西门子6ES7223-1PL22-0XA8产品信息

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用PLC改进鼠笼式异步电动机的起、制动控制方式

plc控制逻辑与传统的继电器接触器控制系统基本一致，其工作过程如下：

起动时，按下起动按钮sb1，x400常开触点闭合，y430线圈接通并自锁，km1线圈接通，主触头吸合，电动机串入限流电阻r开始起动，同时y430的两对常开触点闭合，当电动机转速上升到某一定值时，ks1的常开触点闭合，x402常开触点闭合，m100线圈接通并自锁，m100的一对常开触点接通y432的线圈，km3线圈有电主触头吸合，短接起动电阻，电机转速上升至给定值时投入稳定运行。

制动时，按下停机按钮sb2，x401常开触点断开y430线圈，使km1失电释放，而y430的常闭触点接通y431线圈，制动用的接触器km2线圈通电，对调两相电源的相序，电动机处于反接制动状态。与此同时，y430的常开触点断开y432的线圈，km3失电释放，串入电阻r限制制动电流。当电动机转速迅速下降至某一定值时，ks1常开触点断开，x402常开触点断开m100的线圈，m100的常开触点断开y431线圈，km2失电释放，电动机很快停下来。过载时，热继电器fr常开触点闭合，x403的两对常闭触点断开y430和m110的线圈，从而使km1或km2失电释放，起到过载保护作用。

上述控制过程指令程序如下：

3 plc与继电器接触器控制系统的比较

通过对鼠笼式异步电动机起制动的传统控制方法和plc控制方法的比较，从某种意义上看，plc控制是从继电器接触器控制发展而来的。两者既有相似性又有很多不同处。

3.1 二种方案的不同点

（1）plc内部大部分采用“软”逻辑

继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制;plc内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制;

（2） plc控制系统结构紧凑

继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大;plc控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小;

（3） plc内部全为“软接点”动作快

电器接触器控制全为机械式触点，动作慢，弧光放电严重;plc内部全为“软接点”动作快;

（4） plc控制功能改变较其方便

继电器接触器控制功能改变，需拆线接线乃至更换元器件，比较麻烦;plc控制功能改变，一般只需修改程序便可，较其方便;

（5） plc控制系统制造

plc控制系统由于结构简单紧凑，基本为软件控制，因此设计、施工与调试比继电器接触器控制系统。

此外，由于plc技术是计算机控制的基础上发展而来，因此，它的软硬件设置上有着传统的继电器接触器控制无法比拟的优势，工作可靠性较高。

3.2 plc方案的设计要点

（1） 设置滤波

在plc中一般都在输入输出接口处设置π形滤波器，它不仅可滤除来自外界的高频干扰，而且还可减少内部模块之间信号的相互干扰;

（2） 设有隔离

在plc系统中cpu和各i/o回路（主要指数字口）几乎都设有光耦合器作隔离，以防止干扰或可能损坏cpu等;

（3） 设置屏蔽

屏蔽有两类：一类是对变压器采取磁场和电场的双重屏蔽，这时要用既导磁又导电的材料作为屏蔽层;另一类是对cpu和编程器等模块仅作电磁场的屏蔽，此时可用导电的金属材料作屏蔽层;

（4） 采用模块式结构

plc通常采用积木式结构，这便于用户检修和更换模板，同时在各模板上都设有故障检测电路，并用相应的指示器标志它的状态，使用户能迅速确定故障的位置;

5 燃烧自动调节系统及其性能指标

烧结燃烧系统是烧结工艺中影响产品产量和质量较直接和较关键的环节，为了稳定生产并保证烧结质量，燃烧自动调节系统由三个分系统组成。

（1） 系统：煤气总管稳压自动调节系统

可根据外部煤气管网工况将总管压力稳定在4000pa或4500pa（根据设定），因其检测点距离调节阀较近，滞后小，系统灵敏，阶跃响应迅速;

（2） 点火器温度自动控制系统

通过调节煤气阀门开度，可控制点火器温度，恒定在1200℃的设定值上。

（3） 空气／煤气比例随动自动跟踪控制系统

通过调节空气调节阀阀门开度，使进入点火器的空气自动按设定的空／煤比系数跟踪煤气流量。

6 成品处理系统

成品处理子系统负责把烧结矿按粒度分类，一部分成品送高炉，一部分返回烧结机作铺底料，不合格品返回配料系统参与混合料配比。

除流程联锁控制外，本系统还有筛分（双层振动筛）流向选择控制，烧结矿送高炉流向控制。系统根据高炉的操作条件，一旦确认是要料，烧结矿便能按控制的流向到达目的地。同时，无论何时高炉输料皮带发生故障，系统在几秒钟内便能响应，停止相应的流程并保证其它流向正常工作。

7 卸灰系统

卸灰子系统负责将烧结结矿中的不合格品以及除尘系统收集的粉尘送往配料系统参加配料，以改善混合料的造球性能。本系统除了控制输料皮带和卸灰设备按一定的“松散”关系联锁外，还控制烧结机下人烟道两侧的双层卸灰阀按一定的部位和时间卸灰。

控制卸灰阀的时间是一条“环形”脉冲带，它把均匀分布在左右烟道两侧的卸灰阀按高低序号向中间逼近的方法，定时启动卸灰，这保证了烟道卸灰的均匀性和具有一定的负压。

8 铺底料系统

铺底料子系统用来向烧结机提供均衡的铺底料，用以改善混合料在烧结过程中的透气性并对台车炉篦起一定的保护作用。

该系统具有较大的独立性。通过与烧结机通讯，给料设备供给的铺底料使铺底料矿槽保持一定的料位。

PLC的工作原理
较初研制生产的 PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

(1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

(2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

为了二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。PLC的工作原理
较初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：
（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
（2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
为了二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式－－-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
1、扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。



（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
（1）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新； 程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。
这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

2、PLC的I/O响应时间
为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。
为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。
以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。
所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其较短的I/O响应时间与较长的I/O响应时间