大工23春《可編程控制器》答案

PAGEPAGEPAGEII網(wǎng)絡(luò)高等教育《可編程控制器》大作業(yè)題目：三相異步電動(dòng)機(jī)的Y--△起動(dòng)PLC控制學(xué)習(xí)中心：層次：專升本專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：2022年春季學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：PAGE11三相異步電動(dòng)機(jī)的Y--△起動(dòng)PLC控制三相交流異步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的控制方法，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)為Y型接法，當(dāng)啟動(dòng)延時(shí)過設(shè)定的時(shí)間后或者通過電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋比較達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后（此處用前者），電機(jī)斷開Y型連接，變?yōu)椤鹘臃?。電機(jī)接線須有6線引出，正常運(yùn)行在△接法狀態(tài)下。此次電機(jī)假設(shè)功率為37KW。當(dāng)大容量電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍[2]，由于電線存在電阻，所以必然引起較大的電壓降，勢(shì)必影響周圍其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行及其電機(jī)自身的啟動(dòng)時(shí)間的延長，同時(shí)增加能耗。Y型接法起動(dòng)時(shí)的電流為直接接法電流的1/3，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)切換到△接法運(yùn)行，電機(jī)電流接近額定運(yùn)行電流，所以電動(dòng)機(jī)的Y--△啟動(dòng)是解決大功率風(fēng)機(jī)水泵類型電機(jī)（低扭矩啟動(dòng)）起動(dòng)最簡(jiǎn)單、有效的方法。1.1電器選材名稱型號(hào)數(shù)量備注PLCCPU222CN(DC)16ES7212-1AB23-0XB8西門子開關(guān)電源S-50-241明緯空氣開關(guān)DZ47-60D603P(QF1)1正泰空氣開關(guān)DZ47-60C61P(QF2)1正泰熱繼電器48-57AJRS1-48~57/F(FR1)1正泰接觸器CJX2-8011(KM1)3正泰中間繼電器MY2NJ-24VDC(KA1~KA3)3歐姆龍指示燈ND16-22B/324VDC(HL1、HL3)2正泰指示燈ND16-22B/224VDC(HL2)1正泰啟動(dòng)按鈕LAY39-10BN/3(SB2~SB3)2正泰停止按鈕LAY39-10BN/4(SB4)1正泰急停按鈕LAY39-01ZS/4(SB1)1正泰1.2電氣圖紙?jiān)韴DPLC接線圖交流負(fù)載接線圖1.3程序圖1.4電氣說明1.4．1電氣材料的選擇1.控制器：控制器選擇西門子s7200plc,型號(hào)為CPU222CN(DC)；這款plc具有8輸入與6輸出，滿足系統(tǒng)的輸入輸出所需點(diǎn)數(shù)；電源輸入為24VDC；控制輸入、輸出的電壓都是24VDC，每點(diǎn)輸入額定電流為4mA，每點(diǎn)輸出額定電流為0.75A，因?yàn)轵?qū)動(dòng)的指示燈電流小于20mA，驅(qū)動(dòng)的繼電器線圈電流小于50mA，所以輸出能力滿足系統(tǒng)要求；2.開關(guān)電源：開關(guān)電源選擇明偉品牌，型號(hào)為S-50-24，額定輸出電壓為24DC，額定功率50W；所用負(fù)載plc最大為12W，3個(gè)中繼消耗功率為2W×3=6W，3個(gè)指示燈消耗功率小于1W×3=3W，所以直流電源滿足系統(tǒng)要求。3.低壓電器低壓電器除中間繼電器是歐姆龍品牌外，其它都是國內(nèi)品牌正泰電器；總開關(guān)型號(hào)為DZ47-60D603P，D型，額定電流60A，起開與關(guān)電源及短路保護(hù)作用[3]，因?yàn)殡姍C(jī)額定電流為50A(△接法)，控制電流小于1A，下附正泰小型D型斷路器脫扣曲線圖：設(shè)Y型啟動(dòng)電流是額定電流的2.2倍，有圖可知斷路器脫扣時(shí)間在10秒以上，電機(jī)早已旋轉(zhuǎn)至接近額定速度，相應(yīng)的啟動(dòng)電流亦隨之接近于額定電流，所以所選斷路器滿足要求。控制回路小型斷路器，型號(hào)為DZ47-60C61P，C型，額定電流6A，起控制回路的開關(guān)與短路保護(hù)作用電機(jī)保護(hù)熱繼電器，型號(hào)為JRS1-48~57，整定電流為48~57A，下附正泰熱繼電器電流-時(shí)間曲線圖接觸器，型號(hào)為CJX2-8011，額定電流為80A，因?yàn)樾杞?jīng)常啟動(dòng)，所以選型大一檔。其它按鈕、指示燈，啟動(dòng)按鈕為綠色自復(fù)位型，急停按鈕為自鎖型蘑菇頭，停止按鈕為紅色自復(fù)位型；指示燈為24VDC驅(qū)動(dòng)，電源和報(bào)警指示燈為紅色，運(yùn)行指示燈為綠色。輔料：主電線為16mm方。1.4．2電氣圖紙說明電路為三相五線制進(jìn)線。斷路器都在合上位置時(shí)，當(dāng)KM1與KM2動(dòng)作時(shí)，電機(jī)為△運(yùn)行，當(dāng)KM1與KM3動(dòng)作時(shí)，電機(jī)為Y運(yùn)行。急停按鈕SB1安裝在線體上，當(dāng)遇上緊急情況時(shí)，按下急停按鈕，斷開控制電路電源，停止系統(tǒng)運(yùn)行。PLC信號(hào)輸入為源型輸入（考慮到國內(nèi)電子傳感器一般都為NPN型），輸出為漏型輸出，選擇晶體管輸出型PLC是考慮到晶體管的運(yùn)行壽命比繼電器長，中間繼電器與接觸器出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)比較方便；PLC晶體管驅(qū)動(dòng)外部中間繼電器，中間繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器，如此來使系統(tǒng)按既定程序運(yùn)行。接觸器KM2和KM3不能同時(shí)被吸合，在程序里控制時(shí)沒有同時(shí)輸出置位，在外部電路里也有用常閉觸頭的電氣互鎖裝置，確保其不被同時(shí)吸合動(dòng)作。 1.4．3電氣控制說明1.4.3.1s7200系列PLC介紹 S7-200系列PLC是一種小型的小型可編程控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化運(yùn)行。S7-200系列PLC的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。S7-200系列PLC有1.極高的可靠性，2.極豐富的指令集，3.易于掌握，4.便捷的操作，5.豐富的內(nèi)置集成功能，6.實(shí)時(shí)特性，7.強(qiáng)勁的通訊能力，8.豐富的擴(kuò)展模塊等特點(diǎn)。S7-200系列PLC具有極高的性能/價(jià)格比，它能在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能；使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制；應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等；如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。CPU過程映像寄存器介紹[1]此次課題只用到數(shù)字量輸入、輸出功能，采用梯形圖編程。以下列出過程映像寄存器1.輸入過程映像寄存器：I，在每個(gè)掃描周期的開始，CPU對(duì)物理輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值（光電耦合）存于輸入過程映像寄存器，編程時(shí)可以任意次數(shù)運(yùn)用。2.輸出過程映像寄存器：Q，在每個(gè)掃描周期，輸出過程映像寄存器值傳遞給對(duì)應(yīng)的物理輸出點(diǎn)，當(dāng)用作狀態(tài)開關(guān)時(shí)同I，它的實(shí)際輸出值只與程序最后的對(duì)之設(shè)置值有關(guān)。3.變量存儲(chǔ)器：V，變量存儲(chǔ)器在程序執(zhí)行過程中存放中間結(jié)果，或者用來保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。4.位存儲(chǔ)器：M，類似于繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器，用來存儲(chǔ)中間操作狀態(tài)或其它控制信息，可以用V來代替。5.定時(shí)器存儲(chǔ)器：T，相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器，s7200有三種定時(shí)器，它們的時(shí)間基準(zhǔn)分別為1mS、10mS和100mS，此處取100mS基準(zhǔn)定時(shí)器，且為接通延時(shí)定時(shí)器，定時(shí)器線圈接通時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)一到，定時(shí)器置位為1，當(dāng)定時(shí)器線圈斷開時(shí)，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)清零，定時(shí)器復(fù)位為零。6.計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器：C，計(jì)數(shù)器用來累計(jì)其計(jì)數(shù)脈沖電平由低到高的次數(shù)，CPU提供加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)數(shù)器置1；復(fù)位計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，當(dāng)前值清零。7.高速計(jì)數(shù)器：HC，高速計(jì)數(shù)器用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件，計(jì)數(shù)過程與掃描周期無關(guān)。以上寄存器均可以按位、字節(jié)、字、雙字來存取。1.4.3.2梯形圖程序說明梯形圖介紹：梯形圖是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。軟繼電器--PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。能流--當(dāng)觸點(diǎn)接通時(shí)，有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流”(PowerFlow)從左向右流動(dòng)，這一方向與執(zhí)行用戶程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序是一致的。能流只能從左向右流動(dòng)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。母線--梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Busbar)。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。梯形圖的邏輯解算--根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。程序解釋：網(wǎng)絡(luò)1：SM0.0為系統(tǒng)狀態(tài)位，當(dāng)PLC為RUN時(shí)該位始終接通；SMB28是PLC自帶的模擬電位器0輸入的數(shù)值，值的大小由調(diào)節(jié)電位器刻度決定，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)值增大，數(shù)值范圍為0~255；功能塊功能為把字節(jié)數(shù)值大小傳遞到一個(gè)字中—即SMB28TOVW20；VW20為Y/△啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)Y型接法運(yùn)行時(shí)間；所以網(wǎng)絡(luò)功能為在每個(gè)掃描周期把模擬電位器0的值傳給Y型接法運(yùn)行時(shí)間的預(yù)設(shè)值；調(diào)試時(shí)調(diào)節(jié)電位器刻度得到達(dá)到實(shí)際轉(zhuǎn)速切換點(diǎn)的時(shí)間值。網(wǎng)絡(luò)2：Q0.4是報(bào)警輸出，I0.0為直接△啟動(dòng)運(yùn)行按鈕輸入點(diǎn)，M0.0定義為已啟動(dòng)標(biāo)志，Q0.0驅(qū)動(dòng)中間繼電器KA1從而最終驅(qū)動(dòng)接觸器KM1，Q0.1驅(qū)動(dòng)中間繼電器KA2從而最終驅(qū)動(dòng)KM2；所以網(wǎng)絡(luò)功能為在M0.0未置位且沒有報(bào)警的情況下，按下啟動(dòng)按鈕SB2—接通I0.0，經(jīng)運(yùn)算PLC置位Q0.0、Q0.1—驅(qū)動(dòng)KA1、KA2—KM1、KM2—系統(tǒng)直接△啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)M0.0置位。網(wǎng)絡(luò)3：I0.1為Y/△啟動(dòng)按鈕，M0.0定義為已啟動(dòng)標(biāo)志，Q0.0驅(qū)動(dòng)KM1，Q0.2驅(qū)動(dòng)KM3；所以網(wǎng)絡(luò)功能為在M0.0未置位且沒有報(bào)警的情況下，按下啟動(dòng)按鈕SB3—接通I0.1，經(jīng)運(yùn)算PLC置位Q0.0、Q0.2—驅(qū)動(dòng)KA1、KA3—KM1、KM3—系統(tǒng)Y/△啟動(dòng)運(yùn)行開始，同時(shí)M0.0置位。網(wǎng)絡(luò)4：網(wǎng)絡(luò)功能為對(duì)Y型啟動(dòng)進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)時(shí)間VW20由模擬電位器0的刻度值決定，延時(shí)寄存器為T40，時(shí)間基準(zhǔn)為100mS，延時(shí)時(shí)間最大值為255×100mS=25.5S，所以延時(shí)時(shí)間為0~25.5秒。網(wǎng)絡(luò)5：M0.1定義為Y型啟動(dòng)停止到△啟動(dòng)運(yùn)行之間的間隔標(biāo)志；網(wǎng)絡(luò)功能為當(dāng)Y型啟動(dòng)運(yùn)行延時(shí)時(shí)間一到—T40被置位1，復(fù)位輸出Q0.2--停止輸出KM3，同時(shí)置位M0.1，由上一網(wǎng)絡(luò)可得同時(shí)復(fù)位Y型啟動(dòng)運(yùn)行延時(shí)寄存器T40當(dāng)前值。網(wǎng)絡(luò)6：M0.1被置位時(shí)，網(wǎng)絡(luò)功能為對(duì)Y型啟動(dòng)停止到△啟動(dòng)運(yùn)行之間計(jì)時(shí)開始,延時(shí)寄存器為T41，時(shí)間基準(zhǔn)為100mS。網(wǎng)絡(luò)7：網(wǎng)絡(luò)功能為當(dāng)Y型啟動(dòng)停止到△啟動(dòng)運(yùn)行之間延時(shí)時(shí)間一到—T41被置位，啟動(dòng)置位Q0.1—最終驅(qū)動(dòng)KM2，同時(shí)復(fù)位M0.1，Y型啟動(dòng)結(jié)束，電機(jī)進(jìn)入到正常運(yùn)行狀態(tài)，T41的延時(shí)時(shí)間為5×100mS=0.5秒，這是為了使接觸器KM3完全斷開情況下再使KM2動(dòng)作吸合。網(wǎng)絡(luò)8：I0.2為停止按鈕，I0.3為熱繼電器過載保護(hù)動(dòng)作；網(wǎng)絡(luò)功能為當(dāng)有SB3停止按鈕按下或者熱繼電器保護(hù)動(dòng)作—I0.2和I0.3有任一個(gè)被接通的情況下復(fù)位M0.0、M0.1，同時(shí)復(fù)位輸出Q0.0、Q0.1、Q0.2—停止輸出KM1、KM2、KM3。網(wǎng)絡(luò)9：Q0.3為運(yùn)行指示燈，SM0.5為系統(tǒng)狀態(tài)位，它提供1秒的時(shí)鐘脈沖（0.5秒打開，0.5秒關(guān)閉），網(wǎng)絡(luò)功能為：在Y型啟動(dòng)—Q0.2被置位時(shí)運(yùn)行指示燈閃爍指示，在△運(yùn)行—Q0.1被置位時(shí)常亮指示。網(wǎng)絡(luò)10：Q0.4為報(bào)警指示輸出；網(wǎng)絡(luò)功能為當(dāng)電機(jī)過載時(shí)—I0.3被接通時(shí)，Q0.4被置位--報(bào)警指示動(dòng)作，當(dāng)I0.3被復(fù)位時(shí)，不能復(fù)位Q0.4。網(wǎng)絡(luò)11：網(wǎng)絡(luò)功能為當(dāng)按下停止按鈕—I0.2被接通時(shí)復(fù)位報(bào)警指示輸出。2心得體會(huì)在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。

這次的課程設(shè)計(jì)雖然時(shí)間緊任務(wù)重，但是讓我學(xué)