自动控制在生活中的应用举例Word文档格式.docx

1、图4 MM 430变频器供水框图二、确定控制方案根据实际情况，我们采用 PLC控制变频恒压供水系统。变频器采用 MM440 PLC采用S7-200 ,实现“一拖二”方式。在加泵过程中，变频器驱动电动机达到额定转速时，变频器内部输出继电器动作，作为一个控制信号将电动机切换到工频电网直接供电运行，而变频器再去启动其他的 电动机。以达到电动机软启动和节能的目的，切换过程由 PLC控制实现。减泵时，则由PLC控制直接停止工频运行的电动机。采用“启先停”方式。电气控制电路图通常由主电路和辅助电路两部分组成。主电路 （ 也称动力电路 ） 是通过强电流的电路。它包括电源电路、受电的动力装置 及其控制、保护电

2、器支路等。辅助电路是通过弱电流的电路。一般生产机械设备的辅助电路，包括控制电路、 照明电路和信号电路等。电气控制电路图绘制的一般规则1）元件和连接线在电路图中的表示1连接线在电路图中的三种描述方法：多线表示法、单线表示法和混合表示法。2表示连接线去向的两种方法：有连续线表示法和中断线表示法。3电路图中，对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑圆点表示，无直接电 联系的交叉导线连接点则不画小黑圆点。4电气元件在电路图中的三种表示方法：集中表示法、半集中表示法、分开表示 法。2） 图幅分区和元件在图上位置的表示方法为了确定图上内容 （如图形等 ）的位置及其用途，以便于检修和方便阅读原理图， 一些幅

3、面较大、内容复杂的电气图进行分区。3） 注释当含义不便于用图示形式表达清楚时， 可在图上采用注释。 注释可采用两种方式： 一是直接放在所要说明的对象附近； 二是加标记， 将注释放在图面上的其他适当位置。4） 技术数据的表示方法 当需要在电气工程图上表示出元件的技术数据时，通常采用的方法有，标注在图形符号旁、标注在图形符号内、以表格的形式给出。5） 电原理图中元、器件状态的规定1继电器、接触器在非激励的状态，即其线圈未通电的状态。2断路器、隔离开关等在断开位置。3带零位的手动控制开关在零位位置，而不考虑电路的实际工作状态。4机械操作开关在非工作状态的位置，例如终端开关没有达到极限行程前的位 置。

4、6）电原理图中的电源表示方法表1电气线路和三相电气设备端的表记代号项目名称标记代号备注交流电源交流系统电源第1相L1交流系统电源第2相L2交流系统电源第3相L3中线（中性线）N直流电源直流电源正极L+,+直流电源负极L-,-中间线M三相电气设备端交流系统设备端第1相U交流系统设备端第2相V交流系统设备端第 3相W保护接地PE保护和中性共同线PEN接地E无噪声接地T不接地保护PU机壳或机架MM等电位CC交流电AC直流电DC7）电原理图中各栏目的含义1图纸上方的1、213是图区编号，是为了便于检索电气线路、方便阅读电 原理图而设置的。2图区编号下面的“电源开关照明及信号” 一栏，表明它对应的下方元

5、件或电路的功能。3原理图中的接触器、继电器的线圈与受其控制的主触头或辅助触点的从属关系 应按下述方法标志：在每个接触器线圈的文字符号 KM的下面画两条竖直线，分成左、中、右三栏，把受其控制而动作的主触头及辅助触点所处的图区号数字，按下表 2左半部分规定的内容填上。对备而未用的触头及触点，在相应的栏中用记号“ X”标出。在每个继电器线圈的文字符号 （如KT）下面画一条竖直线， 分成左、右两栏，把受其控制而动作的触点所处的图区号数字，按下表右半部分规定的内容填上。同样，对 备而未用的触点在相应的栏中用记号“ X标出。原理图中每个触头的文字符号下面的数字表示使其动作的线圈所处的图区号。表2接触器线圈

6、、继电器线圈符号下的数字标志接触器线圈符号下的数字标志继电器线圈符号下的数字标志左栏中栏右栏主触头所处辅助常开（动合）触辅助常闭（动断）触r常开（动合）触点常闭（动断）触点的图区号点所处的图区号所处的图区号、绘制电气原理图绘制电气原理图前，要根据任务要求确定I/O的点数，然后选择适当的 PLC模块, 再进行分配I/O 口。本例中手动功能不使用 PLC和变频器，直接由按钮控制水泵的起动和停止，不占 用PLC的I/O 口；在自动状态下，起动和停止控制系统需占用 2个PLC的输入点，变频器增加、减少和故障信号输入占用 3个PLC的输入点，还有远传压力表的反馈信号输入占用1个模拟量输入点。输出端， K

7、ML KM4占用4个PLC的输出点，同时变频器的启动命令占用1个PLC的输出点，还有变频器 PID的给定目标值输入占用 1模拟量 输出点。PLC分配I/O 口分配如下：表3 PLC的I/O 分配表输 入 位序号位功 能iI0.1接SB5,自动时起动2I0.2接SB6,自动时停止3I0.3接变频器RL1继电器，变频器故障切换信号4:I0.4接变频器RL2继电器，增加泵信号 5I0.5接变频器RL3继电器，减少泵信号6A+接远传压力表送来的反馈信号输 出 位7Q0.1接KM1泵1工频运行8Q0.2接KM2泵1变频起动9Q0.3接KM3泵2变频起动10Q0.4接KM4泵1工频运行11Q0.5接KA,

8、变频器起动12V0接变频器ADC1端，PID的给定目标值根据分配好的I/O 口，再按照电路图的绘制原则接可直接设计出电气原理图。要注意KM1与KM2 KM3与 KM4须进行机械互锁。三、选择低压电器低压电器通常是指工作在交流 1000V 以下与直流 1200V 以下电路中的电器，它可 以按在电气线路中的地位，作用和动作方式分类按在电气线路中的地位和作用分类：2低压配电电器。如刀开关、熔断器等，主要用于低压配电系统和动力设备中。2低压控制电器。 如接触器、 控制继电器等， 主要用电力拖动和自动控制系统中， 按动作方式分类：1非自动切换电器。如刀开关，转换开关等，它们是依靠外力来进行切换的。2自动

9、切换电器。如自动开关，接触器等，它们是依靠本身参数的变化或外来信 号自动地进行切换的。1） 刀开关的选择1闸刀开关。用于照明电路时可选择额定电压为 220V,用于电动机直接起动时，可选择额定电压为 380V。2组合开关。根据电源种类、电压等级、所需触点数、接线方式进行选择。2） 断路器的选择1断路器的额定工作电压线路额定电压。2断路器的额定电流线路计算负载电流。3） 熔断器的选择1应根据使用环境和负载性质选择适当类型的熔断器。2电阻性负载的短路电流保护，熔体额定电流应等于或略大干电路工作电流。4） 主令电器的选择 控制按钮主要根据使用场合、触头数和所需颜色选择。 行程开关根据动作要求和触头的数

10、量选择。5） 接触器的选择1接触器的类型。可根据被控制的电动机或负载电流类型来选择。2接触器触头的额定电压。大于或等于负载回路的额定电压。3接触器主触头的额定电流。大于或等于电动机或负载的额定电流。6） 热继电器的选择1热继电器的类型。对于三角形接线的重要电动机，可选用带断相保护装置的热 继电器。2热继电器的额定电流。等于或稍大于电动机的额定电流.7） 时间继电器的选择1时间继电器的类型。对延时要求不高时，选用价格较低的 JS7-A系列，对延时要求较高，应选 JS11 系列。2延时方式。应根据控制线路的要求选择延时方式。8） 速度继电器的选择 速度继电器的类型主要根据电动机的额定转速选择。9）

11、 中间继电器的选择 中间继电器主要根据控制线路的电压等级，所需触头的数量和种类、容量等要求选择。10） 电流和电压继电器的选择 对于频繁起动的电动机，考虑起动电流在继电器中的发热效应。模块三 系统控制程序编写1）S7200 PLC 使用西门子S7 200系列PLC可通过PC/PPI电缆连接到计算机，利用计算机可直接 把LAD（梯形图）或STL （语句表）传送到 PLC的CPU中。S7 200 PLC的控制程序可直接 STEP Mier / WIN32编程软件中编写。 STEPMicro / WIN32提供梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图（FBD）三种编辑器来创建程 序，用任何一种程

12、序编辑器编写的程序都可以用另外一种程序编辑器来浏览和编辑。nr150.002） MM440变频器使用MM440变频器具有默认的工厂设置参数, 具有全面而完善的控制功能。基本操作面板（BOP如图6所示。图6基本操作面板（BOP表3表示采用基本操作面板（BOP操作时，变频器的工厂缺省设置值。表3用BOP操作时的缺省设置值参数说明缺省值，欧洲（或北美）地区P0100运行方式，欧洲/北美50 Hz , kW（ 60Hz, hp）P0307功率（电动机额定值）量纲kW（ Hp）,取决于P0100的设定值P0310电动机的额定频率50 Hz （60 Hz ）P0311电动机的额定速度1395 （1680）

13、 r/min （ 决定于变量）P1082最大电动机频率用基本操作面板（BOP）可以修改任何一个参数。 修改参数的数值时，BOP有时会显示“ busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。表4 基本操作面板BOP上的按键显示、按钮功能功能的说明f rOOOO状态显示LCD显示变频器当前的设定值。起动电动机按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此 键的操作有效，应设定P0700 = 1。停止电动机0FF1:按此键，变频器将按选定的斜坡卜降速率减速停车；缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700 = 1 OFF2按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作 用下

14、自由停车。此功能总是“使能”的。改变电动机 的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号“一 表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被封锁的， 为了使此键的操作有效，应设 定P0700 = 1 。电动机点动在变频器无输岀的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设 定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器和 电动机正在运行，按此键将不起作用。此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不 动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个 参数开始）：1、 直流回路电压（用 d表示，单位：V）2、 输岀电流（A）3、 输岀频率（H

15、z）4、 输出电压（用0表示，单位：V）。5、 由P0005选定的数值（如果 P0005选择显示上述参数中的 任何一个（3、4或5 ），这里将不再显示）。连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX时短时间按下此键， 将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参 数。跳转到r0000后，按此 键将返回原来的显示点。在岀现故障或报警的情况下，按此键可以将操作面板上显示的 故障或报警信息复位访问参数增加数值按此键即可访问参数按此键即可增加面板上显示的参数数值。减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值3）触摸屏TP170B使用TP170B和S7-

16、200 PLC 的连接使用 MPI电缆或 DP电缆，一头接 0P的IF 1B 接口， 另一头可接 S7-200 PLC 的0 口、1 口或连接在 EM277上。1在Step7-Micro/WIN32 中的通讯设置首先使用System Block 对S7-200 PLC 进行设置。端口 0中，PLC站地址选为 2,波特率设为187.5kbps二、编写控制程序1）编写 PLC 控制程序 编写梯形图时要注意基本原则和技巧：1继电器、定时器、计数器等器件的触点（动合和动断）可多次重复使用，次数 不受限制。2梯形图的每一行都是从左边的母线开始，线圈接在最右边，触点不能放在线圈 的右边。3梯形图程序必须符

17、合顺序执行的原则，即从左至右，从上至下地执行。4编写主程序和子程序时要注意参数的传递，尽量不要使用公共变量。2） 变频器参数设置要注意MM440变频器的模拟输入端 ADC2接入反馈信号010V, ADC1作为给定的 PID 目标值通过 S7-200 的模拟输出输给定。要注意参数设置的操作步骤。3） 触摸屏画面的组态TP170B触摸屏组态时要注意正确选择 PLC通信协议，且与PLC中系统模块里设置的波特率一致。三、调试控制程序控制程序调试时要先根据控制工艺要求编写出调试要求, 然后根据调试要求进行一一验证控制系统是否满足要求。先把控制器件单独调试,然后再综合调试。PLC调试时，可以通过PC机在线

18、监控和PLC上的I/O状态灯来直接观察。需要时 可把定时器的设定值改小，以便节省调试时间。 PLC的模拟输出可直接送给电压表，直接观察输出结果。变频器调试时, 可以采用小电机或无电机调试, 但须注意变频器的缺相保护功能。 给定目标值和反馈信号可直接由信号源供给,也可以通过电位器模拟给定。触摸屏的调试必须连接 PLC触摸屏的电源24VDC可直接由PLC的信号电源供给。模块四 系统控制柜安装一、安装低压电器1）安装前的检查要全面检查电器是否有损缺， 检查电器的铭牌及技术数据， 如额定电压、 电流、 操作频率和通电持续率等，是否符合实际使用要求。2检查接触器时。可用手分合接触器的活动部分，要求动作灵

19、活、无卡住现象。3检查继电器时，需检查继电器的可动部分，要求动作灵活可靠。2）电器布局安装1先要按照电路图考虑低压电气元件的布局， 以便使得接线最方便， 连接线最短。2刀开关和自动空气开关安装时，其位置一般位于控制柜的上方。3螺旋式熔断器安装时，要把熔管有指示色片的一端向上。4接触器安装接线时，应注意勿使螺钉、垫圈，接线头等零件失落，以免落入接 触器内部造成卡住或短路现象。5控制继电器安装时，安装螺钉不得松动。热继电器的下方不放置发热的电器。二、控制柜接线1整个控制柜接线按从上到下的原则； 每个器件的每组触点和线圈都是上方为进 线，下方为出线。2接线时，先接控制电路线，每一控制电路线两端都要套

20、标码管，且要及时写上标号， 还要压接线耳； 要求接成树支形， 不许接成网状， 不许架空连接， 也不许飞线， 且每接一根线就要整理好，同时用尼龙扎带捆扎好，要接得横平竖直、整齐美观。3接完控制电路线后再接主电路，主电路线不用套标码管和标号，也不用压接线 耳，允许架空连接和飞线，要一目了然、整齐美观。4严格按电气原理图接线。若需要改变接线点时，须同时在电气原理图上更改并 标注清楚。要做到实物接线和电气原理图完全对应。模块五 系统调试一、检查线路安装好控制柜后，要再检查电器件有无损坏，还要检查接线端有无少接、漏 接导线。2应检查接线正确无误，并尽可能检测电路的功能是否正确。要充分利用万用表 的欧姆档的功能，结合原理图的特点检测电路的部分功能。3要重点保证贵重的电器件的接线正确， 特别是PLC和变频器须保证连接的是单相电。二、排除故障发现故障，需分析原理图的特点，确定故障所在位置，再利用万用表的欧姆档 查找。三、通电调试调试过程中须注意安全。操作开关和按钮时，不得触碰电器裸露可能带电的金 属部分。且须在指导教师的监护下进行。总结通过本次自动控制应用案例的阅读和学习， 让我初步懂得了自动控制的应用领域 和实际应用价值。了解了自动控制的元器件的选择要求和制版要求，明白了自动 控制流程和步骤。但是程序编写和调试还需要重点练习，电路连接方面则更需要自己亲自动手实 验。