電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了國內(nèi)電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，以及存在問題，同時介紹了可編程控制器的工作原理，選型依據(jù)。設(shè)計了一種基于PLC電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，詳細介紹了所選用的西門子S7-200 PLC以及同類型的S7-300 S7-400PLC，根據(jù)設(shè)計要求對PLC的輸入輸出I/O進行了分配，并且編寫系統(tǒng)運行的梯形圖。準備開機時，按下開機按鈕后，

2、首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機無法啟動，并且聲光報警。如果斷路器初始狀態(tài)為斷開，斷路器合閘，電機開始啟動。在啟動過程中，若發(fā)生一級故障，PLC進行相應(yīng)的保護動作。啟動完成后，“電機開/關(guān)指示燈”亮，電機正常運行。運行過程中，PLC依次循環(huán)檢測電機是否發(fā)生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負荷、過電流等故障，若有發(fā)生，PLC進行相應(yīng)保護動作。關(guān)機時，PLC接到關(guān)機命令后，斷路器跳閘，“電機開/關(guān)機指示燈”滅。故障聲光

3、報警后，按“報警復(fù)位按鈕”復(fù)位。本設(shè)計的選題就是基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 故障診斷 PLC 電機 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper introduces the domestic electrical fault diagnosis s

4、ystem design , as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail

5、on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC I/O for distribution and preparation of the ladder diagram system <

6、;/p><p>　　Key words：Fault Diagnosis；　PLC；　Motor</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　目　　錄

7、3</b></p><p><b>　　1 引 言5</b></p><p>　　2 電動機保護裝置的各種保護原理及故障判據(jù)6</p><p>　　2.1 電動機保護裝置常見保護形式6</p><p>　　2.2 礦用隔爆三相異步電動機的故障保護7</p><p>　　2

8、.2.1 過載保護7</p><p>　　2.2.2 短路故障分析及保護判據(jù)7</p><p>　　2.2.3 單相接地故障分析及保護判據(jù)8</p><p>　　2.2.4 欠壓和過壓故障分析及保護判據(jù)9</p><p>　　2.2.5 礦用電動機的其他保護10</p><p>　　3 微機保護的數(shù)

9、據(jù)采集11</p><p>　　3.1 保護裝置的數(shù)據(jù)采集電路11</p><p>　　3.1.1 電壓形成回路11</p><p>　　3.1.2 采樣電路12</p><p>　　4 PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹12</p><p>　　4.1 PLC發(fā)展歷程12</p>&

10、lt;p>　　4.2 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展前景13</p><p>　　4.3 可編程序控制器PLC的分類14</p><p>　　4.4 CPU成 15</p><p>　　4.4.1 CPU的構(gòu)成的構(gòu)15</p><p>　　4.4.2 I/O模塊16</p><p>　　4.4.3 電

11、源模塊16</p><p>　　4.4.4 PLC的工作原理17</p><p>　　4.4.5 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備18</p><p>　　5   PLC的選取與系統(tǒng)硬件設(shè)計18</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)18</p><p>　　5.2 PLC的硬件配置

12、與選型19</p><p>　　圖5-2系統(tǒng)整體設(shè)計方案及硬件連接圖26</p><p>　　5.3 JL-400缺相繼電器27</p><p>　　5.4 熱繼電器30</p><p>　　5.4.1 熱繼電器的工作原理30</p><p>　　6 保護裝置的軟件設(shè)計32</p>&l

13、t;p>　　6.1 PLC程序設(shè)計方法32</p><p>　　6.2 梯形圖語言特點34</p><p>　　6.3程序設(shè)計35</p><p>　　6.3.1 設(shè)計思路35</p><p>　　6.3.2控制程序流程圖36</p><p>　　7 控制電路的抗干擾設(shè)計39</p>&

14、lt;p>　　7.1電源設(shè)計39</p><p>　　7.2 信號濾波39</p><p>　　7.3 開關(guān)量輸出隔離40</p><p>　　7.4 地線設(shè)置40</p><p>　　7.5元器件的選擇40</p><p><b>　　7.6 其他40</b></p>

15、;<p><b>　　8 結(jié)束語41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><b>　　參考文獻43</b></p><p><b>　　1引 言</b></p><p>　　電動機的應(yīng)用幾乎涵蓋了

16、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，電動機常常運行在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場合的高壓電動機、大功率電動機來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。</p><p>　　PLC（Programmable Logic Controller），是可編程邏輯控制器。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)

17、操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：開關(guān)量的邏輯控制、模擬量的控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，PLC產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間，如機械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍

18、采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。因此，PLC在我國的應(yīng)用潛力遠沒有得到充分發(fā)揮。目前，中國PLC市場的95％以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)。國內(nèi)曾有研究單位開發(fā)PLC產(chǎn)品，后因種種原因沒有發(fā)展起來。值得欣慰的是，國內(nèi)已有具有較強實力的公司開始拓展PLC業(yè)務(wù)，并在中國PLC市場有了一定聲音，如和利時公司、德維森公司、安控公司。</p><p>　　隨著故障診斷技術(shù)的發(fā)展，以檢測、識別、預(yù)測和干預(yù)為核心的先進的故障診斷技術(shù)得到

19、了廣泛的應(yīng)用，不但能夠及時準確地診斷出故障，而且可以采取相應(yīng)的對策，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。電機故障可能對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工業(yè)系統(tǒng)其它機組的安全運行帶來嚴重的影響，因此，電機的故障診斷顯得非常重要，本設(shè)計的選題就是基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　診斷系統(tǒng)建立在基于ＰＬＣ和上位計算機組成的控制系統(tǒng)上。ＰＬＣ在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是檢測點擊的電流保護。計算機由于具有強大的科學(xué)計算功能，

20、利用專家知識和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面，給出故障定位，報告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。</p><p>　　2 電動機保護裝置的各種保護原理及故障判據(jù)</p><p>　　電機保護就是給電機全面的保護，即在電機出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，予以報警或保護；為電動機提供保

21、護的裝置是電機保護器，包括熱繼電器、電子式保護器和智能型保護器。</p><p>　　電動機常見的故障可分為對稱故障和不對稱故障兩大類。對稱故障包括:過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對電動機的損害主要是熱效應(yīng)，使繞組發(fā)熱甚至損壞，其主要特征是電流幅值發(fā)生顯著變化;不對稱故障包括:斷相、逆相、相間短路、匝間短路等，這類故障是電動機運行中最常見的一類故障。不對稱故障對電動機的損害不僅僅是引發(fā)發(fā)熱，更重要的是不對稱引起

22、的負序效應(yīng)能造成電動機的嚴重損壞。因而，對大型電動機進行綜合保護非常重要。</p><p>　　2.1 電動機保護裝置常見保護形式</p><p>　　掘進機的綜合保護主要是對電動機的保護，礦用隔爆型三相異步電動機是掘進機電氣系統(tǒng)的主要組成部分，它與液壓系統(tǒng)配合操作，可自如的實現(xiàn)整機的各種生產(chǎn)作業(yè)。作為電氣主設(shè)備，電動機的運行正常與否，直接關(guān)系整機的性能，所以要高度重視，除了對電機的保護外

23、，掘進機還有很多極其重要的保護形式?，F(xiàn)對掘進機常見故障和礦井下的實際需要投入的主要的保護形式介紹如下：</p><p>　　1. 低壓線路漏電保護：當(dāng)AC220V、AC120V、AC24V低壓線路對地絕緣降低到規(guī)定值時保護動作，顯示220V漏電、120V漏電或24V漏電。(參考值A(chǔ)C220V為5KΩ，AC120V為3KΩ，AC24V為2KΩ)</p><p>　　2. 電機溫度保護：由于冷

24、卻系統(tǒng)故障或環(huán)境溫度過高，油泵和截割電機繞組溫度達到155℃時，埋在電機定子繞組中的溫度繼電器動作，保護裝置通過程序控制油泵或截割電機停止運轉(zhuǎn)，電機冷卻后自動復(fù)位。對應(yīng)熱敏電阻阻值為1.8KΩ～2KΩ。 </p><p>　　3. 對稱故障保護：對稱故障主要有對稱過載、堵轉(zhuǎn)、對稱穩(wěn)態(tài)短路等，這類故障對電動機的損害主要是由于電流增大所引起的熱效應(yīng)和機械應(yīng)力，使繞組發(fā)熱甚至損壞。 </p>&l

25、t;p>　　4. 不對稱故障保護：電動機的不對稱故障主要有斷相、相間短路、匝間短路、不平衡運行、接地短路等。不對稱故障對電動機的損害不僅僅是電流增加引起的發(fā)熱，更重要的是不對稱引起負序效應(yīng)給電動機運行帶來的隱患。因此，電動機運行缺陷的早期診斷是非常重要。</p><p>　　2.2 礦用隔爆三相異步電動機的故障保護</p><p>　　由于礦井下工作環(huán)境比較惡劣，電動機發(fā)生故障的幾

26、率也比較大，針對這種情況和用戶的實際需要投入了以下幾種保護：過載保護、短路保護、負序過流保護、單相接地保護、欠電壓和過電壓保護等保護形式。下面對幾種主要保護的原理和實現(xiàn)方法分別加以詳細的闡述。</p><p>　　2.2.1 過載保護</p><p>　　由于負載轉(zhuǎn)矩過大，電動機轉(zhuǎn)速下降以提高電磁轉(zhuǎn)矩，電機定子電流超過額定電流，導(dǎo)致電動機過載，如果持續(xù)時間過長，將導(dǎo)致電動機過熱而被燒壞。

27、但是如果是短時過載，電動機積累的熱量能夠及時散發(fā)，根據(jù)過載程度的不同，電動機過載運行是可以保持一段不同的時間。過載保護按照反時限特性動作。</p><p>　　2.2.2 短路故障分析及保護判據(jù)</p><p>　　由于電動機在起動過程中，起動電流很大，可以達到額定電流的7倍以上。為了保證在起動過程中保護可靠的不動作，整定值在起動和運行過程中采用了不同的算法。</p>&l

28、t;p>　　a. 異步電動機起動過程中的速斷保護：</p><p>　　欲使電動機能滿載地起動，要求必須大于電動機滿載起動電流，即：</p><p>　　式中：——保證電動機滿載啟動系數(shù)，取1.2～1.4。</p><p>　　——電動機起動電流系數(shù)，一般取4～7。</p><p>　　——電動機的額定線電流。</p>&

29、lt;p>　　b. 異步電動機運行中的速斷保護</p><p>　　在電動機運行過程中，的整定可不必考慮要躲過電動機的起動電流，短路保護可以按電動機的額定電流的倍數(shù)整定，即：</p><p>　　式中的值一般取為8-10，這樣可以保證三相異步電動機在起動結(jié)束后的運行過程中不會頻繁跳閘，保證掘進機的正常工作。</p><p>　　2.2.3 單相接地故障分析及

30、保護判據(jù)</p><p>　　在變壓器中性點不接地的礦井下的供電系統(tǒng)中，當(dāng)一相(如A相)發(fā)生直接接地故障，便有單相接地電流在接地點流過，并經(jīng)其它兩相的絕緣電阻和電容流回電源。此時，A相導(dǎo)線對地電壓為零，B、C兩相對地變成了線電壓。但電源線電壓仍然平衡，并不影響負荷繼續(xù)工作。不過，從礦井的安全出發(fā)，為了防止瓦斯煤塵爆炸，要求立即切斷供電電源。由于三相電網(wǎng)對地電壓不再平衡，三相電壓之和不為零，因而出現(xiàn)了零序電壓和零序

31、電流。</p><p>　　由于我國礦井下大中型電動機一般采用小電流接地方式，當(dāng)發(fā)生一點接地時，故障電流很小。在中性點非直接接地電網(wǎng)中的高壓電動機，當(dāng)容量小于2MW，而接地電容電流大于10A；或容量等于2MW及以上，而接地電容電流大于5A時，應(yīng)裝設(shè)接地保護。提高接地保護的靈敏度，可采用一次零序電流互感器檢測零序電流，其電流按大于被保護回路的電容電流整定，即：</p><p>　　式中： —

32、—可靠系數(shù)，取4～5；</p><p>　　——當(dāng)外部發(fā)生接地故障時，過流被保護回路的最大接地電容電流。</p><p>　　2.2.4 欠壓和過壓故障分析及保護判據(jù)</p><p>　　根據(jù)三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式可知，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)供電電壓有關(guān)。當(dāng)電網(wǎng)電壓上下波動時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)發(fā)生變化，進而影響到定子電流的變化，從而影響到電動機正常運行，

33、所以必須有欠電壓和過電壓保護。</p><p><b>　　a. 欠壓保護</b></p><p>　　當(dāng)電源電壓由于某種原因降低到額定電壓75％或長時間低于額定電壓85％時，稱為系統(tǒng)欠電壓。電動機的轉(zhuǎn)矩和定子電流與電壓密切相關(guān)，在電網(wǎng)電壓降低，電磁轉(zhuǎn)矩下降時，電動機轉(zhuǎn)速也下降，因此轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動勢和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流都將增大。轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流必然相應(yīng)增大，

34、溫升增高，致使電動機過熱甚至燒壞，嚴重時還會造成堵轉(zhuǎn)。因此，電動機應(yīng)有欠壓保護，以保證一旦發(fā)生欠壓故障它就能夠自行脫離電源。</p><p>　　欠壓保護的整定原則是：若在一定時限內(nèi)采樣到的線電壓有效值均低于保護整定值，則認為有故障產(chǎn)生，應(yīng)進行斷電保護。</p><p><b>　　b. 過壓保護</b></p><p>　　當(dāng)電源電壓由于某種

35、原因超過額定電壓15％時,稱為系統(tǒng)過電壓。過電壓通常是由電網(wǎng)電壓波動造成的，當(dāng)然有時也是伴隨其它故障而產(chǎn)生的，如果負載星形連接且無中性線的電動機定子繞組一相短路，則會造成其它兩相負載的電壓增大。電動機在過電壓狀態(tài)下運行，容易對電動機的絕緣造成破壞，從而縮短電動機使用壽命，因此電動機應(yīng)裝設(shè)過電壓保護。</p><p>　　過壓保護的整定原則是：若在一定時限內(nèi)采樣到的線電壓有效值均高于保護整定值，則認為有故障產(chǎn)生，應(yīng)

36、進行斷電保護。</p><p>　　2.2.5 礦用電動機的其他保護</p><p>　　礦用電動機的其他保護還包括起動超時保護、頻繁起動保護、超溫保護、漏電閉鎖保護等。 </p><p>　　a. 起動超時保護：對于直接起動的電動機，剛起動時，起動電流比較大，經(jīng)過一段時間，電流將下降到額定電流或以下的水平。起動超時保護設(shè)定了一個稍大于額定電流的動作值，它在電動機

37、起動時投入，經(jīng)過適當(dāng)?shù)难訒r(延時時間可設(shè)定)，檢測線路的電流，并與動作值比較，如果仍然大于動作值，則起動超時保護動作，可作為短路保護的后備保護。</p><p>　　b. 頻繁起動保護：起動過于頻繁將使電動機繞組長時間流過數(shù)倍于額定電流的起動電流。由于熱積累效應(yīng)，會導(dǎo)致電動機過熱，使繞組絕緣加速老化，甚至燒壞電機。頻繁起動保護主要用于限制電動機在一定時間內(nèi)的起動次數(shù)，它可以根據(jù)電機的負載情況和散熱條件來整定允許起

38、動的次數(shù)。電動機第一次起動時就開始計時并記錄電動機起動次數(shù)，如果電動機起動次數(shù)達到整定值，而計時未結(jié)束，電動機將被閉鎖，直到計時結(jié)束才能再次起動電動機，并重新計時和記錄起動次數(shù)。</p><p>　　c. 超溫保護：超溫保護是通過電動機內(nèi)部安裝的溫度傳感器直接對繞組溫度進行測量，當(dāng)溫度達到整定的閾值時分斷電動機線路，并報警。溫度閾值可以整定。這種保護方式適合用于井下散熱條件極差的大容量電動機，防止電動機在額定負載

39、情況下長時間積熱而燒壞。</p><p>　　d. 漏電閉鎖保護：采用附加直流電源檢測回路絕緣電阻的阻值的保護原理。</p><p>　　3 微機保護的數(shù)據(jù)采集</p><p>　　掘進機綜合保護裝置采集的信號分為數(shù)字量和模擬量信號兩類。其中數(shù)字量信號包括斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的輔助接點以及其他繼電器接點的開關(guān)量信號，或者來自別的微機保護或數(shù)字設(shè)備的數(shù)字量信號。這些

40、信號經(jīng)過干擾隔離環(huán)節(jié)，由輸入、輸出接口和保護裝置相連。而當(dāng)被采集的物理量是連續(xù)的模擬信號時，必須依據(jù)采樣定理對模擬信號進行離散化，以保證原始數(shù)據(jù)不失真。模擬量輸入電路的主要作用是隔離、規(guī)范輸入電壓及完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，以便與CPU接口，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，因此這部分電路又稱數(shù)據(jù)采集電路。數(shù)據(jù)采集電路內(nèi)部參與運算的信號是二進制的離散數(shù)字信號，模擬量輸入電路是綜合保護裝置中很重要的電路。保護裝置的動作速度和測量精確度等性能都與該電路有關(guān)。</

41、p><p>　　3.1 保護裝置的數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　3.1.1 電壓形成回路</p><p>　　綜合保護裝置要從被保護的線路或設(shè)備上的電流互感器、電壓互感器或其他電壓變送設(shè)備上取得信息，通常根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍的要求，將互感器的二次側(cè)數(shù)值變換為4～20mA的電流信號或1～5V范圍內(nèi)的電壓信號，對于電流信號可以采用串聯(lián)一定阻值的電阻的方法變換為相應(yīng)

42、的電壓信號。在互感器的選擇上有鐵芯電流互感器和空芯電流互感器。其中鐵芯電流互感器受其鐵磁性能的影響，即使在設(shè)計時確定的工作很理想，在小電流時測量線性度很好，但在大電流時鐵芯易于飽和，線性度差，測量范圍小。采用空芯電流互感器準確度高線性誤差在±1％以內(nèi)，測量范圍廣絕緣水平高，用于高壓大電流電動機具有明顯的優(yōu)點，但是在小電流時，信號較小測量誤差大。轉(zhuǎn)換信號不失真這點對微機保護是很重要的，因為只有在這種條件下作精確的運算或定量的分析

43、才是有意義的。至于移相、提取某一分量等，在微機保護中，根據(jù)實際需要可以容易地通過軟件來實現(xiàn)。</p><p>　　3.1.2 采樣電路</p><p>　　采樣電路由傳感器、電壓調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。電動機的電流、電壓信號用電流傳感器和電壓變送器拾取，進行適當(dāng)?shù)姆糯蠛驼{(diào)理后送入單片機內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入口。列如要檢測截割電機的三相電流信號，因截割電機的額定電流比較大

44、，選用時要考慮過流的影響，所以應(yīng)選用通過電流較大的電流傳感器，一般選CT30-1400A/5V型電流傳感器檢測電流信號，如要檢測系統(tǒng)電壓，因系統(tǒng)電壓額定為1140V，選用時考慮過壓等因素，所以一般采用CSP2-1500Va.c/5V型交流電壓變送器檢測系統(tǒng)電壓。電壓調(diào)理電路包括跟隨、比例調(diào)整和硬件濾波三部分，作用是為了保證電機在額定電流以及當(dāng)電機啟動和過載時出現(xiàn)過電流情況下的檢測精度(l%)，模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p&g

45、t;<p>　　圖3-1 模擬信號處理硬件流程圖</p><p>　　4 PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　4.1 PLC發(fā)展歷程</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)

46、的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。 個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）?！∩鲜兰o8

47、0年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)?！?PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，</p><p>　　國控制類產(chǎn)

48、品市場PLC的占有率已超過50% , 而且保持著10%～ 15% 的發(fā)展速度。</p><p>　　4.2 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　現(xiàn)在, 雖然出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的 DCS 和 FCS 控制系統(tǒng), PLC 控制也終將會被先進的 FCS 控制所取代,但是目前以及今后相當(dāng)長的一段時間, PLC 還會與 DCS 和 FCS 共存,這主要基于以下原因:(1) 現(xiàn)在企業(yè)的確

49、正在朝著自動化、信息化、開放化的方向發(fā)展,但這并不意味著要將現(xiàn)有控制系統(tǒng)推倒重來。企業(yè)投入大量的人力和財力建立起來的 PLC 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型,如果要完全推翻再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統(tǒng),需要更大的資金投入,將造成很大的浪費。(2) 基于以上市場需求,許多軟件廠商(例如: 華富惠通軟件公司) 正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡(luò),開發(fā)控制系統(tǒng)軟件,幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)

50、的集成。(3) 目前, PLC 的功能增強、結(jié)構(gòu)優(yōu)化, IO 模塊趨向分散化、智能化,編程工具和編程語言更具標準化和高級化。(4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強, 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開放式的通信發(fā)展。(5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場總線IO技術(shù)相結(jié)合,結(jié)構(gòu)開放、擴展方便、技術(shù)先進、價格低廉</p><p>　　4.3可編程序控制器PLC的分類</p><p&

51、gt;　　PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。</p><p>　?。?） 按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。</p><p>　　1.整體式 PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型

52、PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。</p><p>　　2.模塊式PLC 模塊

53、式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，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由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是

54、各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。</p><p>　?。?） 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、高檔三類。</p><p>　　1.低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于

55、邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.中檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程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控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.高檔PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算

56、及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。</p><p>　?。?） 按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。</p><p>　　1.小型PLC——I/O點數(shù)小于256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。</p&

57、gt;<p>　　2. 中型PLC——I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU，用戶存儲器容量2～8K。 </p><p>　　3.大型PLC——I/O點數(shù)> 2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8～16K .</p><p>　　4.4 CPU的構(gòu)成</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固

58、定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　4.4.1 CPU的構(gòu)成</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用

59、掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來

60、，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。<

61、;/p><p>　　4.4.2 I/O模塊</p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。　</p>

62、<p>　　常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最

63、大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。</p><p>　　4.4.3 電源模塊</p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p>　　底板或機架大多數(shù)模塊式PLC

64、使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。</p><p>　　4.4 .4 PLC的工作原理</p><p>　　雖然可編程控制器的基本組成及工作原理與一般微機相同，但其工作過程與微機有很大差異。</p><p>　　小型PLC的工作過程有兩個顯著特點：①周期性順序掃描

65、；②集中批處理。</p><p>　　周期性順序掃描是可編程控制器特有的工作方式，PLC在運行過程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過程中。</p><p>　　由于可編程控制器的I/O點數(shù)較多，采用集中批處理的方法，可以簡化操作過程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。因此，可編程控制器的另一個主要特點就是對輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新實施集中批處理。</p><p>　　

66、1.公共處理掃描階段</p><p>　　公共處理包括PLC自檢、執(zhí)行來自外設(shè)命令、對看門狗定時器清零等。</p><p>　　2.輸入采樣掃描階段</p><p>　　這是第一個集中批處理過程。在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中。在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)

67、，用戶程序依據(jù)的輸入信號狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去取，而不管此時外部輸入信號的狀態(tài)是否變化。如果此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取。</p><p>　　3.執(zhí)行用戶程序掃描階段</p><p>　　這是第二個集中批處理過程。在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。每掃描到一條指令，所需的輸入信息狀態(tài)均從輸入映像寄存器中讀取，而不是

68、直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從PLC的元件映像寄存器中讀取。在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中，這樣該狀態(tài)馬上就可以被后面將要掃描到的指令所利用。對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外部負載，而是將其結(jié)果寫入元件映像寄存器中的輸出映像寄存器中，待輸出刷新階段集中批處理，所以執(zhí)行用戶程序階段也是集中批處理過程。</p><p>　　4.輸出刷新掃描階段</p&

69、gt;<p>　　這是第三個集中批處理過程。當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負載。</p><p>　　在輸出刷新階段結(jié)束后，CPU進入下一個掃描周期。</p><p>　　4.4.5 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備</p><p>　　編程設(shè)備：編程器

70、是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。</p><p>　　人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普

71、及。</p><p>　　5 PLC的選取與系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　基于可編程控制器（PLC）的電動機綜合監(jiān)控和保護系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。如下圖，準備開機時，按下開機按鈕后，首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機無法啟動，并且聲光報警。如果斷路器初始狀態(tài)為斷開，斷路器合閘，電機開

72、始啟動。在啟動過程中，若發(fā)生一級故障，PLC進行相應(yīng)的保護動作。啟動完成后，“電機開/關(guān)指示燈”亮，電機正常運行。運行過程中，PLC依次循環(huán)檢測電機是否發(fā)生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負荷、過電流等故障，若有發(fā)生，PLC進行相應(yīng)保護動作。關(guān)機時，PLC接到關(guān)機命令后，斷路器跳閘，“電機開/關(guān)機指示燈”滅。故障聲光報警后，按“報警復(fù)位按鈕”復(fù)位。如下圖所示。</p><p>　　圖5-1 電機故障診斷系統(tǒng)總

73、體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.2 PLC的硬件配置與選型</p><p>　　5.2.1 SIMATIC S7-200 PLC</p><p>　　S7-200PLC是超小型化的PLC，它具有極高的可靠性、豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實時特性、強勁的通信能力、豐富的擴展模塊，適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及自動化控制

74、的需要。S7-200PLC的強大功能使其無論單機運行或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。</p><p>　　S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。</p><p>　　S7-200CPU集成了豐富的內(nèi)置功能：</p><p><b>　　?高速計數(shù)器輸入</b></p><p>　　?短

75、暫脈沖捕捉功能</p><p><b>　　?高速脈沖輸出</b></p><p>　　?I/O硬件中斷事件</p><p>　　?特殊功能相關(guān)的中斷功能</p><p>　　?PID控制，PID自整定功能</p><p>　　?支持多種生產(chǎn)工藝配方</p><p&g

76、t;　　?數(shù)據(jù)記錄（歸檔）</p><p>　　此外，S7-200還支持以下功能：</p><p>　　?用戶自定義的庫指令，便于模塊化編程</p><p>　　?完善的密碼和知識產(chǎn)權(quán)保護功能</p><p>　　?在RUN狀態(tài)下的在線編程能力</p><p>　　?直接讀/寫實際I/O</p>

77、<p>　　?可調(diào)整的數(shù)字量和模擬量的輸入濾波</p><p>　　?定義數(shù)字量和模擬量在STOP時的狀態(tài)</p><p>　　?多種數(shù)據(jù)保持設(shè)置</p><p>　　?一個可由用戶定義的LED狀態(tài)指示燈</p><p>　　5.2．2 S7-200系列PLC的硬件配置</p><p>　　S7-2

78、00系列PLC的硬件系統(tǒng)配置靈活，既可用單獨的CPU模塊構(gòu)成簡單的開關(guān)量控制系統(tǒng)，也可通過I/O擴展或通信聯(lián)網(wǎng)功能構(gòu)成中等規(guī)模的控制系統(tǒng)。主要包括如下幾部分：</p><p>　?。?）PLC基本單元（即CPU模塊）：是PLC系統(tǒng)的核心，包括CPU、存儲器系統(tǒng)、部分輸入/輸出接口、內(nèi)置5V和24V直流電源、RS-485通信接口等。</p><p>　?。?）擴展單元：用于PLC系統(tǒng)的I

79、/O擴展，包括數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊。</p><p>　?。?）編程設(shè)備：可使用手持式編程器，也可使用裝有 SIMATIC S7系列PLC編程軟件的計算機。編程設(shè)備可實現(xiàn)用戶程序的編制、編譯、調(diào)試和下載。</p><p>　?。?）人機界面：常用的有觸摸屏和文本顯示器，也可通過裝有工業(yè)組態(tài)軟件的微機實現(xiàn)。通過人機界面可實現(xiàn)對工業(yè)控制過程的監(jiān)控。</p>&l

80、t;p>　?。?）通信模塊：可通過CPU模塊自帶的RS-485接口與上位機或其他PLC通信，也可通過專用的通信模塊與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成各種通信網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，如通信處理器模塊CP243-2或PROFIBUS-DP模塊EM277等。</p><p>　　（6）其他設(shè)備：各種特殊功能模塊，具有獨立的運算能力，能實現(xiàn)特定的功能，如位置控制模塊、高速計數(shù)器模塊、閉環(huán)控制模塊、溫度控制模塊等。</p>

81、;<p>　　5.2.3 CPU模塊</p><p>　　S7-200系列PLC的CPU模塊有兩個子系列，即CPU21X和CPU22X。目前市場上CPU22X系列PLC已取代了第一代的CPU21X系列，并成為市場的主流產(chǎn)品。</p><p>　　S7-200系列PLC的CPU22X系列主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等型號，其輸入

82、輸出點數(shù)的分配表如表5-1所示。</p><p>　　表5-1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元</p><p>　　5.2.4數(shù)字量擴展模塊</p><p>　　S7-200系列PLC目前可以提供3大類共10種數(shù)字量輸入/輸出擴展模塊，見表5-2。</p><p>　　表5-2 S7-200系列PL

83、C數(shù)字量輸入/輸出擴展模塊</p><p>　　5.2.5模擬量擴展模塊</p><p>　　在S7-200系列PLC中，除了CPU224XP模塊本身帶有模擬量I/O外，其他CPU模塊若想處理模擬信號，則需進行模擬量模塊的擴展。模擬量擴展模塊主要有3種，見表5-3。</p><p>　　表5-3 S7-200系列PLC模擬量輸入/輸出擴展模塊</

84、p><p><b>　　5.2.6通信模塊</b></p><p>　　S7-200系列PLC除了CPU226本機集成了兩個通信口以外，其他均在其內(nèi)部集成了一個通信口，通信口采用了RS-485總線。此外，各PLC還可以接入通信模塊，以擴大其接口的數(shù)量和聯(lián)網(wǎng)能力。</p><p>　?。?）EM277模塊：EM277模塊是PROFIBUS-DP從站

85、模塊，同時也支持MPI從站通信。</p><p>　?。?）EM241:調(diào)制解調(diào)器通信模塊。</p><p>　?。?）CP243-1：工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊。</p><p>　?。?）CP243-1 IT：工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊，同時提供Web/E-mail等IT應(yīng)用。</p><p>　?。?）CP243-2：AS-I主站模塊，可連接最

86、多62個AS-I從站。</p><p>　　5.2.7 I/O點分配及電氣連接圖</p><p>　　1）該控制系統(tǒng)中I/O點分配表如表5-4所示。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，包含以下輸入輸出點，見附表,本系統(tǒng)共包括12路開關(guān)量，7路模擬量。</p><p>　　表5-4 I/O點分配表</p><p>

87、　　2）系統(tǒng)整體設(shè)計方案及硬件連接圖</p><p>　　圖5-2系統(tǒng)整體設(shè)計方案及硬件連接圖</p><p>　　5.3 JL-400缺相繼電器</p><p>　　JL-400缺相繼電器是一種多功能三相電源系統(tǒng)或三相用電設(shè)備的監(jiān)測和保護儀器。集三相電壓顯示、過電壓保護、欠電壓保護、缺相保護（斷相保護）、電壓不平衡保護、相序保護（錯相保護）于一體，采用功能強大的

88、微處理器芯片和非易失存儲技術(shù)，顯示采用高清晰超寬溫中文液晶，具有功能齊全，性能穩(wěn)定，顯示直觀、操作簡便的特點。</p><p>　　JL-400缺相繼電器可實時顯示三相電源電壓、并可在電源發(fā)生過壓保護、欠壓保護、缺相保護、不平衡保護、錯相保護等故障時通過繼電器輸出的形式,給用戶提供報警輸出和保護電路動作輸出的觸點控制信號，起到報警和保護作用。JL-400缺相繼電器電壓不平衡保護動作時間曲線圖如5-3所示：<

89、/p><p>　　A ——電壓不平衡度</p><p>　　——三相電壓中最大相的電壓</p><p>　　——三相電壓中最小相的電壓</p><p>　　圖5-3 JL-400缺相繼電器電壓不平衡保護的時間特性曲線</p><p>　　表5-5 JL-400缺相繼電器主要性能指標</p><p>

90、;　　JL-400缺相繼電器操作指南</p><p>　　1、把三相電源的三相四線分別接入JL-400缺相繼電器的L1、L2、L3、N端。</p><p>　　2、JL-400缺相繼電器的常開、常閉輸出端，分別接入控制設(shè)備的回路。詳見JL-400缺相繼電器接線示意圖</p><p>　　3、設(shè)置參數(shù)，把連接好的JL-400缺相繼電器通上三相電，液晶屏顯示其中一相的電

91、壓。</p><p>　?。?）JL-400缺相繼電器正常情況下，按一下R/設(shè)置鍵，進入設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置字符閃爍，此時液晶屏上顯示設(shè)置和相序字樣，按▲或▼鍵可選擇是否啟用相序保護功能，ON表示開啟，OFF表示關(guān)閉。 </p><p>　?。?）再按一下JL-400缺相繼電器的R/設(shè)置鍵，設(shè)置過

92、電壓值，液晶屏上顯示設(shè)置和過壓字樣，按▲或▼鍵設(shè)置過電壓值，過電壓值在220V～300V范圍內(nèi)設(shè)置，步進量為1V；再按一次R/設(shè)置鍵，設(shè)置過電壓動作時間（單位為秒），動作時間 </p><p>　　可在0.1～20秒范圍之間設(shè)置,步進量為0.1秒。 接線示意圖</p><p>　　（3）再按一下JL-

93、400缺相繼電器的R/設(shè)置鍵，設(shè)置欠電壓值，液晶屏上顯示設(shè)置和欠壓字樣，按▲或▼鍵設(shè)置欠電壓值，欠電壓值在150V～220V范圍內(nèi)設(shè)置，步進量為1V；再按一次R/ 設(shè)置鍵，設(shè)置過電壓動作時間（單位為秒），動作時間可在0.1～20秒范圍之間設(shè)置,步進量為0.1秒。</p><p>　?。?）再按一下JL-400缺相繼電器的R/設(shè)置鍵，液晶屏上顯示End字樣，本次設(shè)置完成。</p><p>　

94、?。?）當(dāng)JL-400缺相繼電器發(fā)生電源過壓、欠壓、缺相、錯相、不平衡等故障時，液晶屏上分別閃爍顯示過壓、欠壓、缺相、相序、不平衡等字樣，如果故障時間超過設(shè)置的動作時間，過壓、欠壓、缺相、相序、不平衡等字樣保持常亮，同時顯示故障時的電壓值，這時輸出觸點轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）由于JL-400缺相繼電器缺相、錯相故障屬于不可自動恢復(fù)性故障；故發(fā)生缺相、錯相故障時，缺相繼電器能記憶自鎖。即使安全切斷缺相繼電

95、器工作電源，也會存儲故障信息；只有在排除缺相、錯相故障后，按R/設(shè)置鍵，缺相繼電器才能復(fù)位。而發(fā)生過壓、欠壓故障后，如果線路電壓又恢復(fù)了正常設(shè)置電壓范圍，缺相繼電器能自動恢復(fù)。也可按R/設(shè)置鍵手動恢復(fù)。</p><p><b>　　備注：</b></p><p>　?。?）進入設(shè)置狀態(tài)，如果20秒內(nèi)無任何操作，JL-400缺相繼電器自動退出設(shè)置狀態(tài)。</p>

96、;<p>　?。?）JL-400缺相繼電器的常開、常閉狀態(tài)，分別是指繼電器正常通電狀態(tài)；故障時常開、常閉狀態(tài)分別同時轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4、JL-400缺相繼電器參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　5.4 熱繼電器</b></p><p>　　熱繼電器是一種電氣保護元件。它是利用電流的熱效應(yīng)來推動動作機構(gòu)使觸頭閉合或斷

97、開的保護電器，主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流不平衡保護以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時的控制。</p><p>　　5.4.1 熱繼電器的工作原理</p><p>　　圖5-4 熱繼電器原理圖</p><p>　　由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時將它串接在電動機的主電路中，電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定。當(dāng)

98、熱元件中通過的電流超過其額定值而過熱時，由于雙金屬片的上面一層熱膨脹系數(shù)小，而下面的大，使雙金屬片受熱后向上彎曲，導(dǎo)致扣板脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點斷開。觸點是串接在電動機的控制電路中的，使得控制電路中的接觸器的動作線圈斷電，從而切斷電動機的主電路。</p><p>　　交流接觸器的結(jié)構(gòu)，接觸器主要由電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置等主要部件組成。電磁機構(gòu)包括吸引線圈、靜鐵心和動鐵心，動鐵心與動觸點相聯(lián)。觸頭

99、分為主觸頭和輔助觸頭，主觸頭用于通斷電流較大的主電路，體積較大，一般由三對常開觸頭組成；輔助觸頭用于通斷電流較小的控制電路，體積較小，一般由兩對常開觸頭和兩對常閉觸頭組成。所謂觸頭的常開和常閉，是指接觸器未通電動作前觸頭的原始狀態(tài)。交流接觸器的型號及含義，以CJ系列接觸器為例，型號含義如下：</p><p>　　交流接觸器的工作原理，當(dāng)吸引線圈兩端施加額定電壓時，產(chǎn)生電磁力，將動鐵心(上鐵心)吸下，動鐵心帶動動觸

100、點一起下移，使動合觸點閉合接通電路，動斷觸點斷開切斷電路，當(dāng)吸引線圈斷電時，鐵心失去電磁力，動鐵心在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，觸點系統(tǒng)恢復(fù)常態(tài)。</p><p>　　交流接觸器的種類，交流接觸器的種類很多，國產(chǎn)的有CJ0、CJ10系列和比較新的CJ20系列，引進的新產(chǎn)品有3TH系列、3TB系列。</p><p>　　圖5-4 接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路圖</p><p>

101、;　　QM：電源開關(guān) FU：熔斷器 EH：熱繼電器 </p><p>　　KF/KR：交流接觸器 M：電動機 </p><p>　　SR：正轉(zhuǎn)按鈕 SR：反轉(zhuǎn)按鈕 STP：停止按鈕</p><p><b>　　常閉觸頭 </b></p><p><b>　　常開觸頭

102、</b></p><p>　　工作原理：主回路中主觸點KF和KR并聯(lián)，L1與L2互相反接，為保證接觸器KF和KR的線圈不會同時通電，KF和KR這兩副常閉輔助觸點，分別串接于正反轉(zhuǎn)控制回路中，稱為聯(lián)鎖（或互鎖）觸點。</p><p>　　6 保護裝置的軟件設(shè)計</p><p>　　6.1 PLC程序設(shè)計方法</p><p>　　編

103、寫PLC程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。</p><p><b>　　1. 圖解法編程</b></p><p>　　圖解法是靠畫圖進行PLC程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。</p><p><b>　　（1）梯形圖法</b></p><p>　

104、　梯形圖法是用梯形圖語言去編制PLC程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法，其圖形甚至元件名稱都有繼電器電路十分相似。這種方法很容易地把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是最方便的一種編程方法。</p><p><b>　?。?）邏輯流程圖法</b></p><p>　　邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示PLC程序的執(zhí)行過程，反映輸

105、入與輸出的關(guān)系。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)清晰，便于分析控制程序、查找故障點及調(diào)試和維修程序。</p><p><b>　?。?）時序流程圖法</b></p><p>　　時序流程圖法是首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖（即到某一個時間應(yīng)該進行哪項控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，最后把框圖寫成PLC程序。這種方法很適合以時間為基準的控制系統(tǒng)的編程

106、方法。</p><p><b>　?。?）步進順控法</b></p><p>　　步進順控法是在順控指令的配合下設(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序可以看成整個控制過程的一步。</p><p><b>　　2. 經(jīng)驗法編程</b></p><p>　　

107、經(jīng)驗法是運用自己的或者別人的經(jīng)驗進行設(shè)計。多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。</p><p>　　3.計算機輔助設(shè)計編程</p><p>　　計算機輔助設(shè)計是通過PLC編程軟件（比如STEP7--Micro/WIN）在計算機上進行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試

108、等。使用編程軟件可以很方便的在計算機上離線或在線編程、在線調(diào)試，在計算機上進行程序的存取、加密以及形成EXE文件[14]。</p><p>　　6.2 梯形圖語言特點</p><p>　　梯形圖是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，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

109、設(shè)計稱為編程。</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。采用梯形圖程序設(shè)計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述?！　≡诠I(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人

110、員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計語言的特點是：</p><p>　?。?）與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；（2）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)；（3）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點是，梯形圖中的能流（Power FLow）不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際