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继电器的结构和工作原理及其在电机控制中的应用举例

一、继电器的结构和工作原理

      图l-2a是继电器结构示意图，它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，在线圈断电时处于断开状态的触点称为常开触点(如图1-2中的触3，4)，处于闭合状态的触点称为常闭触点(如图1-2中的触点1，2)。

当线圈通电时，电磁铁产生磁力，吸引衔铁，使常闭触点断开，常开触点闭合。线圈电流消失后，复位弹簧使衔铁返回原来的位置，常开触点断开，常闭触点闭合。图l-2b是继电器的线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一只继电器可能有若干对常开触点和常闭触点。在继电器电路图中，一般用相同的由字母、数字组成的文字符号(如KA2)来标注同一个继电器的线圈和触点。

二、接触器在电机控制中的应用

      图1—3是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安至几千安的异步电动机。按下起动按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动机M的三相电源被接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2、FR的’常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。

在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行i同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，KM的线圈仍然失电，电动机继续保持停止运行状态。图1.3给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态(线圈通电、按钮被按下)，用低电平表示0状态(线圈断电、按钮被放开)。

    图1.3中的控制电路在继电器系统和PLC的梯形图中被大量使用，它被称为“起动-保持-停止”电路，或简称为“起保停”电路。

STEP 7-Micro/WIN 32编程软件与S7-200系列可编程控制器及其与PC机的通信实例

1.      1.      实训目的

（1）认识S7-200系列可编程控制器及其与PC机的通信。

（2）练习使用STEP 7-Micro/WIN 32编程软件。

（3）学会程序的输入和编辑方法。

（4）初步了解程序调试的方法。

2.      2.      内容及指导

（1）PLC认识

记录所使用PLC的型号，输入输出点数，观察主机面板的结构以及PLC和PC机之间的连接。

（2）开机（打开PC和PLC）并新建一个项目。

2        2        用菜单命令“文件”→“新建”或用新建项目快捷按钮。

2        

2        图29   梯形图程序

（3）检查PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，设置与读取PLC的型号。

2        2        菜单命令“PLC”→“类型” →“读取PLC”或者在指令树→“项目”名称→“类型” →“读取PLC”。

（4）选择指令集和编辑器。

2        2        菜单命令“工具”→“选项” →“一般”标签→“编程模式” →选SIMATIC

2        2        用菜单命令“检视” →“LAD”。或者菜单命令“工具”→“选项” →“一般”标签→“默认编辑器”。

（5）输入、编辑如图29所示梯形图，并转换成语句表指令。

（6）给梯形图加POU注释、网络标题、网络注释。

（7）编写符号表，如图30所示。并选择操作数显示形式为：符号和地址同时显示。

2        2        建立符号表：单击浏览条中的“符号表”  按钮。

2        2        符号和地址同时显示：“工具”→“选项” →“程序编辑器”。

图30  符号表

 

（8）编译程序。并观察编译结果，若提示错误，则修改，直到编译成功。

2        2        “PLC” →“编译”、“全部编译”或用快捷按钮。

（9）将程序下载到PLC。下载之前， PLC必须位于“停止”的工作方式。如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。

2        2        单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”→“下载”。出现“下载”对话框。可选择是否下载“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”，单击“确定”，开始下载程序。

（10）建立状态图表监视各元件的状态，如图31所示。

2        2        选中程序代码的一部分，单击鼠标右键→弹出菜单→“建立状态图”。

图31  状态图表

（11）运行程序

2        2        单击工具栏中的“运行”按钮。

（12）起动状态图表

2        2        菜单命令“调试” → “图状态”或使用“图状态”工具条按钮。

（13）输入强制操作

因为不带负载进行运行调试，所以采用强制功能模拟物理条件。对I0.0进行强制ON，在对应I0.0的新数值列输入1，对I0.1进行强制OFF，在对应I0.1的新数值列输入0。然后单击工具条中的“强制”按钮。

（14）在运行中显示梯形图的程序状态

2        2        单击“程序状态打开／关闭”按钮或用菜单命令“调试”→ “程序状态”，在梯形图中显示出各元件的状态。

3. 结果记录

（1）认真观察PLC基本单元上的输入/输出指示灯的变化，并记录。

（2）总结梯形图输入及修改的操作过程。

（3）写出梯形图添加注释的过程。

PLC可编程序控制器系统设计要求

1．**限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与相关部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

    2．在保证控制系统的安全、可靠的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，满足控制要求。

    3．考虑到生产的发展，工艺的改进及系统扩充，在选择可编程控制器的CPU模板及I/O模板时，应适当留有余量。

1．确定系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。

    2．选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法属于其他课程的内容。

    3．PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I／O模块选择、电源模块选择等。

    4．分配I／0点，绘制I／0连接图，必要时还须设计控制台(柜)。

    5．设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

    6．编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I／0连接图、I／O地址分配表、控制软件。

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。

 

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