山西西門子S7-200SMARTPLC模塊代理經(jīng)銷商

用PLC代替繼電器的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制的設(shè)計(jì)

    由于慣性的作用，電動(dòng)機(jī)從切斷電源到*停止轉(zhuǎn)動(dòng)總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，影響了勞動(dòng)效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地停車，縮短時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，對(duì)要求停轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫其迅速停車，必須采取制動(dòng)措施。制動(dòng)的方法分為機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩種。機(jī)械制動(dòng)有電磁抱閘制動(dòng)、電磁離合器制動(dòng)等，電氣制動(dòng)有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)等。下面以反接制動(dòng)為例來(lái)說(shuō)明。

    (1)繼電器控制結(jié)構(gòu)

    圖5-29中，按下正向啟動(dòng)按鈕SB2，中間繼電器KA1的線圈得電，KA1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并自鎖，同時(shí)正向接觸器KM1得電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)。在剛啟動(dòng)時(shí)未達(dá)到速度繼電器KV的動(dòng)作轉(zhuǎn)速，常開(kāi)觸點(diǎn)KV-Z未閉合，中間繼電器KA3失電，KM3也處于斷電狀態(tài)，電阻R串在線路中限制啟動(dòng)電流。轉(zhuǎn)速升高后，速度繼電器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)KV-Z閉合，KM3線圈得電，其主觸點(diǎn)短接電阻R，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束。

    按下停止按鈕SB1（此時(shí)電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)），中間繼電器KA1的線圈失電，KA1的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)接觸器KM3的線圈，電阻R再次串在電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)限制電流。同時(shí)，KM1的線圈失電，切斷電動(dòng)機(jī)三相電源。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍然較高，常開(kāi)觸點(diǎn)KV-Z仍閉合，中間繼電器KA3線圈也還處于得電狀態(tài)，在KM1線圈失電的同時(shí)又使KM2線圈得電，主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)電源反接，電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)，定子結(jié)構(gòu)一直串有電阻R以限制制動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近0時(shí)，速度繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)KV-Z斷開(kāi)，KA3和KM2的線圈失電，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

    按下反向啟動(dòng)按鈕SB3，如果電機(jī)正處于正轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，反向按鈕SB3同時(shí)切斷KA1和KM1的線圈，然后中間繼電器KA2的線圈得電，KA2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并自鎖，同時(shí)反向接觸器KM2的線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)。在剛啟動(dòng)時(shí)未達(dá)到速度繼電器KV的動(dòng)作轉(zhuǎn)速，常開(kāi)觸點(diǎn)KV-F未閉合，中間繼電器KA4失電，KM3也處于斷電狀態(tài)，因而電阻R串在線路中限制啟動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高后，速度繼電器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)KV-F閉合，KM3線圈得電，其主觸點(diǎn)短接電阻R，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束。
   電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的控制線路簡(jiǎn)單，但其啟動(dòng)電流很大，一般為額定電流的6～7倍，而過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，同時(shí)使得變壓器副邊電壓大幅度下降，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，甚至導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)，所以對(duì)大容量電動(dòng)機(jī)必須進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)控制。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作方式的不同需要采用不同的方法實(shí)現(xiàn)，常用的有自耦調(diào)壓器降壓?jiǎn)?dòng)、串電阻降壓?jiǎn)?dòng)和Y-△降壓?jiǎn)?dòng)等方法。以上是以Y-△降壓?jiǎn)?dòng)為例來(lái)說(shuō)明。

    (1)繼電器控制電路

    工作原理如圖5-28所示，按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電并自鎖，KM3線圈得電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接入電源，并以Y接法開(kāi)始運(yùn)行。同時(shí)時(shí)間繼電器KT線圈得電，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷KM3線圈的電源，使得KM3失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。KT的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，使得電動(dòng)機(jī)由Y接法切換為△接法運(yùn)行。

    (2) PLC控制程序設(shè)計(jì)

    I/O分配見(jiàn)表5-3，梯形圖和指令表見(jiàn)表5-4。

    表5-3    PLC控制I/O分配表

在邏輯運(yùn)算中，經(jīng)常需要一些輔助繼電器，它的功能與傳統(tǒng)繼電器控制線路中的中間繼電器相同。輔助繼電器與外部沒(méi)有任何聯(lián)系，它在PLC中沒(méi)有輸入／輸出端子與之對(duì)應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

    每個(gè)輔助繼電器對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的一個(gè)基本單元，它可以由所有編程元件的觸點(diǎn)（包括它自己的觸點(diǎn)）來(lái)驅(qū)動(dòng)。它的觸點(diǎn)同樣可以無(wú)限次使用。借助于輔助繼電器的編程（編碼地址如表2-1所示），可使輸入／輸出之間建立復(fù)雜的邏輯關(guān)系和聯(lián)鎖關(guān)系，以滿足不同的控制要求。在S7-200中，有時(shí)也稱輔助繼電器為位存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)部標(biāo)志位(marker)，所以輔助繼電器一般以位為單位使用；并采用“字節(jié)．位”的編址方式，每1位相當(dāng)于1個(gè)中間繼電器，S7-200的CPU22X系列輔助繼電器的數(shù)量為256個(gè)(32，256)。輔助繼電器也可以按字節(jié)、字、雙字為單位，作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。建議用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)使用變量寄存器V。

   S7-200的輔助繼電器分為一般輔助繼電器和特殊輔助繼電器。一般輔助繼電器用M表示，主要是起到中間過(guò)渡或輔助作用，不能和輸入信號(hào)或負(fù)載相連，每一位輔助繼電器有線圈和觸點(diǎn)，觸點(diǎn)有常開(kāi)和常閉（），觸點(diǎn)可以用無(wú)限多次。對(duì)輔助繼電器可以是位操作(M0.0)、字節(jié)操作(BM0)、字操作(MW0)和雙字操作(DM0)。一般輔助繼電器還有斷電保持型，PLC斷電時(shí)，能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)。斷電保持型和非斷電保持型的范圍可以通過(guò)軟件相互轉(zhuǎn)換。

表2-1    一般輔助繼電器的編碼地址

    輔助繼電器停電保持和非停電保持的應(yīng)用如圖2-3和圖2-4所示。

    上述的兩個(gè)程序中I0.0、I0.1為輸入信號(hào)，M14.0為斷電保持型的輔助繼電器，M0.0為非斷電保持型的輔助繼電器，Q0.0為輸出繼電器。正常工作時(shí)，I0.0接通，圖2-3和圖2-4中的M14.0、M0.0得電，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q0.0工作，并且都有自鎖；當(dāng)按下停止按鈕I0.1時(shí)，M14.0、M0.0失電，輸出繼電器Q0.0停止工作，兩程序的運(yùn)行情況一樣。

    兩者的區(qū)別在于程序在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)突然斷電后，兩程序的運(yùn)行情況就不*了。當(dāng)兩程序在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)斷電時(shí)，由于圖2-3中M14.0具有停電保持功能，所以停電后M14.0及其輔助線圈能保持當(dāng)前的狀態(tài)，M14.0的輔助線圈保持接通，當(dāng)系統(tǒng)再次來(lái)電時(shí)，程序接著運(yùn)行；但是在圖2-4中，由于M0.0是非停電保持的，所以當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)斷電時(shí)，M0.0及其輔助線圈失電斷開(kāi)，這樣當(dāng)系統(tǒng)再次來(lái)電時(shí)，圖2-4不會(huì)直接接著運(yùn)行工作，而需要重新啟動(dòng)才能運(yùn)行。

輸出繼電器就是PLC存儲(chǔ)系統(tǒng)中的輸出映像寄存器。通過(guò)輸出繼電器，將PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)與外部輸出端子（輸出點(diǎn)）建立起明確對(duì)應(yīng)的連接關(guān)系。S7-200的輸出繼電器也是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每1位對(duì)應(yīng)1個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，如同輸入繼電器一樣，也采用“字節(jié)．位”的編址方法，采用8進(jìn)制，因此不存在“8、9”這樣的數(shù)值。輸出繼電器的狀態(tài)可以由輸入繼電器的觸點(diǎn)、其他內(nèi)部器件的觸點(diǎn)，以及它自己的觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)，即它*是由編程的方式?jīng)Q定其狀態(tài)。

   輸出繼電器接外部各種負(fù)載，如各種繼電器、接觸器線圈、電磁閥、指示燈等。有線圈和觸點(diǎn)（常開(kāi)和常閉），觸點(diǎn)可以用無(wú)限多次。輸出繼電器也可以是位操作、字節(jié)操作、字操作和雙字操作。

   輸出繼電器一般有一個(gè)PLC上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過(guò)程序使輸出繼電器線圈通電時(shí)，PLC上的輸出端開(kāi)關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開(kāi)關(guān)信號(hào)，同時(shí)在程序中其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

    西門子S7-200的輸出繼電器用“Q”來(lái)表示，共128個(gè)點(diǎn)，有16行8列，如圖2-2所示，其操作及用法與輸入繼電器類似。

輸入繼電器就是PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的輸入映像寄存器。它的作用是接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)及各種傳感器等的輸入信號(hào)。通過(guò)輸入繼電器，將PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)與外部輸入端子（輸入點(diǎn)）建立起明確對(duì)應(yīng)的連接關(guān)系，它的每1位對(duì)應(yīng)1個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)。

    輸入繼電器一般都有一個(gè)PLC的輸入端子與之對(duì)應(yīng)，只有觸點(diǎn)（常開(kāi)和常閉沒(méi)有線圈。這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，并且使用次數(shù)不受限制。對(duì)這些觸點(diǎn)可以是位操作、字節(jié)操作、字操作和雙字操作。外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

   在每個(gè)掃描周期的開(kāi)始，PLC對(duì)各個(gè)輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并把采樣值送到輸入映像寄存器。PLC在接下來(lái)的本周期各階段不再改變輸入映像寄存器中的值，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段。

    PLC輸入映像寄存器的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)不能超過(guò)這個(gè)數(shù)量，未用的輸入映像區(qū)可作其他編程元件使用，如可以作通用輔助繼電器或數(shù)據(jù)寄存器，但這只有在寄存器的整個(gè)字節(jié)的所有位都未占用的情況下才可另作他用，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的執(zhí)行結(jié)果。

   西門子S7-200的輸入繼電器是用“I”來(lái)表示。共128個(gè)點(diǎn)，有16行8列，如圖2-1所示。

   前面講過(guò)，它可以對(duì)位操作，也可以對(duì)字節(jié)、字和雙字進(jìn)行操作。在圖2-1中，對(duì)位操作如I2.4，其中“I”指輸入繼電器，“2”指第3行，“4”指第5列，即第3行與第5列相交的點(diǎn)，為一位，是小的存儲(chǔ)單元；對(duì)字節(jié)操作如IB0（數(shù)字0），指*行全部的8位，就構(gòu)成了一個(gè)字節(jié)，IB3則指第4行全部的8位；以此類推，對(duì)字操作如第1、2兩行全部共16位構(gòu)成一個(gè)字IW0；對(duì)雙字操作如第1、2、3、4共4行全部32位構(gòu)成一個(gè)雙字ID0。

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