项目二 三相交流异步电动机的控制-2

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1、 项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室项目二 交流异步电动机的控制一 、任务提出 二 、任务分析 三 、任务咨询与计划 3.1、S7-200 PLC的程序设计语言 3.2、S7-200 PLC的数据类型及寻址方式 3.3、S7-200 PLC数据存储区域及功能 3.4、 S7-200 PLC基本位逻辑指令 3.5、PLC控制系统的设计内容和步骤(P44) 3.6、交流异步电动机控制系统的设计(P50) 四、任务评估与修正 五、任务实施 交流异步电动机控制系统的实施 六、交流与评价项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室温故而知新立即指令、逻辑堆栈指令、正负跳变指令、比 较指令等的用法项目二

2、 交流异步电动机控制 自动化教研室3.5 PLC控制系统的设计内容和设计步骤按照规范的设计步骤进行PLC系统设计，可以提高工作效率。 3.5.1 系统设计的原则与内容1设计原则(1) 最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求；(2) 在满足控制要求的前提下，力求简单、经济，操作方便；(3) 保证控制系统工作安全可靠；(4) 考虑到今后的发展改进，应适当留有进一步扩展的余地。(5)程序结构清楚，可读性强，简单明了。（注释的使用，符号表的使用。）项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室2设计内容 （1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。 （2）选择输入设备（如按钮、开

3、关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。 （3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。 （5）电气原理图设计（主回路、PLC输入输出回路、控制回路） （6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 （7）编写程序并调试。 （8）现场施工及调试 （9）编写设计说明书和使用说明书等文档。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室3.5.2 PLC控制系统设计和调试的主要步骤1工艺分析。深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求。控制要求：主要指控制的基本方式、必须完成的动作时序和动作条件、

4、应具备的操作方式（手动、自动、间断和连续等）、必要的保护和连锁措施等。根据划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条 件，画出控制流程图或功能流程图。 2确定I/O设备。确定输入输出设备的种类和数量，分析控制过程中输入、输出设备之间的关系，了解对输入信号的响应速度等。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。最后列出输入/输出设备明细表。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室3选择合适的PLC类型。功能、I/O点数、内存估算。 根据已确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型和I

5、/O模块。 PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的 容量。（1）I/O点数的估算根据系统的控制要求和功能说明，可统计出PLC系统的开关量 I/O点数及模拟量I/O通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。 应在统计后得出I/O总点数的基础上，增加1015的余量作 为估算点数。选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数 估算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有20 30左右的余量。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室常用I/O设备、元件的点数估算序号电气设备、元件输入点数输出点数序号电气设备、元件输入点数输出点数1Y-降压起动的笼 型异步电动机2(3)3

6、12光电管开关2-2单向运行的笼型异 步电动机2(3)113信号灯-13可逆运行的笼型异 步电动机3(4)214拨码开关4-4单向变极电动机5315三档波段开关3-5可逆变极电动机6416行程开关1-6单向运行的直流电 动机9617接近开关1-7可逆运行的直流电 动机12818制动器-18单线圈电磁阀2119风机-19双线圈电磁阀3220位置开关2-10比例阀3521单向运行的绕线 转子异步 电动机3411按钮1-22可逆运行的绕线 转子异步 电动机45项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室减少输入输出点的方法减少输入点的方法（1）分时分组输入一般系统中设有“自动”和“手动”两种工作方式，两

7、种 方式不会同时执行。将两种方式的输入分组，从而减少实 际输入点。如图所示。PLC通过I1.0识别“手动”和“自动” ，从而执行手动程序或自动程序。图中的二极管用来切断 寄生电路。若图中没有二极管，转换开关在“自动”，S1 、S2、S3闭合，S4断开，这时电流从L+端子流出，经 S3、S1、S2形成的寄生回路电流流入I0.1，使I0.1错误 的变为ON。各开关串入二极管后，则切断寄生回路。分时分组输入项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室减少输入输出点的方法 减少输入点的方法(2)硬件编码，PLC内部软件译码 内部译码梯形图I0.0 I0.1 I0.2PLC外部电路图S0S2S4S6S5S3

8、S1S7CD4532、74LS148等8线-3线编码器 项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室减少输入输出点的方法减少输入点的方法 （3）输入点合并 将功能相同的常闭触点 串联或将常开触点并联 ，就只占用一个输入点 。一般多点操作的起动 停止按钮、保护、报警 信号可采用这种方式。输入点合并项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室减少输入输出点的方法减少输入点的方法（4）将系统中的某些输入信号设置在PLC之外系统中某些功能单一的输入信号，如一些手动 操作按钮、热继电器的常闭触点就没有必要作为 PLC的输入信号，可直接将其设置在输出驱动回路 当中。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室减少输入

9、输出点的方法减少输出点的方法（1）在可编程控制器输出功率允许的条件下，可将通断 状态完全相同的负载并联共用一个输出点。（2）负载多功能化 。一个负载实现多种用途，如在PLC 控制中，通过编程可以实现一个指示灯的平光和闪烁，这 样一个指示灯可以表示两种不同的信息，节省了输出点。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室（2）存储器容量估算用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点 数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设 计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I/O点及有关功 能器件占用的内存大致如下：所需存储器容量(KB)(11.25)(DI10DO8 AI/O100C/T2+C

10、P300)/1024其中：DI为数字量输入总点数；DO为数字量输出总点数 ；AI/AO为模拟量I/O通道总数；CP为通信接口总数。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室（2） I/O模块的选择 开关量输入模块的选择PLC的输入模块用来检测来自现场(如按钮 、行程开关、温控开关、压力开关等)电平信号， 并将其转换为PLC内部的电平信号。开关量输入 模块按输入点数分，常用的有8点、12点、16点 、32点等；按工作电压分，常用的有直流5 V、 12 V、24 V，交流110 V、220 V等；按外部接 线方式又可分为汇点输入、分隔输入等。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室（2） I/O模块

11、的选择 选择输入模块主要应考虑以下两点： 根据现场输入信号(如按钮、行程开关)与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般，24 V以下属低电平，其传输距离不宜太远（一般2、3百米以内）。距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般，同时接通的点数不得超过总输入点数的60。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室（2） I/O模块的选择 开关量输出模块的选择：输出模块的任务是将PLC内部低电平控制信号转换为外部 所需电平的输出信号，驱动外部负载。输出模块有三种输出方 式：继电器输出、双向可控硅输出和晶体管输出。

12、1) 输出方式的选择继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承 受瞬间过电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。但继电器 有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交 /直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1 Hz。晶闸管输出(交流)和晶体管输出(直流)都属于无触点开关 输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产 生较高的反压，必须采取抑制措施。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室（2） I/O模块的选择 开关量输出模块的选择：2) 输出电流的选择模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电 流较大，输出模块不能直接驱动，则应增加中间放大环节

13、。对 于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，故 要留有足够的裕量。3) 允许同时接通的输出点数在选用输出模块时，还要看整个输出模块的满负荷能力， 如OMRON公司的CQM1-OC222是16点输出模块，每个点允 许通过电流2 A(AC250 V/DC24 V)。但整个模块允许通过的 最大电流仅8 A。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室4确定并分配I/O点，画出PLC I/O分配表。5、电气原理图设计，主要包括主回路、控制回路、PLC输入输出回路。 （1）根据控制要求设计主回路并画出主回路的电气原理图在电气控制系统中，一般将高电压、大电流回路称为主回路。在常见的 PLC控制系

14、统中，主回路通常包括如下部分： 电动机主回路，包括用于电动机通断控制的接触器、电动机保护的断路器、 熔断器、热继电器等； 各种动力驱动装置的电源回路和动力回路，如驱动器电源输入回路及其通断 控制的接触器、保护断路器、伺服电机的电枢回路、直流电机的励磁回路等； 各种控制变压器的原边输入回路，包括通断控制的接触器、保护断路器等； 用于供给控制系统各部分主电源的输入与控制回路，包括电源变压器、整流 器件、稳压器件，以及用于电源回路控制的接触器、保护断路器等。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室5、电气原理图设计，主要包括主回路、控制回路、PLC输入输出回路

15、。 （2）根据控制要求设计控制回路并画出相应的电气原理图PLC控制系统中的控制回路是指由继电器、接触器等低压电器构成的强电控 制回路。在常见的控制系统中，控制回路一般有AC 220V（或AC 230V）与DC 24V两种。其组成与作用如下。 AC 220V控制回路。PLC控制系统中的AC 220V控制回路一般包括以下电 路：用于电气控制系统的AC 220V安全电路，如紧急分断电路、安全门控制电 路、双手控制电路等；电气控制装置、电机、设备的启动/停止控制电路；主回 路中的AC 220V接触器的通断控制电路；各种驱动装置、控制装置的AC 220V 辅助控制电路。 DC 24V控制回路。PLC控制

16、系统中的DC 24V控制回路一般包括以下电路 ：DC 24V辅助继电器、接触器接点控制回路；用于电气控制系统的DC 24V紧 急分断电路与安全电路；DC 24V电磁阀、电磁离合器等执行元件的驱动与控制 电路；DC 24V制动器、安全门连锁控制电路等。控制回路设计的基本要求和原则是必须保证系统安全、可靠地运行。控制回 路的设计不仅要考虑设备正常运行下的情况，更要考虑当设备中的机械部件、 电气元件发生故障以及出现误操作、误动作等情况下的紧急处理。无论出现何 种情况，控制回路都必须能够确保设备的安全，并且不会对操作者、维修者与 设备造成伤害。项目二 交流异步电动机控制 自动化教研室5、电气原理图设计，主要包括主回路、控制回路、PLC输入输出回路。 （2）根据控制要求设计控制回路并画出相应的电气原理图 安全回路设计安全回路起保护人身安全和设