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发布时间:2017-11-07 11:11:29 产品编号:GY-5-174267987 分享

价格:98.00/台
品牌:西门子
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电器控制线路中常用的电压型保护环节

1、失压保护

失压保护:防止电源电压消失后，电压恢复时电动机自起动的保护

自起动的危害:

1)造成人身事故、设备事故。

2)多台电动机自起动造成电网不允许的过电流及电压降。

失压保护装置:按钮和接触器(自锁)

2、欠电压保护

欠电压保护:电源电压降低到(0. 6一0. 8U_N)时，切断电源。

欠电压保护:防止电网电压的降低使电器释放，造成电路不正常而进行的保护。

欠压保护装置:按钮和接触器(自锁)、电压继电器。

电压继电器的吸合电压整定:0.8一0.85U_RT

电压继电器的释放电压整定:0.5一0.7U_RT.

3、过电压保护

过电压保护: 为感性负载提供放电回路

过电压继电器

影响电器控制线路的温升因素主要有:电流大小、散热条件、通电时间

1、短路保护(几倍到几十倍的额定电流)

危害: 高温绝缘损坏、强大的电动应力产生机械性损坏。

保护特性: 可靠、瞬动断开电源。

注意:短路保护不应受起动电流的影响而动作。

短路保护装置:熔断器、自动开关

说明:1)、自动开关把测量元件和执行元件装在一起，直接切断电源。

2)熔断器的熔体本身就是测量和执行元件，直接切断电源。

2、过电流保护(不超过2. 5倍的额定值 )

保护特性:瞬动断开电源。

过载保护装置:过电流继电器

说明:过电流继电器的过电流保护通过接触器(执行元件)完成，为了能切断过电流，接触器的触点容量需加大。

3、过载保护(通常1. 5倍的额定值以内)

保护特性:反时限特性。

过载保护装置:热继电器

说明:热继电器动作后不能马上复位。

热敏电阻作为测量元件的热继电器，嵌在电机的绕组或发热元件中，以便更准确地测量温升的部位。当被测部件达到指定的温度时，切断电路进行保护。

4、欠电流保护(一般在直流电路中)

保护特性:瞬动断开电源。

欠电流保护装置:欠电流继电器

5、断相保护(三角形接法)

保护特性:反时限特性。

断相保护装置:带断相保护的热继电器

小型PLC的现状和发展趋势 PLC的分类

随着自动化程度的提高，小型plc的应用领域比以前更为广泛，越来越多的行业开始使用小型PLC。小型PLC产品更加多元化，不仅有**度很高的国际名牌，国内一些自动化企业也看到小型PLC广大的市场，纷纷推出自主的小型PLC产品，这为不同细分市场的中国用户提供了更多的选择。

我个人还是建议大家使用**名牌的产品，因为，从技术角度来讲，保证PLC在复杂的工业环境下的高可靠性仍然是很多新加入小型PLC领域的厂家面临的技术难题。从创新角度来讲，持续的大规模的研发投入是不断创新，满足市场的日益增长的需求的保证，而这种投入对许多厂家来说也是很大的考验。从市场开发角度来看，大厂商拥有明显的强势行业和领域，拥有优势行业的核心技术，成熟的解决方案，和适合行业和市场开发的销售网络。西门子小型PLC经过十多年的市场考验，品牌与服务已经得到了市场的广泛认可，这不仅靠市场宣传，更靠优秀的产品品质和完整的解决方案。

近几年自动化产品用户除了可靠稳定性、性价比等因素之外，越来越重视项目的维护成本，现在中国用户都已将维护成本列入整个自动化系统的成本中。西门子小型PLC为用户提供灵活多样的远程服务解决方案，可以基于固定电话，网络，GPRS无线通讯等，为客户后期维护节约可观的成本。为了进一步为广大用户降低成本，2005年，西门子成功完成了S7-200PLC的本地化生产，同时还本地化生产了S7-200PLC专用触摸屏KTP-178和四行中文文本显示器TD400，进一步提高了西门子小型PLC整体解决方案的性价比，开放性已达到同类品牌中型机水平，支持PPI、RS-485、Profibus－DP、以太网等多种通讯协议，保证了完全的无缝连接。
我认为小型PLC的市场份额会持续保持**的发展。随着中国加入WTO，出口额逐年提高，中国正逐步成为全球机械设备的制造基地，使得国内OEM厂商迅猛发展。一些OEM厂商为了避免激烈竞争，追求更高的利润，将用小型PLC替代继电器或单片机控制方案。而且，小型PLC不再仅仅进行单机单站的控制，工厂信息化的潮流将会使更多的生产设备联网，进行集中监控。西门子小型PLC开放的平台为工厂生产设备联网和工厂信息化提供了可能性，使客户无需增加额外的硬件投资即可实现联网。

过程PLC控制完成采集、处理及输出的举例

某一过程控制系统，其中一个单极性模拟量输入参数为AIW0采集到PLC中，通过PID指令计算出的控制结果从AQW0输出到控制对象。PID参数表起始地址为VB100。试设计一段程序完成下列任务：

（1）每200ms中断一次，执行中断程序；

（2）在中断程序中完成对AIW0的采集转换及归一化处理，完成回路控制输出值的工程量标定及输出。

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<span style= 具有自切断功能的PLC定时器设计举例

通过切断与驱动程序的联系而自复位的定时器，常被叫做“自切断”定时器。它们是编程者“工具箱”里一个很有用的工具。下面例子不是一个完整的实际应用，而是经选择，突出“自切断”定时器的操作。

说明:

定时器T001连续运行，定时器线圈由它自己的常闭触点驱动。当定时器完成定时过程，线圈被激活，使定时器常闭触点无效，通路被打断，由此线圈不能通电。这个新状态也意味着常闭触点不能再通电。因此，**后情况是定时器复位并且自动地再次开始它的定时过程。

这是一个很快的响应。定时器的复位/置位会在程序的大约一次扫描(**多两次扫描)内发生。在如此短的时间内，定时器的连续置位和复位使定时器触点动作如同受脉冲激励。使用定时器T001的常开触点驱动ALT指令说明了这一点。每过20秒，Y001和Y002的输出状态互换。

在这个例子中，变化着的输出对配给杂志的线路进行切换，20秒的停顿用于杂志沿传送带下移并的停倒入等待盒中。这样能保证一个稳定的生产流程，这个过程很容易由照看杂志装箱的一个操作人员管理。

S7-200PLC移位寄存器梯形图编程应用举例

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S7-200PLC移位寄存器梯形图编程应用举例

2015-08-18　　来源：网络或本站原创

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C6140T车床电气线路常见故障分析

1．故障现象：主轴电动机M1不能起动。

原因分析：

①控制电路没有电压。

②控制线路中的熔断器FU5熔断。

③接触器KM1未吸合，按起动按钮SB2，接触器KM1若不动作，故障必定在控制电路，如按钮SB1、SB2的触头接触不良，接触器线圈断线，就会导致KM1不能通电动作。

当按SB2后，若接触器吸合，但主轴电动机不能起动，故障原因必定在主线路中，可依次检查接触器KM1主触点及三相电动机的接线端子等是否接触良好。

2．故障现象：主轴电动机不能停转。

原因分析：

这类故障多数是由于接触器KM1的铁芯面上的油污使铁芯不能释放或KM1的主触点发生熔焊，或停止按钮SB1的常闭触点短路所造成的。应切断电源，清洁铁芯极面的污垢或更换触点，即可排除故障。

3．故障现象：主轴电动机的运转不能自锁。

原因分析：

当按下按钮SB2时，电动机能运转，但放松按钮后电动机即停转，是由于接触器KM1的辅助常开触头接触不良或位置偏移、卡阻现象引起的故障。这时只要将接触器KM1的辅助常开触点进行修整或更换即可排除故障。辅助常开触点的连接导线松脱或断裂也会使电动机不能自锁。

4．故障现象：刀架**移动电动机不能运转

原因分析：

按点动按钮SB3，接触器KM3未吸合，故障必然在控制线路中，这时可检查点动按钮SB3，接触器KM3的线圈是否断路。

5．故障现象：M1能起动，不能能耗制动

起动主轴电动机M1后，若要实现能耗制动，只需踩下行程开关SＱ1即可。若踩下行程开关SＱ1，不能实现能耗制动，其故障现象通常有两种，一种是电动机M1能自然停车，另一种是电动机M1不能停车，仍然转动不停。

原因分析：

踩下行程开关SＱ1，不能实现能耗制动，其故障范围可能在主电路，也可能在控制电路中电路。有3种方法。

①由故障现象确定 当踩下行程开关SＱ1时，若电动机能自然停车，说明控制电路中KT（02-03）能断开，时间继电器KT线圈得过电，不能制动的原因在于接触器KM4是否动作。KM4动作，故障点在主电路中；KM4不动作，故障点在控制电路中。当踩下行程开关SＱ1时，若电动机能不能停车，说明控制电路中KT（02-03）不能断开，致使接触器KM1线圈不能断电释放，从而造成电动机不停车，其故障点在控制电路中，这时可以检查继电器KT线圈是否得电。

②由电器的动作情况确定 当踩下行程开关SＱ1进行能耗制动时，反复观察电器KT和KM4的衔铁有无吸合动作。若KT和KM4的衔铁先后吸合，则故障点肯定在主电路的能耗制动支路中；KT和KM4的衔铁只要有一个不吸合，则故障点必在控制电路的能耗制动支路中。

③强行使接触器KM4的衔铁吸合 若此时仍不能实现能耗制动，说明故障点在主电路；若此时可以实现能耗制动，则不能实现能耗制动的故障原因不在主电路，必在控制电路中。

PLC的软件设计步骤及设计举例

一、翻译法
翻译法是用所选机型的PLC中功能相当的软器件，代替原继电器—接触器控制线路原理图中的器件，将继电器—接触器控制线路翻译成PLC梯形程序图的方法。
1.设计步骤
2.设计举例
图1为用翻译法将原有继电器—接触器控制线路改用PLC进行控制的电路图和梯形图

二、功能图法
功能图又称状态流程图，主要是针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。
1.设计步骤
2.设计举例
三、逻辑设计法
在进行程序设计时以布尔逻辑代数为理论基础，既以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示具有多变量的“与”逻辑关系表达式可以直接转化为触点串连的梯形图。如图2(a)所示。
具有多变量的“或”逻辑关系表达式可以直接转化为触点并联的梯形图。如图2(b)所示。
具有多变量“与或”、“或与”逻辑关系表达式可以直接转化为触点串并联的梯形图。如图2(c)所示。

信号灯控制系统——以转换为中心的编程方式梯形图举例

如图5-29所示为以转换为中心的编程方式设计的梯形图与功能表图的对应关系。图中要实现X_i对应的转换必须同时满足两个条件：前级步为活动步（M_i-1=1）和转换条件满足（X_i=1），所以用M_i-1和X_i的常开触点串联组成的电路来表示上述条件。两个条件同时满足时，该电路接通时，此时应完成两个操作：将后续步变为活动步（用SET Mi指令将M_i置位）和将前级步变为不活动步(用RST M_i-1指令将M_i-1复位)。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的功能表图的梯形图时，更能显示出它的优越性。

图5-29 以转换为中心的编程方式

如图5-30所示为某信号灯控制系统的时序图、功能表图和梯形图。初始步时仅红灯亮，按下起动按钮X0，4s后红灯灭、绿灯亮，6s后绿灯和黄灯亮，再过5s后绿灯和黄灯灭、红灯亮。按时间的先后顺序，将一个工作循环划分为4步，并用定时器T0～T3来为3段时间定时。开始执行用户程序时，用M8002的常开触点将初始步M300置位。按下起动按钮X0后，梯形图第2行中M300和X0的常开触点均接通，转换条件X0的后续步对应的M301被置位，前级步对应的辅助继电器M300被复位。M301变为“1”状态后，控制Y0（红灯）仍然为“l”状态，定时器T0的线圈通电，4s后T0的常开触点接通，系统将由第2步转换到第3步，依此类推。

图5-30 某信号灯控制系统

a）时序图 b）功能表图 c）以转换为中心编程的梯形图

使用这种编程方式时，不能将输出继电器的线圈与SET、RST指令并联，这是因为图5-30中前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的，转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路被断开，而输出继电器线圈至少应该在某一步活动的全部时间内接通。

PLC程序设计的逻辑法简介及设计步骤

逻辑法：就是应用逻辑代数以逻辑组合的方法和形式设计程序。逻辑法的理论基础是逻辑函数，逻辑函数就是逻辑运算与、或、非的逻辑组合。因此，从本质上来说，PLC梯形图程序就是与、或、非的逻辑组合，也可以用逻辑函数表达式来表示。

（1） 基本方法：用逻辑法设计梯形图，必须在逻辑函数表达式与梯形图之间建立一种一一对应关系，即梯形图中常开触点用原变量（元件）表示，常闭触点用反变量（元件上加一小横线）表示。触点（变量）和线圈（函数）只有两个取值“1”与“0”，1表示触点接通或线圈有电，0表示触点断开或线圈无电。触点串联用逻辑“与”表示，触点并联用逻辑“或”表示，其他复杂的触点组合可用组合逻辑表示，他们的对应关系如下表所示。

逻辑函数表达式	梯形图	逻辑函数表达式	梯形图
逻辑“与” M0=X1.X2		“与”运算式 M0=X1.X2---Xn
逻辑“或” M0=X1+X2		“或/与”运算式
逻辑“非”		“与/或”运算式 M0=(X1.X2)+(X3.X4)

（2）设计步骤：

1）通过分析控制要求，明确控制任务和控制内容；

2）确定PLC的软元件（输入信号、输出信号、辅助继电器M和定时器T），画出PLC的外部接线图；

3）将控制任务、要求转换为逻辑函数（线圈）和逻辑变量（触点），分析触点与线圈的逻辑关系，列出真值表；

4）写出逻辑函数表达式；

5）根据逻辑函数表达式画出梯形图；

6）优化梯形图

PLC的选型方法

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，**后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

一、输入输出（I/O）点数的估算

I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展

余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

二、存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

三、控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

(一)运算功能

简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

(二)控制功能

控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

(三)通信功能

大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。

PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。

为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。

(四)编程功能

离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。

(五)诊断功能

PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。

PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

(六)处理速度

PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。

处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

四、机型的选择

(一)PLC的类型

PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

(二)输入输出模块的选择

输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。

可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。

考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。

(三)电源的选择

PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。

如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。

(四)存储器的选择

由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。

(五)冗余功能的选择

1．控制单元的冗余

(1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。

(2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。

2．I/O接口单元的冗余

(1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。

(2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。

(六)经济性的考虑

选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，**终选出较满意的产品。

输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

接触器的型号意义与选用注意事项

1. 接触器的型号意义

2．接触器的选用
选择接触器时应注意以下几点。
(1)接触器主触头的额定电压≥负载额定电压。
(2)接触器主触头的额定电流≥1.3倍负载额定电流。
(3)接触器线圈额定电压。当线路简单、使用电器较少时，可选用220V或380V；当线路复杂、使用电器较多或不太安全的场所，可选用36V、110V或127V。
(4)接触器的触头数量、种类应满足控制线路要求。
(5)操作频率(每小时触头通断次数)。当通断电流较大及通断频率超过规定数值时，应选用额定电流大一级的接触器型号。否则会使触头严重发热，甚至熔焊在一起，造成电动机等负载缺相运行。