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使用闸刀开关或用断路器手动控制电动机的启动和停止举例

 在三相交流电源和电动机之间只用闸刀开关或用断路器手动控制电动机的启动和停止。

主电路：把从电源经过受电的动力装置及保护电器直接到达电动机的电路称为主电路。

特点：手动正转控制线路比较简单，但闸刀开关不宜带负载操作。而断路器是切断电流的装置，构造上也不适合用于频繁开关负载，因此，在启动、停车频繁的场合，使用这种手动控制方法既不方便，也不安全，操作劳动强度大，要启动或是停止电动机必须到现场操作，不能在远距离进行自动控制。

电动机的主电路（使用闸刀开关的情况）

电动机的主电路（使用断路器的情况）

按钮开关（文字符号SB） 

按钮开关：一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，故称“主令电器”。

按钮开关的外观

1.按钮开关的结构

按钮开关的结构：由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成。

常开触头（动合触头）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于分开状态的触头。

常闭触头（动断触头）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于闭合状态的触头。

常开(动合)按钮开关，未按下时，触头是断开的，按下时触头闭合接通；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮。

常闭(动断)按钮开关与常开按钮开关相反，末按下时，触头是闭合的，按下时触头断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。

复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。按下按钮时，常闭触头首先断开，常开触头后闭合；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。

按钮开关外观

按钮开关结构示意图

按钮开关符号

复合按钮动作状态

2.按钮开关的型号意义：

3.按钮开关的主要技术参数

常用按钮开关的主要技术参数见表。
常用按钮开关的主要技术参数（来源于www.busnc.com）

4.按钮开关的安装和使用
(1)将按钮安装在面板上时，应布置整齐，排列合理，可根据电动机启动的先后次序，从上到下或从左到右排列：
(2)按钮的安装固定应牢固，接线应可靠。应用红色按钮表示停止，绿色或黑色表示启动或通电，不要搞错。
(3)由于按钮触头间距离较小，如有油污等容易发生短路故障，因此应保持触头的清洁。
(4)安装按钮的按钮板和按钮盒必须是金属的，并设法使它们与机床总接地母线相连接，对于悬挂式按钮必须设有专用接地线，不得借用金属管作为地线。
(5)按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。
(6)带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。
(7)“停止”按钮必须是红色；“急停”按钮必须是红色蘑菇头式；“启动”按钮必须有防护挡圈，防护挡圈应高于按钮头，以防意外触动使电气设备误动作。

西门子PLC控制系统设计的几个步骤

（一）决定系统所需的动作及次序。

    当使用可编程控制器时，**的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：

(1)  **步是设定系统输入及输出数目。

(2)  第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。

（二）对输入及输出器件编号

    每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个**的对应编号，不能混用。

（三）画出梯形图。

    根据控制系统的动作要求，画出梯形图。

（四）将梯形图转化为程序

    把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。

    这种程序语言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。

（五）在编程方式下用键盘输入程序。

（六）编程及设计控制程序。

（七）测试控制程序的错误并修改。

（八）保存完整的控制程序。      

一、移位指令和循环指令概述

1、功能：STEP7移位指令能够将累加器1低字的内容或者整个累加器的内容逐位向左或者向右移动。移动位数由输入值N决定。向左移位相当于累加器的内容乘以2的幂次方；向右移位相当于累加器的内容除以2的N次方。循环指令能够将累加器1整个内容逐位向左或者向右循环移位。

2、分类：

移位指令：字左移指令SHL_W

字右移指令SHR_W

双字左移指令SHL_DW

双字右移指令SHR_DW

整数右移指令SHR_I

双整数右移指令SHR_DI

循环指令：双字左循环指令ROL_DW

双字右循环指令ROR_DW

二、指令功能

1、移位指令功能

2、循环指令功能

可编程序控制器的输出单元和输出电路的类型

 可编程序控制器的输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输出单元从广义上分包含两部分：一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输出的映像寄存器。

       PLC运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果放到输出映像寄存器。输出映像寄存器由输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯等被控设备的执行元件。

  输出接口电路通常有三种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出则。每种输出电路都采用电气隔离技术，电源由外部提供，输出电流一般为1.5—2A，输出电流的额定值与负载的性质有关。

  为使PLC避免受瞬间大电流的作用而损坏，输出端外部接线必须采用保护措施：一是输出公共端接熔断器；二是采用保护电路，对交流感件负载，一般用阻容吸收回路；对直流感性负载用续流二极管。极大部分的PLC的输出端子采用分组式和分隔式。对于晶体管输出型还有源型输出和漏型输出两种形式。极大部分的欧美品牌的PLC采用源型输出，而极大部分的亚洲品牌的PLC采用漏型输出。

 现代PLC一个显著的特点就是具有通讯功能，目前主流的PLC一般都具有RS485（或RS232）通讯接口，以便连接编程设备、监视器、打印机等外围设备，或连接诸如变频器、温控仪等简单控制设备进行简单的主从式通讯，实现“人一机”或“机—机”之间的对话。一些**的PLC上还具有工业网络通讯接口，可以与其他的PLC或计算机相连，组成分布式工业控制系统，实现更大规模的控制，另外还可以与数据库软件相结合，实现控制与管理相结合的综合控制。

西门子PLC基本指令功能介绍

一、标准触点 LD、A、O、LDN、AN、ON、 

LD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。

LDN，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

A，与指令。用于单个常开接点的串联。

AN，与非指令。用于单个常闭接点的串联。

O，或指令。用于单个常开接点的并联。

ON，或非指令。用于单个常闭接点的并联。 

       二、正、负跳变 ED、EU 

ED，在检测到一个正跳变（从OFF到ON）之后，让能流接通一个扫描周期。

EU，在检测到一个负跳变（从ON到OFF）之后，让能流接通一个扫描周期。 

三、输出 = 

=，在执行输出指令时，映像寄存器中的指定参数位被接通。 

四、置位与复位指令S、R 

S，执行置位(置1)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被置位。

R，执行复位(置0)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被复位。

置位与复位的点数可以是1-255，当用复位指令时，如果bit或OUT指定的是T或C时，那么定时器或计数器被复位，同时当前值将被清零。 

五、空操作指令NOP   

NOP指令不影响程序的执行，执行数N（1-255）。

字逻辑指令——西

字逻辑指令将两个字(16位)或两个双字(32位)逐位进行逻辑运算。两个数中的一个在累加器1中，另一个可以在累加器2中或在指令中以立即数（常数）的方式给出，字逻辑运算指令的逻辑运算结果放在累加器1低字中，双字逻辑运算结果存放在累加器1中累加器2的内容保持不变。

逻辑运算结果影响状态字的标志位。如果逻辑运算的结果为0，则CCl位被复位为0。如果逻辑运算的结果非0，则CCl被置为1。

在任何情况下，状态字中的CC0和OV位都被复位为0。

l          AW    16位字逻辑与指令

l          OW    16位字逻辑或指令

l          XOW   16位字逻辑异或指令

l          AD    32位双字逻辑与指令

l          OD    32位双字逻辑或指令

l          XOD  32位双字逻辑异或指令

例3.10.1    FBD符号：                 

*STL语句格式： AW

说明：当使能输入端EN输入为“1”时，将来自IN1和IN2端的两个16位二进制数据逐位相与，结果由OUT端输出。使能输出端ENO=使能输入端EN。

          IN1  = 0101010101010101

          IN2  = 0000000000001111

          OUT  = 0000000000000101

例3.10.2   FBD符号：

                   

  *STL语句格式： XOW

说明：当使能输入端EN输入为“1”时，将来自IN1和IN2端的两个16位二进制数据逐位相异或，结果由OUT端输出。使能输出端ENO=使能输入端EN。

      子S7系列PLC

用PLC构成装配流水线控制系统梯形图和语句表

一、目的

     用PLC构成装配流水线控制系统

   

图1  装配流水线控制示意图

 

二、控制内容

 

1． 1． 控制要求

 

起动后，按以下规律显示：D→E→F→G→A→D→E→F→G→B→D→E→F→G→C→D→E→F→G→H→D→E→F→G→A……循环，D、E、F、G分别是用来传送的，A是操作1，B是操作2，C是操作3，H是仓库。  

 

2．I/O分配

 

输入                        输出

起动按钮：I0.0              A：Q0.0     E：Q0.4

复位按钮：I0.1              B：Q0.1     F：Q0.5

移位按钮：I0.2              C：Q0.2     G：Q0.6

D：Q0.3     H：Q0.7

 

2． 按图所示的梯形图输入程序。 

 

四节传送带载重设置控制语句表

   

1	LD	I0.0	38	=	M0.6	75	R	Q0.2，1
2	O	M0.1	39	LD	M0.6	76	=	M1.3
3	A	I0.5	40	TON	T42，+10	77	LD	M1.3
4	AN	I0.1	41	LD	T42	78	TON	T48，+10
5	AN	I0.2	42	R	Q0.4，1	79	LD	T48
6	AN	I0.3	43	LD	I0.1	80	R	Q0.3，1
7	AN	I0.4	44	O	M2.1	81	=	M1.4
8	S	Q0.4，1	45	AN	I0.0	82	LD	M1.4
9	=	M0.1	46	TON	T43，+10	83	TON	T49，+10
10	LD	M0.1	47	=	M2.1	84	LD	T49
11	TON	T37，+10	48	LD	T43	85	R	Q0.4，1
12	LD	T37	49	R	Q0.1，1	86	LD	I0.3
13	S	Q0.3，1	50	=	M0.7	87	O	M2.3
14	=	M0.2	51	LD	M0.7	88	AN	I0.0
15	LD	M0.2	52	TON	T44，+10	89	R	Q0.1，1
16	TON	T38，+10	53	LD	T44	90	R	Q0.2，1
17	LD	T38	54	R	Q0.2，1	91	=	M2.3
18	S	Q0.2，1	55	=	M1.0	92	LD	M2.3
19	=	M0.3	56	LD	M1.0	93	TON	T50，+10
20	LD	M0.3	57	TON	T45，+10	94	LD	T50
21	TON	T39，+10	58	LD	T45	95	R	Q0.3，1
22	LD	T39	59	R	Q0.3，1	96	=	M1.6
23	S	Q0.1，1	60	=	M1.1	97	LD	M1.6
24	LDN	I0.5	61	LD	M1.1	98	TON	T51，+10
25	O	M0.4	62	TON	T46，+10	99	LD	T51
26	AN	I0.0	63	LD	T46	100	R	Q0.4，1
27	R	Q0.1，1	64	R	Q0.4，1	101	LD	I0.4
28	=	M0.4	65	LD	I0.2	102	O	M2.4
29	LD	M0.4	66	O	M2.2	103	AN	I0.0
30	TON	T40，+10	67	AN	I0.0	104	R	Q0.1，1
31	LD	T40	68	R	Q0.1，1	105	R	Q0.2，1
32	R	Q0.2，1	69	=	M2.2	106	R	Q0.3，1
33	=	M0.5	70	LD	M2.2	107	=	M2.4
34	LD	M0.5	71	TON	T47，+10	108	LD	M2.4
35	TON	T41，+10	72	LD	T47	109	TON	T52，+10
36	LD	T41	73	R	Q0.2，1	110	LD	T52
37	R	Q.3，1	74	=	M1.3	111	R	Q0.4，1

 

六、四节传送带载重设置控制梯形图

 

 

西门子S7-300PLC的置位/复位双稳态触发器指令及示例

 如果置位输入端为“1”，复位输入端为“0”，则触发器被置位。此后，即使置位输入端为0，触发器也保持置位不变。如果复位输入端为1，置位输入端为“0”，则触发器被复位。

置位优先型RS触发器的R端在S端之上，当两个输入端都为1时，下面的置位输入端**终有效。既置位输入优先，触发器被置位。

复位优先型SR触发器的S端在R端之上，当两个输入端都为1时，下面的复位输入端**终有效。既复位输入优先，触发器被复位。

例 3.1.11

              

如果输入信号 I 0.0 = 1, I 0.0 = 0, 则M 0.0被复位，Q 4.0 = 0；

                 I 0.0 = 0, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1；

                 I 0.0 = 0, I 0.0 = 0, 则M 0.0输出保持不变，Q 4.0

输出不变；

                 I 0.0 = 1, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1。

例 3.1.12

          

如果输入信号 I 0.0 = 1, I 0.0 = 0, 则M 0.0被复位，Q 4.0 = 0；

                  I 0.0 = 0, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1；

                  I 0.0 = 0, I 0.0 = 0, 则M 0.0输出保持不变，Q 4.0

输出不变；

                     I 0.0 = 1, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 0。

图形、文字符号——电气控制系统图的基本知识

１．图形符号
图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。
电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，
２．文字符号
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元件上或其近旁以标明它们的名称、功能、状态和特征。
３．主电路各接点标记
三相交流电源引入线采用 L1 、 L2 、 L3 标记。
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U 、 V 、 W 顺序标记。
分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U 、 V 、 W 的前边加上阿拉伯数字 1 、 2 、 3 等来标记，如 1U 、 1V 、 1W ； 2U 、 2V 、 2W 等。

   机电设备上经常会用到一些反射式光电传感器。

   反射式光电传感器也是集发射器与接收器于一体，但与漫射式光电传感器不同的是其前方装有一块反射板。当反射板与发射器之间没有物体遮挡时，接收器可以接收到光线，开关不动作，如图1（a）图所示。当被测物体遮挡住反射板时，接收器无法接收到发射器发出的光线，传感器产生输出，开关动作，如图1（b）图所示

PLC控制系统设计举例（IO地址分配、接线图、梯形图）

试用PLC设计的控制程序。

I/O信号的地址分配表、PLC现场器件实际接线图以及梯形图如下图所示。1KM控制1M启动，2KM控制2M启动。

现场器件与PLC内部继电器对照表

PLC与现场器件的接线图：

梯形图为：

指令程序为：

LD   450

AND  430

OR   400

ANI  404

OUT  430

LDI  402

AND  430

OUT  450

K    10

LD   401

OR   431

AND  430

ANI  403

ANI  402

OUT  431

这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制　为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的　控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
SM37.0  SM47.0  复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.1  SM47.1  启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.2  SM47.2  正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
SM37.3  SM47.3  计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
SM37.4  SM47.4  向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
SM37.5  SM47.5  向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
SM37.6  SM47.6  向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
SM37.7  SM47.7  HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序　如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序　如下：

３． PID回路控制功能。
西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。