6AV2124-0JC01-0AX0参数详细

6AV2124-0JC01-0AX0参数详细

3.2 控制器 

系统的关键的设备部分是PLC。PLC是以单片机为专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有高的性和稳定性。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU222PLC作为控制的，利用CPU222的2路立的20KHz的高速脉冲输出来控制步进电动机的运动。此高速脉冲信号不能直接驱动步进电动机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断步进电机的位置、工件的位置、头的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。 

PLC本机有一个通讯口，为标准的RS-485借口，在PLC与上位机进行通讯时需将RS-485接口转换成标准的RS-232接口，可以采用四门子提供的隔离型PLC/PPI电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位几上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可。本系统选择是DP210操作面板。 

3.3 系统的外设 

根据系统对加工精度的高要求，选用步进电机来控制加工程序。步进电机可以到一个脉冲，在本系统中一个脉冲的精度是0.005mm。步进电机驱动器用于驱动步进电机,从而控制头的动作,完成平头。步进电机驱动器接收到PLC的信号,包括CP步进脉冲信号,DIR方向信号,FREE脱机信号,经过其内部的功放电路和处理电路后输出到后面连接的两相步进电机。步进电机根据信号的编号来产生相应的动作。电磁阀直接接受来自PLC的控制信号产生动作。另外,PLC直接接受传感器的信号,通过内部程序的运算和逻辑判断来决定输出。 

变频器用来控制主轴三相电机的转速。本系统中变频器采用基本参数运行模式,由电位器来设定运行频率,变频器的启动和停止由外部端子控制.根据不同工件的特点,通过旋转电位器来改变主轴电机的转速,外部端子的信号由PLC的12路数字量输出控制。 

4、系统的软件设计 

系统的软件包括人机交互界面DP210程序和系统的主控程序。DP210程序完成操作人员同PLC之间的对话，主要是各个操作画面之间的相互转换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的PLC程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应，越是的画面就越是使用率高的画面。 

PLC程序接收到DP210的操作信号后，按照工作要求进行整个头工作的控制。主程序的流程图如图3所示。PLC主控程序中的控制是对步进电机的控制

随着PLC在工业自动控制系统中的应用越来越广泛，对PLC的正确选型非常重要。从工作量、工作环境、通信网络、编程、与监控系统的通信、可延性、售后服务与技术支持、性价比等八个方面提出了在自动控制系统设计中对PLC选型的看法。

可编程控制器（programmable logical controller，简称PLC）已经越来越多地应用于工业控制系统中，并且在
自动控制系统中起着非常重要的作用。所以，对PLC的正确选择是非常重要的。

面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各种需求，但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容，没有一个统一的标准，无法进行横向比较。下面提出在自动控制系统设计中对PLC选型的一些看法，可以在挑选PLC时作为参考。

可以通过以下几方面的比较，挑选到适合的产品。

一、工作量

这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初，就应该对控制点数（数字量及模拟量）有一个准确的统计，这往往是选择PLC的要条件，一般选择比控制点数多10%~30%的PLC。这有几方面的考虑：

1、可以设计过程中遗漏的点；

2、能够保证在运行过程中个别点有故障时，可以有替代点；

3、将来增加点数的需要。

二、工作环境

工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来，就要求自控系统能够适应复杂的环境，诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等，各款PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。

三、通信网络

现在PLC已不是简单的现场控制，PLC远端通信已成为控制系统解决的问题，但各厂家的通信协议千差万别，兼容性差。在这一点上主要考虑以下方面：

1、同一厂家产品间的通信。各厂家都有自己的通信协议，并且不止一种。这在大、中型机上表现明显，而在小、微型机上不尽相同，一些厂家出于容量、价格、功能等方面考虑，往往没有或者有与其它协议不同，而且比较简单的通信。所以，在这方面主要考虑的是同一厂家不同类型PLC之间的通信；

2、不同厂家产品间的通信。若所进行的自动控制系统设计属于对已有的自控系统进行部分改造，而所选择的是与原系统不同的PLC，或者设计中需要2个或2个以上的PLC，而选用了不同厂家的产品，这就需考虑不同厂家产品之间的通信问题；

3、是否有利于将来。由于各厂家的通信协议各不相同，上也无统一标准，所以在PLC选型上受到很大限制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接近通用的通信协议。

四、编程

程序是整个自动控制系统的“心脏”，程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买，并且价格不菲，这一点也需考虑在内。

1、编程方法

一种是使用厂家提供的编程器。也分各种规格型号，大型编程器功能完备，适合各型号PLC，价格高；小型编程器结构小巧，便于携带，价格低，但功能简单，适用性差；另一种是使用依托个人电脑应用平台的编程软件，现已被大多数生产厂家采用。各生产厂家由于各自的产品不同，往往只研制出适合于自己产品的编程软件，而编程软件的风格、界面、应用平台、灵活性、适应性、易于编程等都只有在用户亲自操作之后才能给予评价。

2、编程语言

编程语言为复杂，多种多样，看似相同，但不通用。常用的可以划分为以下5类编程语言：

（1）梯形图

这是PLC厂家采用多的编程语言，初是由继电器控制图演变过来的，比较简单，对离散控制和互锁逻辑为有用；

（2）顺序功能图

它提供了总的结构，并与状态定位处理或机器控制应用相互协调；

（3）功能块图

它提供了一个有效的开发环境，并且特别适用于过程控制应用；

（4）结构化文本

这是一种类似用于计算机的编程语言，它适用于对复杂算法及数据处理；

（5）指令表

它为优化编码性能提供了一个环境，与汇编语言非常相似。

厂家提供的编程软件中一般包括一种或几种编程语言，如TE公司的Xbbb编程软件可以使用梯形图（Ladder）、顺序功能图（Grafcet）、结构化文本（Literal）3 种编程语言；Siemens公司的Step7编程软件可以使用梯形图（Ladder）、指令表（STL）两种编程语言；Modicon公司的Modsoft编程软件只使用梯形图（984 梯形）一种编程语言，而另一个Concept编程软件可以使用5种编程语言，依次为梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、指令表（IL）。同一编程软件下的编程语言大多数可以互换，一般选择自己比较熟悉的编程语言。

3、存储器

PLC存储器是保存程序和数据的地方，分内制式和外插式两种，存储器容量在512~128M字节之间，一定要根据实际情况选取足够大的存储器，并且要求有一部分空余作为缓存。

PLC存储器按照类型可分随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除只读存储器（EPROM）等。RAM可以任意读写，在掉电后程序只能保持一段时间，适合于在自控系统调试时使用。ROM只能读不能写，程序是由厂家或开发商事先固化的，不能改，即使失电也不丢失。EPROM与ROM只是EPROM通过特殊的方式（如紫外线）可以擦除再写，适合于应用在长时间工作而改动不大的系统中。

4、易于改

PLC较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意改控制结构（或控制过程），这就要求改程序方便快捷。

5、是否有模块

部分生产厂家的PLC产品提供一些模块，如通信模块、PID控制模块、计数器模块、模拟输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应的程序块，往往只是简单的输入一些参数就能实现，便于用户编程。

五、与监控系统的通信

1、人机对话操作台。这是监控系统的早期产品类型，是生产厂家专为自己的PLC产品设计的，适合于点对点控制。结构简单，功能少，面板控制，操作较易，现仍然广泛地应用于现场控制系统中。其优点是在远端控制失效的时候，仍能很好地控制现场。

2、随着计算机的不断发展，依靠PC（包括工控机）的监控系统越来越多地应用在自控系统中，这种监控系统一种是PLC开发商专为自己的（或特定的）产品量身定做的；另一种是软件开发公司开发的适合大多数PLC产品的监控系统。种与PLC产品的相容性强，能够根据PLC产品的特点相应的控制方案，应该说仍以PLC为；后一种则抛开了PLC产品，注重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等方面的优势，给二次开发人员了较宽松的开发条件，往往可以制作出的监控系统，只要有相应的通信协议（目前已拥有了绝大多数生产厂家的通信协议），就可以与各种类型PLC相连，是当今自控系统。所以，在这方面应考虑所选的PLC与监控系统的通信方式是否可行。

六、可延性

这里包括三个方面含义：

1、产品寿命。大致可以保证所选择的PLC的使用年限，尽量购买生产日期较近的产品；

2、产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用。

3、产品的新周期。当某一种型号PLC（或PLC模块）被淘汰后，生产厂家是否能够保证有足够的备品（或备件）。这时应考虑选择当时比较新型的PLC。

七、售后服务与技术支持

1、选择好的公司产品；

2、选择信誉好的代理商；

3、是否有较强的售后服务与技术支持。

八、性价比

相对于自控系统性能的好坏于价格的选择。只是在几项比较接近，又不易选择时，才考虑价格因数，选择性价比比较高的产品。

在实际选型过程中，往往受到多方面的制约，不一定要考虑以上全部方面，但其中有些项是考虑的，而存在的问题也通过其它替代方式加以解决。

一般来说通过前5项的比较，已可确定2~3种产品，再考虑到后几项，便可选中较满意的PLC。随着科学技术的不断发展，PLC产品也一定会有一个统一的标准。那时，挑选PLC将不再是困难的事情

摘 要：无负压供水系统用于生活用水的二次增压。所谓为无负压是指在水泵工作时对**管网的给水压力不产生压降，这就需要真空抑制技术、稳流补偿技术、预压平衡补偿技术、能量储存释放技术、变频调速技术和智能控制技术等多种技术共同作用来实现。智能控制器目前有基于单片机的控制器和基于PLC的智能控制器。PLC以其灵活和的特点越来越多地应用在无负压供水系统中。和利时公司的LM系列PLC以其强大的数据处理能力、优化的PID技术以及无负压供水系统标准的应用程序，在无负压供水设备中越来越多的应用。 
关键词：无负压供水；和利时LM系列PLC；控制系统标准程序 

1 引言 

无负压供水是在变频恒压供水的基础上发展起来的，它的之处在于将系统直接与自来水管网串联对接，而不用建立水池和设置水箱，供给用户的水在一个密封的环境中，避免了饮用水在供水过程中的二次污染。这种供水方式实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其它供水方式环保节能的效果。此外在供水过程中，充分利用自来水原有的压力，因此可节电50%以上。不仅如此，无负压供水系统结合真空抑制、稳流补偿、预压平衡补偿、能量储存释放、变频调速和智能控制等技术，在供水的同时不，会对**管网产生压降，从而保证了**管网的正常运行。 

2 无负压供水工艺概述 

无负压供水控制系统的概念就是通过变频器控制水泵的运行频率，达到节能供水的效果，同时系统还加入了**管网保护功能、水泵保护功能以及故障处理等功能。为了节约成本，目前人们大多采用一个变频器控制多个水泵的变频运行方式，也就是我们常说的一拖二、一拖三或一拖四等控制系统。采用这种方式，变频器轮流控制各个水泵变频运行。

水泵的运行方式有两种，一种是变频运行，一种是工频运行。水泵的运行方式由控制器根据用户用水量的多少自动控制。系统启动后，水泵变频运行，当用水量增加时，变频水泵转换为工频运行，并启动下一台水泵变频运行。用水量减少后，工频水泵退出运行，水泵的投切过程如此循环反复。 

在用水量很少，或没有用水时，为了节能与延长水泵的使用寿命，水泵还可以进入休眠状态。当用水量增加时，水泵会自动从休眠状态中被唤醒。当一台水泵长时间运行时，为了使各个水泵均衡运行，系统会自动选择运行时间短的水泵运行。当有水泵出现故障时，系统会自动跳过该水泵，不会影响其他水泵的投切过程。 


3 无负压供水控制系统结构设计 

在传统的无负压供水设备中，控制器大多采用单片机设计，这种控制器一般都不允许用户对其内部的程序进行修改。如果想增加一些功能，则找控制器的供应商帮助完成。这就导致了系统的灵活性较差，而且这种控制器一般都没有经过性测试，在性方面可能存在或多或少的问题。 

采用PLC作为控制单元，在性上得到了保证，其开放的编程环境也使系统开发和维护加方便。不仅如此，和利时还为无负压供水设备提供了标准的例程，用户可以直接使用这个例程搭建无负压供水控制系统，或者可以根据需要对例程进行简单的修改，这样大大提高了系统的建立效率以及系统的开放性。 

本次设计针对1拖3无负压供水控制系统。系统主要由PLC、变频器、离心泵、压力传感器、水位传感器、缺相保护器、故障报等组成。PLC负责三个水泵的投切控制算法，根据管网出口的设定压力动态调节变频器的输出频率，以及实现倒泵、休眠、故障处理、无负压补偿等功能。本系统采用和利时LM系列PLC作为系统控制器，并且通过LM系列PLC自带的RS232接口连接现场的触摸屏HT6720T，触摸屏程序具有系统参数设置、显示系统运行状态、查询系统报警等功能。为了便于用户查询控制系统的运行状况以及设置出口压力等参数，这里还用LM系列PLC自带的RS485接口连接了一个短信数传模块，用户可以通过手机随时查询水泵的运行状况以及设定管网的出口压力。无负压供水控制系统结构如图1所示。 

 引言 

三相鼠笼式异步电动机存在启动电流大、启动转矩不大的缺点，只能用于空载或轻载启动。三相绕线式异步电动机可以通过滑环在转子绕组回路串入适当的电阻来限制启动电流，增大启动转矩。因此，重载启动要求启动转矩大的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等生产机械常使用三相绕线式异步电动机。对启动控制频繁，启动转矩要求大的场所，一般采用三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动控制系统。 

传统的三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动继电接触器控制系统存在以下缺点：继电接触器属硬器件，控制电路接线繁杂，元器件和接点多，触点易磨损，故障率高，控制功能改变不方便，通用性差，性低。PLC控制系统能在一般高温、振动、冲击和粉尘恶劣环境中稳定有效地工作。采用PLC控制技术，系统体积小，故障率低，硬接线少维修方便，控制，性高，抗干扰性强，可以有效提高设备生产效率，延长设备使用周期。 

1 继电接触器控制电路分析 

图1为三相绕线式异步电动机转子串电阻启动控制电路图。为了限制启动电流，该电路用3个时间继电器KT1、KT2、KT3分别控制3个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的电阻。启动时，合上电源开关QS，按下按钮SB1，接触器KM吸合，串入全部电阻（R1+R2+R3）启动；在启动3s后，接触器KM1主触头闭合，切除组电阻R1，剩下电阻（R2+R3）；经过1s后，接触器KM2主触头闭合，切除二组电阻R2，剩下电阻R3；再过1s后，接触器KM3主触头闭合，切除三组电阻R3，转子串接电阻全部切除，电动机M启动完毕，正常工作。 

KM1、KM2和KM3 3个常闭辅助触头与启动按钮SB1串接的作用是保电动机在转子绕组中接入全部启动电阻的条件下才能启动，如果接触器KM1、KM2、KM3中任何一个触头因熔焊或机械故障没有释放恢复闭合时，电动机M就不能接通电源直接启动。 

2 PLC的选型、I/O分配和输入输出接线图 

2．1 PLC的I/O地址分配 

采用PLC改造三相绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制系统，PLC的输入信号主要有2个：启动按钮SB1和停止按钮SB2。输出信号主要有4个：主接触器KM控制三相绕线式电动机M接通三相电源运行，接触器KM1用于控制组电阻R1的切除，接触器KM2用于控制二组电阻R2的切除，接触器KM3用于控制三组电阻R3的切除。3个时间继电器功能可以用PLC内部定时器实现。根据控制要求，对PLC的输入量、输出量进行分配，PLC的I/O地址分配情况如表1所示。 

表1 I/O地址分配表 

2．2 PLC的选型 

对三相绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制进行PLC控制改造，输入元件为2个，输出元件4个，可选择采用日本三菱公司FX系列FX2N-16MR型号的PLC，I/O总数为16，每条指令的执行时间为12μs。输入点数为8个，对应的输入继电器地址编号为X000~X007；输出点数为8个，对应的地址编号为Y000~Y007；定时器200点100ms，T0-T199。 

2．3 PLC的输入输出接线图 

图2所示为三相绕线式异步电动机转子串电阻启动PLC控制输入输出接线图。

3 设计PLC控制程序 

3．1 PLC梯形图 

用PLC改造三相绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制系统，根据原有的继电接触器电路图来设计梯形图是一条简便实用的办法。原有的绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制电路经过长期使用和考验，已经证明能完成系统要求的各种功能。继电接触器控制电路图和PLC程序控制梯形图有许多相似的地方，按照梯形图语言设计规定和对应关系可以将继电接触器电路图方便地“翻译”成梯形图控制程序，用PLC的外部硬接线和梯形图软件来实现继电接触器电路图的控制功能。 

图3所示三相绕线式异步电动机转子串电阻启动控制PLC梯形图使用的是内部继电器、定时器等，都是由软件来实现的，使用方便，修改灵活，是原继电接触器控制线路硬接线无法比拟的。

3.3 工作过程分析 

（1）启动：按启动按钮SB1，输入继电器X001接通动合触点闭合，输出继电器Y000接通，接触器KM线圈得电，主触头闭合接通三相电源，绕线式异步电动机转子串电阻（R1+R2+R3）启动，同时定时器T1线圈得电,开始延时,时间设定为3s。 

（2）3s后，定时器T1常开触点闭合,输出继电器Y001接通，接触器KM1吸合，主触头闭合，切除组电阻R1，电动机串接（R2+R3）电阻继承启动，同时定时器线圈T2得电,时间设定为1s。 

（3）1s后，定时器T2常开触点闭合,输出继电器Y002接通，接触器KM2吸合，主触头闭合，切除二组电阻R2，电动机串接R3电阻继承启动，同时定时器线圈T3得电,时间设定为1s。 

（4）1s后，定时器T3常开触点闭合,输出继电器Y003接通，接触器KM3吸合，主触头闭合，切除三组电阻R3，同时Y003常闭触头断开，定时器线圈T1、T2、T3和输出继电器Y1、Y2失电。累计启动5s，三相绕线式异步电动机转子所串3组电阻全部切除，电动机M结束启动状态，进入正常运行状态。 

（5）停车：按停止按钮SB2，输出继电器Y000失电，接触器KM失电，主触头断开，电动机作自由停车运行。输出继电器线圈Y000失电，常开触点Y000复位，输出继电器Y003失电，常开触点Y003复位，3组电阻（R1+R2+R3）恢复与三相绕线式异步电动机转子串接，为下次启动做好准备。 

（6）过载保护：当电动机过载时，热过载保护继电器FR的动断触点断开，接触器KM、KM1、KM2、KM3均断电，电动机M也停车。 

（7）把输出继电器Y001、Y002和Y003 3个常闭触点与输入继电器X001常开触点串联，如果输出继电器Y001、Y002和Y003线圈得电，接触器KM1、KM2、KM3中任何一个触头没有释放恢复闭合时，按下启动按钮SB1，输出继电器Y000和接触器KM线圈不能得电，KM主触头不能闭合，电动机M就不能接通电源直接启动，保证了三相绕线式电动机只有在转子绕组中接入全部启动电阻（R1+R2+R3）的条件下才能启动。 

4 结语 

采用三菱FX2N-16MR型PLC改造三相绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制系统，用通用指令编写控制程序，程序清晰，直观易懂，调试简捷方便。实践明，改造后的PLC控制系统达到实际启动控制要求，抗干扰性强，设备运行，稳定性高，降低了控制系统故障率，提高了设备使用运行效率。 

http://zhangqueena.b2b168.com