电机控制与可编程技术（西门子）模块四 可编程控制器在三相异步电动机控制中的应用.docVIP

模块四 可编程控制器在三相异步电动机控制中的应用 在模块二我们学习了三相异步电动机的起保停控制、正反转控制、顺序控制、降压起动控制等，这种传统的继电器控制系统使用大量的硬件控制电路，设计、安装、接线的工作量较大，触点接触不良导致的系统故障较高，方案更改非常麻烦。 可编程控制器（PLC）于本世纪60年代末在继电器控制系统的基础上发展起来，它将程序化的手段应用于电气控制，用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，省去了接线和拆线的麻烦，大大降低了故障率，维护工作量小，并具有在线修改功能，性价比非常高。上述电气常规控制都可由PLC更加简便地实现和修改。图4—1和图4—2分别为PLC对传送带生产线和木材加工电机的控制。 图4—1 传送带生产线控制 图4—2 木材加工控制 任务一 电动机起保停控制 任务导入 如图4—3是三相异步电动机起保停运行电路，KM为交流接触器，SB1为起动按钮，SB2为停止按钮，FR为过载保护热继电器。当按下SB1时，KM的线圈通电吸合，KM主触点闭合，电动机开始运行，同时KM的辅助常开触点闭合而使KM线圈保持吸合，实现了电机的连续运行直到按下停止按钮SB2。本任务研究用PLC来实现起保停控制电路，达到掌握S7-200系列PLC的基本特性和操作方法的目的。 图4—3 三相异步电动机连续运行电路 相关知识 一、可编程控制器的分类、特点、应用领域 根据硬件结构的不同，可编程控制器可分为整体式、模块式和混合式。从规模上，根据输入输出点数，可分为小型、中型和大型可编程控制器。本书重点介绍的S7-200系列PLC就属于小型可编程控制器。 可编程控制器具有可靠性高、抗干扰能力强；编程简单，使用方便；功能完善，扩充方便；易于安装，便于维护等特点。 近年来，可编程控制器的应用越来越广泛，大致可分成以下五种类型：开关量的逻辑控制；运动控制；过程控制；数据处理；通信联网。 一、可编程控制器的硬件结构和CPU的存储区 1．硬件结构 图4—4是S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形图。 图4—4 CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形 可编程控制器主要由CPU、存储器、输入输出接口和电源组成。 S7-200 CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC。 以S7-226为例，简单介绍其主要技术指标：（1）外形尺寸190*80*62；（2）程序存储器大小：16384字节（可在运行模式下编辑）+ 24576字节（不可在运行模式下编辑）；（3）数据存储区大小10240字节；（4）掉电保持时间100小时；（5）本机数字量I/O口有24个输入点和16个输出点；（6）扩展模块数量7个；（7）通信口2个（RS-485）。 为了更好地满足应用要求，S7--200系列还提供多种类型的扩展模块来完善CPU的功能。现有的扩展模块包括：（1）数字量输入、输出、输入/输出混合模块；（2）模拟量输入、输出、输入/输出混合模块；（3）调制解调器、PRPFIBUS-DP、以太网等智能模块；（4）ASI模块。 2．数据的存取方式 S7--200将信息存于不同的存储器单元，每个单元都有唯一的地址，允许用户程序直接存取这个信息。若要存取存储区的某一位，则必须指定地址，包括存储器标识符、字节地址和位号。 S7-200提供了十多种类型的存储器数据类型，本任务所涉及的是最常见的输入过程映像寄存器（I）和输出过程映像寄存器（Q）。 （1）输入过程映像寄存器：I 在每次扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映像寄存器中的数据，格式分别为： 位： I[字节地址].[位地址] 如I0.1 字节、字或双字： I[长度][起始字节地址] 如IB4 （2）输出过程映像寄存器：Q 在每次扫描周期的结尾，CPU将输出过程映像寄存器中的数值复制到物理输出点上。可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器，格式分别为： 位： Q[字节地址].[位地址] 如Q1.1 字节、字或双字： Q[长度][起始字节地址] 如QW4 二、可编程控制器的工作过程 1．输入、输出的控制 如图4—5所示，各种输入输出元件通过输入输出接口与PLC相连。按钮开关、光电开关和限位开关等元件连到输入端子，提供PLC的外部输入信号；电磁接触器、LED灯、指示灯、蜂鸣器和电磁阀等元件连到输入端子，接受PLC