的作用，防止誤操作，通常在按鈕帽上做出不同標(biāo)記或涂上不同的顏色。例如：蘑菇形按鈕表示急停；一般紅色表示停頓按鈕；綠色表示啟動按鈕。按鈕必須有金屬的防護擋圈，且擋圈必須高于按鈕帽，這樣可以防止意外觸動按鈕帽時產(chǎn)生誤動作。6．?dāng)嗦菲鳌?〕斷路器的用途斷路器又稱自動空氣開關(guān)或低壓斷路器。它集控制和多種保護功能于一體，在正常情況下可用于不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐罚划?dāng)電路中發(fā)生短路、過載和失壓等故障時，能自動切斷故障電路，保護線路和電氣設(shè)備。斷路器具有操作安全、安裝使用方便、工作可靠、動作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰^高、兼作多種保護、動作后不需要更換元件等優(yōu)點，因此得到廣泛應(yīng)用?！?〕斷路器的構(gòu)造它們主要由動觸頭、靜觸頭、滅弧裝置、操作機構(gòu)、熱脫扣器、電磁脫扣器及外殼等局部組成。〔3〕斷路器的工作原理斷路器有三組主觸頭，使用時串聯(lián)在被控制的三相電路中，按下接通按鈕時，外力使鎖扣抑制反作用彈簧的反力，將固定在鎖扣上面的動觸頭與靜觸頭閉合，并由鎖扣鎖住搭鉤使勁、靜觸頭保持閉合，開關(guān)處于接通狀態(tài)。1〕熱脫扣器作過載保護當(dāng)線路發(fā)生過載時，過載電流流過熱元件產(chǎn)生一定的熱量，使雙金屬片受熱向上彎曲，通過杠桿推動搭鉤與鎖扣脫開，在反作用彈簧的推動下，動、靜觸頭分開，從而切斷電路，使線路或用電設(shè)備不致因過載而燒壞。整定電流的大小由電流調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。2〕電磁脫扣器作短路保護當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，短路電流超過電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流，電磁脫扣器產(chǎn)生足夠大的吸力將銜鐵吸合，通過杠桿推動搭鉤與鎖扣分開，從而切斷電路實現(xiàn)短路保護。瞬時脫扣整定電流調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，出廠時，電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流一般整定為10IN〔3〕欠壓脫扣器作零壓和欠壓保護欠壓脫扣器的動作過程與電磁脫扣器恰好相反。當(dāng)線路上的壓消失或下降到某一數(shù)值時，欠壓脫扣的吸力消失或減小到缺乏以抑制拉力彈簧的拉力是，銜鐵在拉力彈簧的作用下撞擊杠桿，將搭鉤頂開，使觸頭分?jǐn)?。由此也可看出，具有欠壓脫扣的斷路器，在欠壓脫扣器兩端無電壓或電壓過低時，不能接通電路。需要手動分?jǐn)嚯娐窌r，按下分?jǐn)喟粹o即可?！?〕斷路器的選用1〕斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路正常工作電壓和電流。2〕熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制的電動機額定電流或負(fù)載額定電流相等。3〕電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應(yīng)大于負(fù)載電流正常工作時的尖峰電流。4)極限分?jǐn)嗄芰?yīng)不小于線路中最搭短路電流。5．中間繼電器中間繼電器的特點是觸點數(shù)較多〔4對以上〕，觸點電流容量較大〔5～10A〕動作靈敏〔動作時間不大于0.05s〕。主要用途是當(dāng)其他低壓電氣的觸點數(shù)量或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來增加它們的觸點數(shù)量或觸點容量，起到中間信號的裝換和放大作用。常用的中間繼電器有JZ7、JZ8等系列，其構(gòu)造和外型與小型交流接觸器相似。其圖形符號與交流接觸器的差異在于沒有主觸點，文字符號為KA。常用低壓電氣元器件的圖形符號及文字符號4.2電氣控制線路的組成電氣控制線路由交流電源L1、L2、L3經(jīng)電源開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器KH的熱元件到電動機M，構(gòu)成主電路局部，它流過的電流較大；由啟動按鈕SB2、停頓按鈕SB1、接觸器KM的線圈和常開輔助觸點、熱繼電器KH的動斷觸點和熔斷器FU2構(gòu)成控制電路局部，它流過的電流較小。主電路是電氣控制線路中大電流通過的局部。主電路中三相導(dǎo)線相序從上到下或右方，并用L1、L2、L3及N標(biāo)記；輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路和保護電路，是小電流通過的局部。通常將主電路畫在控制電路上方或左方。無論是主電路還是輔助電路，個電器元件一般應(yīng)按動作順序從上到下、從左到右依次排列，電路可采用水平布置。電氣元件的觸點通常按沒有通電或不受外力作用的正常狀態(tài)畫出。同一電器的各個部件〔如接觸器的線圈和觸點〕，分別畫在各自所屬的電路中。為方便識別，同一電氣的各個部件均以一樣的文字符號表示。4.3電氣控制線路的工作原理電動機啟動時，合上電源開關(guān)QS按下啟動按鈕SB2，接觸器KM線圈通電吸合，其主觸點閉合，電動機定子繞組接通三相電源啟動運轉(zhuǎn)。同時，與按鈕SB2并聯(lián)的接觸器KM的常開輔助觸點閉合。當(dāng)松開SB2時，KM線圈通過自身常開輔助觸點任保持通電狀態(tài)，從而使電動機保持連續(xù)運行。這種依靠電器自身觸點保持其線圈通電狀態(tài)的電路，稱為自鎖電路，該觸點那么稱為自鎖觸點。電動機需停轉(zhuǎn)時，可按下停頓按鈕SB1，接觸器K