2.1 电动机单向控制

《2.1 电动机单向控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.1 电动机单向控制（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、项目二 电动机控制2.1 三相异步电动机单向运转控制学习目标（1）深入理解 PLC的程序执行过程和扫描工作方式，从而掌握 PLC的工作原理。（2）认识西门子 S7200系列 PLC软元件，明确内部继电器的分类与编号，学会使用输入、输出继电器。（3）学会分析系统控制要求及分配 I/O点，能正确编写三相异步电动机单向运转控制系统的梯形图、线路图（4）学会使用 STEP-MICROWIN编程软件输入梯形图程序、阅读指令表。（5）独立完成三相异步电动机单向运转控制系统的连接、运行、调试。设备和器件任务所需要实训设备和器件见表 2-1。表 2-1 实训设备和器件明细表名称 型号或规格 数量XK-PLC2

2、 型可编程序控制器实训装置 S7-226CN 一台计算机 带西门子编程软件、PLC 通讯电缆 一台电机自动控制实验板 一块跨接线 若干内容及要求本项目的任务是安装与调试三相异步电动机单向运转 PLC 控制系统。项目示意图如下图 2-1 所示。图 2-1 三相异步电动机单向运转控制系统示意图本系统控制要求如下：按下启动按钮，电动机运转；按下停止按钮，电动机停止运转。学习过程本次任务的学习过程如图 2-2 所示：图 2-2电动机单向运行控制学习过程2.1.1 PLC 的软件系统硬件系统和软件组成了一个完整的 PLC系统，它们相辅相成，缺一不可。没有软件的PLC系统称为裸机系统，不起任何作用。反之，

3、如果没有硬件系统，软件系统也失去了基本的外部条件，程序根本无法运行。PLC 的软件系统是指 PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。1.系统程序系统程序是每一个 PLC成品必须包括的部分，由 PLC生产厂家提供，用于控制 PLC本身的运行。系统程序固化在 EPROM存储器中。系统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块和系统调用三部分。管理程序是系统程序中最重要的部分，PLC 整个系统的运行都由它的控制。编译程序用来把梯形图、语句表等编程语言编译成 PLC能够识别的机器语言。系统程序的第三部分是标准程序模块和系统调用，这部分由许多独立的程序模块组成，每个程序模块完

4、成一种单独的功能，如输入、输出及特殊运算等，PLC 各级不同的控制要求，选用这些模块完成相应的工作。2.用户程序用户程序就是由用户根据控制要求，用 PLC编程的软件和编程语言（如梯形图）编制的应用程序，用户通过编程器或 PC写入到 PLC的 RAM内存中，可以修改和更新。当 PLC断电时由锂电池保持，以实现所需的控制目的。用户程序存储在系统程序指定的存储区内。2.1.2 PLC 的编程语言在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图、语句表、顺序功能流程图、功能块图等。梯形图和语句表是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器

5、、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。供 S7-200系列 PLC使用的 STEP7-Micro/Win32编程软件支持 SIMATIC和 IEC1131-3两种基本类型的指令集，SIMATIC 是 PLC专用的指令集，执行速度快，可使用梯形图、语句表、功能块图编程语言。IEC1131-3 是可编程控制器编程语言标准，IEC1131-3 指令集中指令较少，只能使用梯形图和功能块图两种编程语言。SIMATIC 指令集的某些指令不是IEC1131-3中的标准指令。SIMATIC 指令和 IEC1131-3中的标准指令系统并不兼容。我们将重点介绍 SIM

6、ATIC指令。1.梯形图编程（LAD ）类似于继电接触器控制线路（ Ladder Programming）梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。梯形图表达式沿用了原电气控制系统中继电器接触器控制电路图的形式，二者的基本构思是一致的，只是使用的符号和表达方式有所区别。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，容易学习，使用方便，因此受到了欢迎，并得到了广泛的应用。 ，对此我们将在介绍基本指令应用中作详细介绍。梯形图与操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因

7、此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。梯形图从上至下按行编写，每一行则按从左至右的顺序编写。CPU 将按自左到右，从上而下的顺序执行程序。梯形图的左侧竖直线称母线（输入公共线） 。梯形图的左侧安排输入触点（如有若干个触点串联或并联，应将多的触点安排在最上端或最左端）和辅助继电器触点（运算中间结果） ，最右边必须是输出元素。LAD图形指令有 3个基本形式：（1）触点：触点符号代表输入条件如外部开关，按钮及内部条件等，即这些触点可以是 PLC的外接开关对应的内部映像触点，也可以是内部继电器触点，或内部定时器、计数器的触点。每个触点都有自己的特殊的编号，以示区别。同一编号的触点可

8、以有动合和动断两种状态，使用次数不限。因为梯形图中使用的“继电器”对应 PLC内存储区某字节或某位，所用的触点对应于该位的状态，可以反复读取，故称 PLC有无限对触点。梯形图中触点可以任意串联、并联。CPU 运行扫描到触点符号时，到触点位指定的存储器位访问（即 CPU对存储器的读操作） 。该位数据（状态）为 1时，表示“能流”能通过。bit（2）线圈： （ ）线圈表示输出结果，输出线圈对应 PLC内存的相应位，输出线圈包括输出继电器线圈、辅助继电器线圈等，其逻辑动作只有线圈接通后，对应的触点才可能发生动作，通过输出接口电路来控制外部的指示灯、接触器等及内部的输出条件等。用户程序运算结果可以立即

9、为后续程序所利用。线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为 1时， “能流”可以达到线圈，使线圈得电动作，CPU 将线圈的位地址指定的存储器的位置位为 1，逻辑运算结果为 0，线圈不通电，存储器的位置 0。即线圈代表 CPU对存储器的写操作。PLC 采用循环扫描的工作方式，所以在用户程序中，每个线圈只能使用一次。（3）指令盒指令盒代表一些较复杂的功能。如定时器，计数器或数学运算指令等。当“能流”通过指令盒时，执行指令盒所代表的功能。OMRON 公司的 C 系列机与西德西门子公司的 S 系列机对照如表 2-2。bitbit常开触点常闭触点表 2-2OMRON 公司的 C 系列机与西德西门子公司的 S 系

10、列机对照表梯形图按照逻辑关系可分成网络段，分段只是为了阅读和调试方便。在本书部分举例中我们将网络段省去。下图是梯形图示例。例：梯形图编程示意图图 2-3梯形图编程示意图上图 2-3是典型的梯形图，两边垂直的线称为母线，在母线之间通过串并（与、非）关系构成一定的逻辑关系。PLC 中还有一个关键的概念“能流” （Power plow） 。这仅仅是概念上的能流。如图，把梯形图中左边的母线假想为电源的“火线” ，右边的母线假想为“零线” 。如果有“能流” ，则从左至右流向线圈，线圈被激励。原则线圈未被激励。母线中是否有“能流”流过，即线圈能否被激励，其关键主要取决于母线的逻辑线路是否接通。应该强调指出

11、的是， “能流”仅仅是假想的， 便于理解梯形图各输出点动作的概念，并非实际存在的。2.功能图编程（FCP）（Function Chart Programming）顺序功能流程图（Sequential Function Chart）程序设计是近年来发展起来的一种程序设计。采用顺序功能流程图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。顺序功能流程图的主要元素是步、转移、转移条件和动作。如图 2-4所示。顺序功能流程图程序设计的特点是：图 2-4顺序功能流程图（1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操

12、作的理解和沟通；（2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；（3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合； （4）只有在活动步的命令和操作被执行后，才对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间要大大缩短。功能图编程是一种较新的编程方法，是各种 PLC编程语言规范化的方向（Function Chart Programming） 。它的作用是用功能图来表达一个顺序控制过程。我们将在以后详细介绍这种方法。目前国际电工委员会（IEC）也正在实施发展这种方法。如下图是功能图编程的例子，这是一个顺序钻孔的例子，方框中的数字表示顺序步，每个顺序步的步进条

13、件以及每个执行的功能可以写在方框右边。例：功能图编程顺序钻孔控制方框中的数字代表顺序步，每个顺序步所执行的功能写在方框的右边，每个顺序步前进的条件写在短横线的右边。如下图 2-5所示。图 2-5顺序钻孔控制的功能图3.语句表（Statement List）程序设计语言语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。语句表程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。语句表程序设计语言具有下列特点： （1)采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点；（2)在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；（3)

14、用编程软件可以将语句表与梯形图可以相互转换。例如，图 2-6中的梯形图转换为语句表程序如下：网络 1 LD I0.0O Q0.0AN T37= Q0.0TON T37, +50网络 2LD I0.2图 2-6 梯形图= Q0.14.功能块图 FBD（Function Block Diagram）程序设计语言功能块图程序设计语言是采用逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。功能块图指令由输入、输出段及逻辑关系函数组成。用 STEP7-Micro/Win32编程软件将图 2-6所示的梯形图转换为 FBD程序，如图 2-7所示。方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入输出端的

15、小圆圈表示“非”运算，信号自左向右流动。5.高级语言随着 IBM计算机与 PLC的结合使用，已经开始使用高级语言来编程了。读者若有举，可以去自行研究，在这里就不作说明了。这几种编程语言，每一种编程方法都有其自身的特点。读者可以根据具体的控制要求和自身的熟练程度正确合理选用。目前来说，梯形图程序设计语言、语句表程序设计语言、顺序功能流程图程序设计语言这三种编程方法应用比较普遍，而布尔逻辑编程的应用则比较少。2.1.3 PLC 的软元件1.数据存储类型（1）数据的长度在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位(bit)，8 位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第 0位为最低位(LS

16、B)，第 7位为最高位(MSB)。两个字节（16 位）组成 1个字(Word)，两个字（32 位）组成 1个双字（Double word）。把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。二进制数的“位”只有 0 和 1两种的取值，开关量(或数字量)也只有两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的失电和得电等。在 S7-200梯型图中，可用“位”描述它们，如果该位为 1则表示对应的线圈为得电状态，触点为转换状态(常开触点闭合、常闭触点断开)；如果该位为 0，则表示对应线圈，触点的状态与前者相反。（2）数据类型及数据范围S7-200系列 PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0 或 1）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括 16位符号整数（INT）和 32位符号整数（DINT）。实数型数据采用 32位单精度数来表示。数据类型、长度及数据范围如表2-3 所示。图 2-7 功能块图表 2-3