西門子PLC模塊6ES7317-7TK10-0AB0

1. 電器控制系統(tǒng)的組成

通過(guò)第一章的學(xué)習(xí)可知，任何一個(gè)電器控制系統(tǒng)，都是由輸入部分、輸出部分和控制部分組成，如圖1所示。

圖1  電器控制系統(tǒng)的組成

其中輸入部分是由各種輸入設(shè)備，如按鈕、位置開關(guān)及傳感器等組成；控制部分是按照控制要求設(shè)計(jì)的，由若干繼電器及觸點(diǎn)構(gòu)成的具有一定邏輯功能的控制電路；輸出部分是由各種輸出設(shè)備，如接觸器、電磁閥、指示燈等執(zhí)行元件組成。電器控制系統(tǒng)是根據(jù)操作指令及被控對(duì)象發(fā)出的信號(hào)，由控制電路按規(guī)定的動(dòng)作要求決定執(zhí)行什么動(dòng)作或動(dòng)作的順序，然后驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備去實(shí)現(xiàn)各種操作。由于控制電路是采用硬接線將各種繼電器及觸點(diǎn)按一定的要求連接而成，所以接線復(fù)雜且故障點(diǎn)多，同時(shí)不易靈活改變。

2. PLC控制系統(tǒng)的組成

由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖2所示。

圖2 PLC控制系統(tǒng)的組成

從圖中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實(shí)際的繼電器線路。因此，PLC控制系統(tǒng)可以方便地通過(guò)改變用戶程序，以實(shí)現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問(wèn)題。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過(guò)程控制等復(fù)雜的控制功能

上世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已開始應(yīng)用于工業(yè)控制了。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜

性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價(jià)格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制，主要還是以繼電—接觸器組成控制系統(tǒng)。

1968年，美國(guó)最大的汽車制造商——通用汽車制造公司（GM），為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用 “面向控制過(guò)程，面向?qū)ο蟆钡摹白匀徽Z(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。即：

硬件： 減少

軟件： 靈活 簡(jiǎn)單

針對(duì)上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備條件(有名的“GM10條” )：

1 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序序

2 維護(hù)方便，最好是插件式

3 可靠性高于繼電器控制柜

4 體積小于繼電器控制柜

5 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)

6 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)                    

7輸入可以是交流115V

8輸出可以是交流115V，2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥

9 在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更

10 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K

1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（GEC）首先研制成功第一臺(tái)可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。

接著，美國(guó)國(guó)MODICON公司也開發(fā)出可編程序控制器084。

1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)可編程序控制器DSC-8。1973年，西歐國(guó)家也研制出了他們的第一臺(tái)可編程序控制器。我國(guó)從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)應(yīng)用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲(chǔ)程序指令、完成順序控制而設(shè)計(jì)的。主要用于：1. 邏輯運(yùn)算  2. 計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制，均屬開關(guān)量控制。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。  進(jìn)入70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能不斷增強(qiáng)。因此，實(shí)際上應(yīng)稱之為PC——可編程序控制器。

至80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PC得到了驚人的發(fā)展。使PC在概念、設(shè)計(jì)、性能、價(jià)格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使PC向用于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一大支柱

1．問(wèn)題的提出：水塔的作用是通過(guò)水泵把地下水抽壓到塔頂?shù)乃?nèi)儲(chǔ)存，以保證供水系統(tǒng)有一定的壓力。如圖1-1所示。

2．問(wèn)題的解決：水泵通常采用籠型三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。所以，水塔的控制實(shí)際上就是三相異步電動(dòng)機(jī)的控制。方法有人工控制和自動(dòng)控制。

首先介紹的水塔控制方法——人工控制。

3．控制原理圖  圖1-2（a）和（b）分別為閘刀開關(guān)（或鐵殼開關(guān)）和低壓斷路器控制的水泵控制原理圖。由于閘刀開關(guān)和低壓斷路器通斷電源需人工操作，所以該電路稱水塔供水的人工控制，（c）為控制元件和交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)物圖,

4．控制原理與特點(diǎn)說(shuō)明

（1）原理圖只是表示各電器元件之間的邏輯關(guān)系。如將刀開關(guān)或斷路器處于合閘位置，籠型三相交流異步電動(dòng)機(jī)就接通三相電源，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行；操作該開關(guān)使其斷開，水泵就停止運(yùn)行，不畫實(shí)物而是用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)表示器件名稱。

（2)電器元件之間通過(guò)導(dǎo)線接通電源，控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。同一電器元件應(yīng)根據(jù)不同的控制對(duì)象（三相交流異步電動(dòng)機(jī)）、應(yīng)用場(chǎng)合選擇其大小、顏色、極數(shù)等參數(shù)。

（3）水泵抽水只要單方向旋轉(zhuǎn)，所以電動(dòng)機(jī)是單向運(yùn)行，但應(yīng)選好電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與水泵要求的轉(zhuǎn)向一致。

（4）實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制目標(biāo)（如水泵電動(dòng)機(jī)單方向旋轉(zhuǎn)），可以選擇不同的電器元件和控制電路，但一些輔助功能不一樣。a圖具有短路保護(hù)功能，可防止因電動(dòng)機(jī)或電線出現(xiàn)相間短路或?qū)Φ囟搪窌r(shí)造成對(duì)電源等電器的損害。b圖除了有短路保護(hù)功能外，還有過(guò)載保護(hù)功能，后者可防止因水泵卡住或因欠壓導(dǎo)致過(guò)載等故障造成損壞電動(dòng)機(jī)的事故。如果需要有漏電保護(hù)功能，則要用帶漏電保護(hù)功能的斷路器。

（5）a圖在電網(wǎng)失壓后會(huì)發(fā)生自起動(dòng)，可能引起不良后果。b圖用了帶失壓保護(hù)的斷路器在發(fā)生失壓和欠壓時(shí)，電路不會(huì)自起動(dòng)，避免電動(dòng)機(jī)或負(fù)載對(duì)人的傷害。

（6）水泵電機(jī)的起動(dòng)和停止都必須人工手動(dòng)操作，不能排除由于沒(méi)有及時(shí)關(guān)機(jī)、開機(jī)而造成水塔溢水和供水系統(tǒng)停水的可能