西門子污水處理基于西門子PLC污水排放控制系統(tǒng)

1、河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文編號(hào)：2011屆本科畢業(yè)論文基于西門子plc污水排放控制系統(tǒng)siemens plc based control system for sewage disposal論文作者姓名：劉旭亮 作 者 學(xué) 號(hào)：070440064 所 在 學(xué) 院：計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 所 學(xué) 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 導(dǎo)師姓名職稱：高明遠(yuǎn)(副教授) 論文完成時(shí)間：2011年5月20日 目錄目錄1摘 要2abstract3緒 論4本系統(tǒng)的開發(fā)背景及意義4第一章 可編程序控制器（plc）的概況51.1 plc的產(chǎn)生和特點(diǎn)及其發(fā)展動(dòng)向51.1.1 plc的產(chǎn)生51.1.2 plc的定義61.1.

2、3 plc的特點(diǎn)71.2 plc的分類101.2.1按 i/o點(diǎn)數(shù)分類101.2.2按結(jié)構(gòu)分類111.2.3按功能分類121.3 plc的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理121.3.1 plc的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)121.4 plc的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟161.5西門子s7-200系列可編程控制器的介紹161.5.1 s7-200系列plc概述161.5.2 s7-200系列cpu224型plc的結(jié)構(gòu)18第二章plc 污水排放控制系統(tǒng)的組成212.1 水位檢測(cè)電路222.2 主電路222.3.1 控制要求232.4主控電路中各元器件的選擇242.4.1空氣斷路器的選擇242.4.2接觸器的選擇242.4.3熔斷器的選擇26

3、2.4.4熱繼電器的選擇27第三章 軟件設(shè)計(jì)273.1 plc電氣控制系統(tǒng)i/o設(shè)備的分配表273.2 plc型號(hào)的選擇283.3 plc外部接線圖283.5程序調(diào)試及遇到的問(wèn)題分析 錯(cuò)誤33結(jié)束語(yǔ)34致謝辭35參考文獻(xiàn)36摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展,污水排放已經(jīng)成為城市建設(shè)中的一個(gè)重要問(wèn)題。目前,在中、小城市中,污水排放的控制系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和控制要求的提高,這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊端,所以利用plc 實(shí)現(xiàn)污水排放的自動(dòng)控制已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文利用西門子s7-200系列plc控制兩臺(tái)排水泵實(shí)現(xiàn)了污水排放的自動(dòng)化控制，克服了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的種種

4、弊端，是污水排放系統(tǒng)更加安全可靠。關(guān)鍵詞: 西門子plc 污水排放 自動(dòng)控制abstractwith the social development, urban construction, sewage disposal has become an important issue. at present, in small town city, sewage control systems typically use traditional relay control. with the progress of science and technology and control system

5、 requirements increase, such control systems has shown a growing number of disadvantages, so the use of plc to achieve effluent discharge automatic control has become an inevitable trend. in this paper, siemens s7-200 series plc control two sewage drainage pump realize the automatic control, to over

6、come the traditional drawbacks of the relay control system, the sewage disposal system more secure. 朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音keywords: siemens plc sewage disposal automatic control緒 論本系統(tǒng)的開發(fā)背景及意義隨著社會(huì)的發(fā)展,污水排放已經(jīng)成為城市建設(shè)中的一個(gè)重要問(wèn)題。目前,在中、小城市中,污水排放的控制系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和控制要求的提高,這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊端,所以利用plc 實(shí)現(xiàn)污水排放的自動(dòng)

7、控制已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，

8、它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國(guó)通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是： （1）編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序； （2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置； （4）體積小于繼電器控制盤； （5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； （6）成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)； （7）輸入可以是交流150v以上； （8）輸出為交流115v，容量要求在2a以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等；（9）擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小； （10）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4kb（適應(yīng)

9、當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）； 十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。于是可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生，并不斷被應(yīng)用于各類控制系統(tǒng)中，尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，城市污水及生活污水的排放量也隨之增多，這對(duì)城市及工廠排水系統(tǒng)的規(guī)劃帶來(lái)很大的壓力，傳統(tǒng)排水方式的種種弊端逐漸顯現(xiàn)，該系統(tǒng)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維修簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn),并且便于系統(tǒng)的擴(kuò)建和改造。可以預(yù)見(jiàn),plc 在電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛,越來(lái)越完美。第一章 可編程序控制器（plc）的概況1.1 plc的產(chǎn)生和特點(diǎn)及其發(fā)展動(dòng)向1.1.1 plc的產(chǎn)生20世紀(jì)20

10、年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，

11、以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國(guó)通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是： （1）編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序； （2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置； （4）體積小于繼電器控制盤； （5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； （6）成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)； （7）輸入可以是交流150v以上； （8）輸出為交流115v，容量要求在2a以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等；（9）擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?（10）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4kb（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）； 十項(xiàng)指標(biāo)的

12、核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。1.1.2 plc的定義美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（iec）在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可遍程序控制器極其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 定義強(qiáng)調(diào)了plc應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適

13、應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 定義還強(qiáng)調(diào)了plc是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。1.1.3 plc的特點(diǎn)在諸多控制方法中，plc控制有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；(2)通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；plc品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)

14、和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變pc的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，pc除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。(3)功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；現(xiàn)代plc不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。(4)編程簡(jiǎn)單，容易掌握；目前，大多數(shù)pc仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言

15、的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀plc的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。plc在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（pc內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。(5) 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量； 由于plc采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，plc的用戶程序

16、可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于plc的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。(6)體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便；plc是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于plc的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。綜合這些優(yōu)點(diǎn)并與其它控制方法相比，所以選用plc控制更有優(yōu)勢(shì)。（7）豐富的i/o接口模塊plc針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如： 交流或直流； 開關(guān)量或模擬量； 電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 按鈕 接近開關(guān) 傳感器及變送

17、器 電磁線圈 控制閥直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 (8) 安裝簡(jiǎn)單，維修方便plc不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與plc相應(yīng)的i/o端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。1.1.4 plc的發(fā)展趨勢(shì)plc總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）向小型

18、化、專用化、低成本方向發(fā)展； 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使plc結(jié)構(gòu)更為緊湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。plc的功能不斷增加，將原來(lái)大、中型plc才有的功能部分地移植到小型plc上。 （2）向大容量、高速度方向發(fā)展； 大型plc采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增加。 （3）智能型i/o模塊的發(fā)展； 智能型i/o模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的cpu與plc的主cpu并行工作，占用主cpu的時(shí)間很少，有利于提高plc的掃描速度

19、。 （4）基于pc的編程軟件取代編程器； 隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來(lái)越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對(duì)plc控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。 （5）plc編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化； 與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，plc的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的cpu模塊和i/o模塊互不通用。plc的編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問(wèn)題，iec制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語(yǔ)言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語(yǔ)言

20、，這使編程能夠選擇不同的語(yǔ)言來(lái)適應(yīng)特殊的工作。 （6）plc通信的易用化； plc的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。 （7）組態(tài)軟件與plc的軟件化； 個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。 （8）plc與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合； 現(xiàn)場(chǎng)總線i/o與plc可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的dcs系統(tǒng)。 （9）開發(fā)新型特殊功能模塊； i/o組件可以提高plc的智能化、高密集度和增大處理能力。 (10) cpu的處理速度進(jìn)一步加快 目前，plc的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的cpu也不過(guò)8

21、0486，將來(lái)會(huì)全面使用64位的risc芯片，采用多cpu進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使plc的處理速度達(dá)到納秒級(jí)。1.2 plc的分類 plc產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì) plc的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。 1.2.1按 i/o點(diǎn)數(shù)分類 plc按其 i/o點(diǎn)數(shù)多少一般可分為以下 4類：1.微型 plc：i/o點(diǎn)數(shù)小于 64點(diǎn)的 plc為超小型或微型 plc； 2.小型 plc：i/o點(diǎn)數(shù)為 256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)容量小于 8kb的為小型 plc。它可以連接開關(guān)量和模擬量 i/o模塊以及其他各種特殊

22、功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子公司的 s7-200plc，三菱公司的 f1、f2和 fx0系列 plc都屬于小型機(jī)；3.中型 plc：i/o點(diǎn)數(shù)在 5122048點(diǎn)之間的為中型 plc。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的功能外，還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的 s7-300plc、三菱公司的 a1s 系列 plc都屬于中 型機(jī)；4.大型 plc：i/o點(diǎn)數(shù)為 2048點(diǎn)以上的為大型 plc。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理

23、自動(dòng)化。另外大型 plc還可以采用三個(gè) cpu構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的 s7-400系列 plc、三菱公司的 a3m、a3n系列 plc都屬于大型機(jī)。 1.2.2按結(jié)構(gòu)分類 plc按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式及疊裝式 3種。1.整體式 plc將 cpu、i/o單元、電源、通信等部件集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的稱為整體式 plc。整體式plc由不同 i/o點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成。 基本單元內(nèi)有 cpu、 i/o接口、與 i/o擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口以及與編程器相連的接口。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 i/o接口和電源等，沒(méi)有 cpu?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接

24、。它還配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。整體式 plc一般都是小型機(jī)；2.模塊式 plc模塊式 plc是將 plc的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如 cpu模塊、i/o模塊、電源模塊(有的含在 cpu模塊中)以及各種功能模塊。模塊式 plc由母板(或框架)以及各種模塊組成。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，安插到母板上，就構(gòu)成了一個(gè)完整的 plc系統(tǒng)。這種模塊式 plc的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 plc一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的 s7-300系列、s7-400系列 plc都采用模塊式結(jié)構(gòu)形式；

25、3.疊裝式 plc將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式 plc。疊裝式 plc將 cpu模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的 i/o單元集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，如果集成的 i/o模塊不夠使用，可以進(jìn)行模塊擴(kuò)展。其 cpu、電源、i/o接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間要靠電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式 plc集整體式 plc與模塊式plc優(yōu)點(diǎn)于一身，它不但系統(tǒng)配置靈活，而且體積較小，安裝方便。 1.2.3按功能分類根據(jù) plc所具有的功能不同，可將 plc分為低檔、中檔、高檔 3類。 1.低檔 plc具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量的

26、模擬量 i/o、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 2.中檔 plc除具有低檔 plc的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量 i/o、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 i/o、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、pid (比例、積分、微分控制)控制等功能，以適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 3.高檔 plc除具有中檔 plc的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)、表格、crt可編程控制器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 一般低檔機(jī)多為小型 plc，采用整體

27、式結(jié)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型 plc，其中小型 plc多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型 plc采用模塊式結(jié)構(gòu)。1.3 plc的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理1.3.1 plc的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前plc種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元cpu、存儲(chǔ)器ram和rom、輸入輸出接口電路、電源、i/o擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 plc控制系統(tǒng)由輸入量plc輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為plc的輸入量，它們經(jīng)plc

28、外部輸入端子，作為plc的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見(jiàn)，plc的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。其中 plc各部分的作用如下： (1) 中央處理器 cpu是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。它的重要功能如下： 診斷plc電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入plc的寄存器中。 按用戶程序存儲(chǔ)器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。 將存于寄存

29、器中的處理結(jié)果送至輸出端。 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。 (2) 存儲(chǔ)器 plc的存儲(chǔ)器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 二大部分是用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 (3) 輸入輸出接口電路 plc通過(guò)輸入輸出（i/o）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過(guò)plc的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成cpu所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。 (4) 電源 plc的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足plc的cpu、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 (5

30、) 輸入輸出i/o擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的i/o點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過(guò)此接口用扁平電纜線將i/o擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。 1.3.2 plc的基本工作原理 當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1.輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)

31、單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令，即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)

32、發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 3 .輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。1.3.3 plc的主要功能（1）條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用plc的與、或、非指令取

33、代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。 （2）定時(shí)/記數(shù)控制功能 定時(shí)/記數(shù)控制功能指用plc提供的定時(shí)器、記數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或記數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和記數(shù)繼電器。 （3）數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指plc能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 （4）步進(jìn)控制功能 步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。 （5）a/d與d/a 轉(zhuǎn)換功能 a/d與d/a 轉(zhuǎn)換功能是指通過(guò)a/d、d/a模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。

34、 （6）運(yùn)動(dòng)控制功能 運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過(guò)高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。 （7）過(guò)程控制功能 過(guò)程控制功能是指通過(guò)plc的pid控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （8）擴(kuò)展功能 擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即i/o擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高plc的控制功能。 （9）遠(yuǎn)程i/o功能 遠(yuǎn)程i/o功能是指通過(guò)i/o單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與plc主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 （10）通信聯(lián)網(wǎng)功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過(guò)plc之間的聯(lián)網(wǎng)、plc與上位

35、機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程i/o控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。 （11）監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指plc能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制i/o狀態(tài)。 1.4 plc的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟plc控制系統(tǒng)是以程序形式來(lái)體現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時(shí)間將用在軟件設(shè)計(jì)，即程序設(shè)計(jì)上。plc程序設(shè)計(jì)可遵循以下六步進(jìn)行：（1）確定被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作及完成這些動(dòng)作的順序。（2）分配輸入輸出設(shè)備 即確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)到plc，哪些外圍設(shè)備是接受來(lái)自plc信號(hào)的。并將plc的輸入輸出口與之

36、進(jìn)行分配。（3）設(shè)計(jì)plc程序畫出梯形圖。 梯形圖體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系。（4）實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)對(duì)plc的梯形圖的直接編程。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試（模擬和現(xiàn)場(chǎng)）。（6）保存已完成的程序。顯然，在建立一個(gè)plc控制系統(tǒng)時(shí)，必須首先把系統(tǒng)需要的輸入，輸出數(shù)量確定下來(lái)，然后按需要確定各種控制動(dòng)作的順序和各個(gè)控制裝置彼此之間的相互關(guān)系。確定控制上的相互關(guān)系之后，即可進(jìn)行編程的第二步-分配輸入輸出設(shè)備。在分配了plc的輸入輸出點(diǎn)，內(nèi)部輔助繼電器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器之后，就可以設(shè)計(jì)plc程序畫出梯形圖。在畫梯形圖時(shí)要注意每個(gè)從左邊開始的邏輯行必須終止于一個(gè)繼電器線圈或定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，與實(shí)際

37、的電路圖不一樣。梯形圖畫好后便用編程軟件直接把梯形圖輸入計(jì)算機(jī)并下裝到plc進(jìn)行模擬調(diào)試，修改直至符合控制要求，這便是程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。1.5西門子s7-200系列可編程控制器的介紹1.5.1 s7-200系列plc概述 西門子s7系列可編程控制器分為s7-400、s7-300、s7-200三個(gè)系列，分別為s7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。s7-200系列可編程控制器有cpu21x系列，cpu22x系列，其中cpu22x型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào)，常見(jiàn)的有cpu221，cpu222，cpu224和cpu226四種基本型號(hào)。 （1）集成的24v電源 可直接連接到傳感器和變送器

38、執(zhí)行器，cpu 221和cpu222具有180ma 輸出。cpu224輸出280ma，cpu 226、cpu 226xm輸出400ma 可用作負(fù)載電源。（2）高速脈沖輸出 具有2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá)20khz，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。（3）通信口cpu 221、cpu222和cpu224具有1個(gè)rs-485通信口。cpu 226、cpu 226xm具有2個(gè)rs-485通信口。支持ppi、mpi通信協(xié)議，有自由口通信能力。（4）模擬電位器 cpu221/222有1個(gè)模擬電位器，cpu224/226/226xm有2個(gè)模擬電位器。模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（smb

39、28，smb29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)。（5）中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 （6）eeprom 存儲(chǔ)器模塊可作為修改與拷貝程序的快速工具，無(wú)需編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。（7）電池模塊 用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存儲(chǔ)大約5 天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。（8）不同的設(shè)備類型 cpu 221226 各有2種類型cpu，具有不同的電源電壓和控制電壓。（9）數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)cpu 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)；c

40、pu 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)；cpu 224 具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)；cpu226/226xm 具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。cpu22x主機(jī)的輸入點(diǎn)為24v直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（mos型）兩種類型。（10）高速計(jì)數(shù)器 cpu 221/222有4個(gè)30khz高速計(jì)數(shù)器，cpu224/226/226xm有6個(gè)30kh的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比cpu掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。1.5.2 s7-200系列cpu224型plc的結(jié)構(gòu) 1 cpu224型plc外型及端子介紹 cpu224型，其輸入、輸出、cpu、電源模塊均裝設(shè)在一個(gè)基本單元的機(jī)殼內(nèi)，是典型的整體式

41、結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)展時(shí)，選用需要的擴(kuò)展模塊與基本單元連接。如圖1-1所示 圖1-1 s7-200 plc外型2. cpu224型plc端子介紹（1）基本輸入端子cpu224輸入電路參見(jiàn)圖1-2plc內(nèi)部plc端子注：1實(shí)際元件值可能有變2可接受極性3接地可選plc外接線和24v直流輸出端子圖1-2 plc輸入端子（2）基本輸出端子 圖1-3 plc晶體管輸出輸出端子圖1-4 繼電器輸出形式plc輸出端子（3）高速反應(yīng)性 （4）模擬電位器模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（sm28，sm29）中的數(shù)值以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)。 (5）存儲(chǔ)卡該卡位可以選擇安裝擴(kuò)

42、展卡。擴(kuò)展卡有eeprom存儲(chǔ)卡，電池和時(shí)鐘卡等模塊。存儲(chǔ)卡用于用戶程序的拷貝復(fù)制 3 plc的cpu的工作方式 1. cpu的工作方式 cpu前面板上用兩個(gè)發(fā)光二極管顯示當(dāng)前工作方式，綠色指示燈亮，表示為運(yùn)行狀態(tài)，紅色指示燈亮，表示為停止?fàn)顟B(tài)，在標(biāo)有sf指示燈亮?xí)r表示系統(tǒng)故障，plc停止工作。 （1）stop（停止） （2）run（運(yùn)行） 2. 改變工作方式的方法 （1）用工作方式開關(guān)改變工作方式工作方式開關(guān)有3個(gè)擋位：stop、term（terminal）、run。1把方式開關(guān)切到stop位，可以停止程序的執(zhí)行。2把方式開關(guān)切到run位，可以起動(dòng)程序的執(zhí)行。3把方式開切到term（暫態(tài)）或

43、run位，允許step7- micro/win32軟件設(shè)置cpu工作狀態(tài)。 如果工作方式開關(guān)設(shè)為stop或term，電源上電時(shí)，cpu自動(dòng)進(jìn)入stop工作狀態(tài)。設(shè)置為run時(shí)，電源上電時(shí)，cpu自動(dòng)進(jìn)入run工作狀態(tài)。（2）用編程軟件改變工作方式。把方式開關(guān)切換到term（暫態(tài)），可以使用step 7-micro/win32編程軟件設(shè)置工作方式。（3）在程序中用指令改變工作方式在程序中插入一個(gè)stop指令，cpu可由run方式進(jìn)入stop工作方式。7. 定時(shí)器tplc所提供的定時(shí)器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。每個(gè)定時(shí)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用。其設(shè)定時(shí)間由程序設(shè)置。8.

44、 計(jì)數(shù)器c計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用，其設(shè)定值由程序賦予。9. 累加器ac累加器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來(lái)存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。cpu提供了4個(gè) 32位的累加器，其地址編號(hào)為ac0ac3。累加器的可用長(zhǎng)度為32位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32 位。10. 順序控制繼電器s（狀態(tài)元件）順序控制繼電器是使用步進(jìn)順序控制指令編程時(shí)的重要狀態(tài)元件，通常與步進(jìn)指令一起使用以實(shí)現(xiàn)順序功能流程圖的編程。第二章plc 污水排放控制系統(tǒng)的組成污水排放

45、系統(tǒng)主要由水位檢測(cè)電路、主電路和控制電路三部分組成。2.1 水位檢測(cè)電路水位監(jiān)測(cè)示意圖（2-1）液位傳感器液位傳感器液位2液位 如圖2-1 所示,由液位傳感器sl1和sl2分別監(jiān)控水位液位1和液位2，當(dāng)水位達(dá)到液位1時(shí)，液位傳感器sl1將信號(hào)傳入plc，起動(dòng)水泵1排水，當(dāng)水位達(dá)到液位2時(shí)，液位傳感器sl2將信號(hào)傳入plc，起動(dòng)水泵2排水；當(dāng)水位第二次達(dá)到液位2時(shí)，液位傳感器sl2將信號(hào)傳入plc，停止水泵1，當(dāng)水位第二次達(dá)到液位1時(shí)，液位傳感器sl1將信號(hào)傳入plc，停止水泵2；這樣就滿足了系統(tǒng)“先動(dòng)先停，先停先動(dòng)”的要求，防止一臺(tái)電動(dòng)機(jī)連續(xù)起停，造成過(guò)早毀壞的結(jié)果 2.2 主電路污水排放站有

46、兩臺(tái)排水泵,其電動(dòng)m1和m2分別為380vac、25kw和380vac、7.5kw ,10kw及其以下的三相異步電動(dòng)機(jī)，通常采用全壓起動(dòng)。但當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)10kw時(shí)，因起動(dòng)電流較大，一般采用減壓起動(dòng)。125kw及其以下的通常采用星形-三角形降壓起動(dòng)。如圖2-2所示,其中qf 為空氣開關(guān),km2 為電動(dòng)機(jī)m1y形降壓?jiǎn)?dòng)交流接觸器,km3 為電動(dòng)機(jī)m1 形正常運(yùn)行交流接觸器。fr1、2 分別為電機(jī)m1、m2 的熱繼電器。主電路圖(2-2) 2.3 控制電路及其要求2.3.1 控制要求如圖（2-3）是控制系統(tǒng)的部分控制電路圖。在控制系統(tǒng)中,有兩種控制方式,即:手動(dòng)控制和自動(dòng)控制,當(dāng)水位高于位置1

47、 而低于位置2 時(shí),只有一臺(tái)電機(jī)工作,當(dāng)水位高于位置2 時(shí),兩臺(tái)電機(jī)均開始工作;當(dāng)水位低于下限水位時(shí),電機(jī)均停止工作。為了避免一臺(tái)電機(jī)頻繁地啟動(dòng)和停止,兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行中符合“先動(dòng)先停”和“先停先動(dòng)”的原則。手動(dòng)控制電路（2-3）2.4主控電路中各元器件的選擇2.4.1空氣斷路器的選擇選用漏電保護(hù)用空氣斷路器時(shí)，如果重點(diǎn)是進(jìn)行人身保護(hù)，選用漏電保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)在30ma以下。2.4.2接觸器的選擇 交流接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和負(fù)荷的工作參數(shù)合理選用，具體可分為以下步驟。（1） 交流接觸器按負(fù)荷的種類一般可分為一類、二類、三類和四類，分別記為ac1、ac2、ac3和ac4。一類交流接觸器對(duì)應(yīng)的

48、控制對(duì)象是指無(wú)感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器可用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止；三類交流接觸器的典型用途是籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行中分?jǐn)?；四類交流接觸器可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。它們的通斷能力分別為：額定電流、4倍額定電流、接通6倍額定電流和分?jǐn)囝~定電流、接通和分?jǐn)囝~定電流。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)以使用類別確定接觸器類型。（2） 根據(jù)被控對(duì)象和工作參數(shù)如電壓u、電流i、功率p、頻率f、工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。具體地：1） 接觸器的線圈電壓，一般不宜過(guò)高，這樣對(duì)接觸器的絕緣要求可以降低，可在使用時(shí)也較安全。為了方便和減少設(shè)備，常按實(shí)際電網(wǎng)電壓選取。2）

49、操作頻率不高，一般任務(wù)的電機(jī)，如壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、沖床等，可選用接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可，接觸器類型可選用cj10、cj20等。3） 對(duì)重任務(wù)型電機(jī)如機(jī)床主電動(dòng)機(jī)、升降設(shè)備、絞盤、破碎機(jī)等設(shè)備電動(dòng)機(jī)，其平均操作頻率超過(guò)100次/min，運(yùn)行于起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向、反接制動(dòng)等狀態(tài)，選用接觸器時(shí)，可選用cj10z、cj12等類型。為了延長(zhǎng)電壽命，可使接觸器降容使用。選用時(shí)，接觸器額定電流電動(dòng)機(jī)額定電流。4） 對(duì)特重任務(wù)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá)60012000次/h，經(jīng)常運(yùn)行于起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動(dòng)電流選用，接觸器型號(hào)選cj

50、10z、cj12等。5） 交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時(shí)，其接觸器選擇應(yīng)考慮電容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取，型號(hào)選cj19、cj20等。6） 用接觸器對(duì)變壓器進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)考慮其勵(lì)磁浪涌電流的大小。例如交流電弧機(jī)、電阻焊機(jī)等，一般可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號(hào)選為cj10、cj20等。7） 電熱設(shè)備如電阻爐、電熱器等，負(fù)荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動(dòng)電流相應(yīng)要大一些。選用接觸器時(shí)可不用考慮，直接按負(fù)荷額定電流選取。型號(hào)可選用cj10、cj20等。8） 照明設(shè)備的控制，由于氣體放電燈起動(dòng)電流大，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，因而可按額定電流1.1

51、1.4倍選取交流接觸器，型號(hào)可選cj10、cj20等。9） 由于接觸器額定電流是指接觸器在長(zhǎng)期工作下的最大允許電流，持續(xù)時(shí)間8h，且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時(shí)，接觸器的額定電流按負(fù)荷額定電流的110%120%選取。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作的電機(jī)，由于其氧化膜沒(méi)有機(jī)會(huì)得到清除，使接觸電阻增大，因此觸頭發(fā)熱會(huì)超過(guò)允許溫升。實(shí)際選用時(shí)，可將接觸器的額定電流減少30%后使用。使用時(shí)，還應(yīng)檢查交流接觸器外觀是否正常，鐵芯表面有無(wú)銹斑及油污，否則應(yīng)該擦拭干凈。機(jī)械部分應(yīng)活動(dòng)自如，吸合時(shí)應(yīng)無(wú)異常響聲，觸頭接觸必須良好，釋放時(shí)觸頭應(yīng)能可靠斷開。安裝時(shí)一般應(yīng)垂直安裝，傾斜角不超過(guò)5度。2.4.3熔斷器的選擇熔斷器的型號(hào)可根據(jù)負(fù)載的情況選擇，如容量較小的照明負(fù)荷，可選rc1a型熔斷器，而用于防爆場(chǎng)合或電流較大時(shí)，可選rl1系列或rt0系列熔斷器。熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于熔體額定電流，若有過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，可選額定電流大一些的熔斷器。熔體的額定電流可按以下方法選擇：（1）一般負(fù)荷 如照明負(fù)荷、電阻爐、電熱器具等，可選擇熔體的電流等于電路中的額定電流。（2）保護(hù)單臺(tái)長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī) 熔體電流可按最大起動(dòng)電流選取，也可