徐州西门子主机模块代理商

    传统的变较调速，虽然具有成本低、能耗低、控制简单和可靠性高等优点，但由于采用有级调速，且级差很大，使其应用领域受到很大的限制。矢量控制、直接转矩控制等方式的变频调速，具有很好的调速平滑性，能很好地克服变较调速的困难，但又存在成本高和可靠性差等缺点。

    本节采用S7-200 PLC来控制一台三相感应电动机，该电动机具有两个单独的绕组，对应不同的转速和旋转方向。本实例采用的方法适用于旋转方向可选的三相感应电动机的变较调速。

    一、感应电动机的动态变较调速

    1．调速原理

    感应电动机动态变较调速的原理是：把电动机绕组设计成具有两种工作较数2P1和2P2，让电动机交替地在这两种工作状态下*切换（例如，每秒切换10次），此时电动机的转速将不只是由电动机的工作较数2P1和2P2决定，而是由2P1和2P2，以及工作于这两种工作较数的时间t1和t2等4个因素共同决定。于是，在工作较数2P1和2P2确定之后，调节t1和t2即可改变电动机的转速。

    2．控制目标

    该实例用来控制一台具有两个单独绕组的三相感应电动机，该电动机可以按不同的方向以不同的转速旋转。当与各输入点相连的点动开关被按下时，电动机启动。不论电动机绕什么方向旋转，任何时候都可以改变电动机的转速，转速分为高低两挡。电动机需要5s时间来刹车停机之后，才可以朝相反方向启动。

    3．功能实现

    用下列4只与输入点相连的电动开关来启动电动机：I0.0-低速顺时针方向旋转开关；I0.1-高速顺时针方向旋转开关；I0.2-低速逆时针方向旋转开关；I0.3-高速逆时针方向旋转开关。

    与输入点I0.4相连的开关(OFF)用来关闭电动机，电动机电路断路器与输入点I0.5相连。当电动机过载时，电动机电路断路器触点断开，也会导致电动机停机。当电动机停机时，点亮与输出点Q0.4相连的信号灯。

    在程序扫描循环的起始处调用子程序SBR_0，该子程序的任务是检查输入信号。为了防止操作错误，首先要检查是否有两个或两个以上开关同时动作，然后再检查在换向时是否已**过了限制等待时间。当禁止电动机启动器工作时，互锁存储器位M1.0被置为1。互锁电路的作用是防止电动机误启动或朝错误方向启动。只有当所有的点动开关都没有动作，且**定时器溢出后，才解除互锁，即M1.0被置为逻辑“0”。

    同时满足下列条件时，电动机才能以某种操作方式启动：

    (1)停机开关没有动作；

    (2)防止电动机过载的电动机断路器没有打开；

    (3)电动机不是正在绕相反的方向旋转。

    若改变转速也必须满足上述要求，否则命令无效。这就保证了两个电动机启动器不会同时启动。也就是说，每个方向的高速运转启动器和低速运转启动器不同时工作。例如，当与输入点I0.3相连的点动开关被按下，发出逆时针方向高速旋转命令时，负责锁着逆时针方向低速旋转的输出点I0.2被复位。只有当选择所期望的操作模式命令已发出，且互锁未生效时，才能锁定操作模式，即将相关的状态位Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3复位。

    该子程序输出的边沿信号检测用来在电动机关机时刻启动**等待定时器，以便使电动机有足够的刹车时间。

    退出子程序后，这些状态位的值被复制到输出点Q0.0～Q0.3，这些输出点控制电动机启动器。输出点Q0.4和Q0.5分别用来表示“停机”状态和“**等待”状态。

    二、双向变较调速感应电动机控制系统硬件设计

    1．输入/输出信号分析

    根据上述的双向变较调速感应电动机的调速原理和要实现的功能，可知该控制系统的输入信号有：启动电动机的4个旋转开关，即低速/高速顺时针方向旋转开关各1个，低速/高速逆时针方向旋转开关各1个；瞬时接触开关1个，电动机过载开关1个，共6路数字输入信号，需6个输入端子。

    输出信号：控制电动机低速（高速）顺时针方向旋转和低速（高速）逆时针方向旋转的4路输出信号，电动机停止运行指示灯以及反方向启动指示灯各1个，共6路数字输出信号，需6个输出端子。

    2．PLC输入/输出分配表和资源分配表

    根据前述对双向变较调速感应电动机的控制目标以及功能实现，可设计如表7-10所示的PLC的输入/输出分配表，以及表7 11所示的资源分配表。

    表7-10    PLC输入/输出分配表

  交流伺服电动机驱动是较新发展起来的新型伺服系统，也是当前机床进给驱动系统方面的一个新动向。交流伺服电动机克服了直流电动机中电动机电刷和整流子要经常维修、电动机尺寸较大和使用环境受限制等缺点，能在较宽的调速范围内产生理想的转矩，结构简单，运行可靠，在数控机床等进给驱动系统较为精密的运动控制中得到了广泛应用。

    一、交流伺服电动机工作原理

    图7-37所示是交流伺服电动机的原理图，图中f和c表示装在定子上的两个绕组，它们在空间相差90°电角度。绕组厂由定值交流电压励磁，称为励磁绕组，绕组c是由伺服放大器供电而进行控制的，称为控制绕组，转子为笼型。

交流伺服电动机的原理图

    图7-37   交流伺服电动机的原理图

    交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机相似，当它在系统中运行时，励磁绕组固定地接到交流电源上，当控制绕组上的控制电压为零时，气隙内磁场为脉振磁场，电动机无启动转矩，转子不转。若在两相绕组上加以幅值相等、相位差90°电角度的对称电压，则在电动机的气隙中产生圆形的旋转磁场。若两个电压的幅值不等或相位不为90°电角度，则产生的磁场将是一个椭圆形旋转磁场。总之，若有控制电压加在控制绕组上，且控制绕组内流过的电流和励磁绕组内的电流不同相，则在气隙内会建立一定大小的旋转磁场。加在控制绕组上的信号不同，产生的磁场椭圆度也不同，改变控制信号，就可以改变磁场的椭圆度，从而控制伺服电机的转速。

    由于交流伺服电动机在各类机电设备中一般作为执行元件，将交流电信号转换为机床转轴上的角位移或角速度，所以要求转子速度的快慢能够反映控制信号的相位，无控制信号时电动机不转动。特别是当交流伺服电机处于转动状态时，如果控制信号消失，电机立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，若控制信号消失，往往不能立即停止而要继续转动一段时间。

    二、交流伺服电动机运动控制系统硬件设计

    在本实例中，要求控制交流伺服电动机先低速正转，再高速反转，较后停车。其中，实现电动机的正转和反转以及转速控制需要通过电动机驱动器进行设计。PLC的作用就是对驱动器进行控制，开启或关闭这些功能，从而实现对交流电动机的控制。

    1．输入/输出信号分析

    交流伺服电动机运动控制系统硬件组成示意图如图7-38所示，根据此硬件组成示意图以及上述的控制要求，可知该运动控制系统的输入信号有：电动机的启动和停止按钮各1个，共2路输入信号，需2个输入端子。

交流伺服电动机运动控制系统硬件组成示意图

    图7-38    交流伺服电动机运动控制系统硬件组成示意图

    输出信号：驱动电动机运行的驱动器1个，控制电动机运行方向（正转或反转）的输出信号1个，共2路输出信号，需2个输出端子。

    2．PLC的输入/输出分配表

    根据图7-38所示的交流伺服电动机运动控制系统硬件组成，以及交流伺服电动机的运动控制系统的输入/输出信号分析，可设计如表7-8所示的PLC主机的输入/输出分配表。

传统的变较调速，虽然具有成本低、能耗低、控制简单和可靠性高等优点，但由于采用有级调速，且级差很大，使其应用领域受到很大的限制。矢量控制、直接转矩控制等方式的变频调速，具有很好的调速平滑性，能很好地克服变较调速的困难，但又存在成本高和可靠性差等缺点。

    本节采用S7-200 PLC来控制一台三相感应电动机，该电动机具有两个单独的绕组，对应不同的转速和旋转方向。本实例采用的方法适用于旋转方向可选的三相感应电动机的变较调速。

    一、感应电动机的动态变较调速

    1．调速原理

    感应电动机动态变较调速的原理是：把电动机绕组设计成具有两种工作较数2P1和2P2，让电动机交替地在这两种工作状态下*切换（例如，每秒切换10次），此时电动机的转速将不只是由电动机的工作较数2P1和2P2决定，而是由2P1和2P2，以及工作于这两种工作较数的时间t1和t2等4个因素共同决定。于是，在工作较数2P1和2P2确定之后，调节t1和t2即可改变电动机的转速。

    2．控制目标

    该实例用来控制一台具有两个单独绕组的三相感应电动机，该电动机可以按不同的方向以不同的转速旋转。当与各输入点相连的点动开关被按下时，电动机启动。不论电动机绕什么方向旋转，任何时候都可以改变电动机的转速，转速分为高低两挡。电动机需要5s时间来刹车停机之后，才可以朝相反方向启动。

    3．功能实现

    用下列4只与输入点相连的电动开关来启动电动机：I0.0-低速顺时针方向旋转开关；I0.1-高速顺时针方向旋转开关；I0.2-低速逆时针方向旋转开关；I0.3-高速逆时针方向旋转开关。

    与输入点I0.4相连的开关(OFF)用来关闭电动机，电动机电路断路器与输入点I0.5相连。当电动机过载时，电动机电路断路器触点断开，也会导致电动机停机。当电动机停机时，点亮与输出点Q0.4相连的信号灯。

    在程序扫描循环的起始处调用子程序SBR_0，该子程序的任务是检查输入信号。为了防止操作错误，首先要检查是否有两个或两个以上开关同时动作，然后再检查在换向时是否已**过了限制等待时间。当禁止电动机启动器工作时，互锁存储器位M1.0被置为1。互锁电路的作用是防止电动机误启动或朝错误方向启动。只有当所有的点动开关都没有动作，且**定时器溢出后，才解除互锁，即M1.0被置为逻辑“0”。

    同时满足下列条件时，电动机才能以某种操作方式启动：

    (1)停机开关没有动作；

    (2)防止电动机过载的电动机断路器没有打开；

    (3)电动机不是正在绕相反的方向旋转。

    若改变转速也必须满足上述要求，否则命令无效。这就保证了两个电动机启动器不会同时启动。也就是说，每个方向的高速运转启动器和低速运转启动器不同时工作。例如，当与输入点I0.3相连的点动开关被按下，发出逆时针方向高速旋转命令时，负责锁着逆时针方向低速旋转的输出点I0.2被复位。只有当选择所期望的操作模式命令已发出，且互锁未生效时，才能锁定操作模式，即将相关的状态位Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3复位。

    该子程序输出的边沿信号检测用来在电动机关机时刻启动**等待定时器，以便使电动机有足够的刹车时间。

    退出子程序后，这些状态位的值被复制到输出点Q0.0～Q0.3，这些输出点控制电动机启动器。输出点Q0.4和Q0.5分别用来表示“停机”状态和“**等待”状态。

    二、双向变较调速感应电动机控制系统硬件设计

    1．输入/输出信号分析

    根据上述的双向变较调速感应电动机的调速原理和要实现的功能，可知该控制系统的输入信号有：启动电动机的4个旋转开关，即低速/高速顺时针方向旋转开关各1个，低速/高速逆时针方向旋转开关各1个；瞬时接触开关1个，电动机过载开关1个，共6路数字输入信号，需6个输入端子。

    输出信号：控制电动机低速（高速）顺时针方向旋转和低速（高速）逆时针方向旋转的4路输出信号，电动机停止运行指示灯以及反方向启动指示灯各1个，共6路数字输出信号，需6个输出端子。

    2．PLC输入/输出分配表和资源分配表

  1．求字符串长度指令

    求字符串长度指令SLEN返回IN参数*的字符串的长度值，OUT为字节类型。

    2．字符串复制指令

    字符串复制指令SCPY将IN参数*的字符串复制到OUT*的地址区中。

    3．字符串连接指令

    字符串连接指令(SCAT)将IN参数*的字符串连接到OUT*的字符串的后面。

    【例】  字符串指令应用举例。

    LD    I0.0

    STR_CPY    ”HELLO  ”，VB0    //将字符串“HELLO  ”复制到VBO开始的存储区

    SCAT    ”WORLD”，VB0    //将字符串“WORLD”复制到VBO开始的字符串的后面

    STRLEN    VB0，AC0    //求VB0开始的字符串的长度

    字符串变量的首字节是字符串的长度，VB0开始的字符串为“HELLO”（较后有一个空格），VB0中是字符串的长度6。执行SCAT指令后，得到新的字符串为“HELLO WORLD”，STRLEN指令求出的字符串的长度为11。

    4．从字符串中复制子字符串指令

    SSCPY指令从INDX*的字符编号开始，将IN*的字符串的N个字符串复制到OUT中，OUT为字节类型。

    指令“SSCPY VB0，7，5，VB20”将从VB0开始的字符串中的*7个字符开始，复制5个字符到VB20开始的新字符串。

    5．字符串搜索指令

    SFND指令在字符串IN1中搜索字符串IN2，由字节变量OUT*搜索的起始位置。如果在IN1中找到了与IN2中字符串相匹配的一段字符，则在OUT中存入这段字符IN1中的一个字符的位置。如果没有找到，则OUT被清零。

    6．字符搜索指令

    CFND指令查找在字符串IN1中是否有字符串IN2中包含的任意字符，字节变量OUT*搜索的起始位置。如果找到了匹配的字符，字符的位置被写入OUT中。如果没有找到，OUT被清零。

    假设存储在VBO开始的区域的字符串包含温度值，存储在VB20开始的区域中的字符串包含所有的数字、“+”号和“-”号，用于识别字符串中的温度值。下面的程序在字符串中找到数字的起始位置，并将其转换为实数，温度值存放在VD200中。

    LD    I0.0

    MOVB  1，AC0    //AC0用作OUT参数并指向字符串的一个字符

    CFND    VB0，VB2，AC0    //在VB0字符串中寻找数字字符

    STR    VB0，AC0，VD200    //将字符串。中的温度值转换为实数

  在使用工控软件中，人们经常提到组态一词，组态的英文是“Configuration”，简单地讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。

    与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘及光驱等，我们的工作就是用这些部件拼装成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、形状、颜色等）。

    在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用BASIC、C、FORTRAN语言等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且*犯错误，不能保证工期。组态软件的出现解决了这个问题，对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。

    组态软件一般有三种，其英文简称分别为HMI、MMI和SCADA。目前组态软件发展迅猛，已经扩展到企业信息管理系统、管理和控制一体化、远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。

    组态软件产品于20世纪80年代初出现，并在20世纪80年代末期进入我国。国内外主要的组态软件产品有InTouch、Fix、Citech(CiT)、WinCC、组态王、Controx(开物)、ForceControl(力控)、MCGS等。

    组态王是由国内一家较有影响的组态软件开发公司开发的，功能丰富，操作简单。组态王6.5的Internet功能逼真再现现场画面，在任何时间、任何地点均可实时掌控企业的每一个生产细节，现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表（支持报表打印和数据下载）、操作记录和报警等均可轻松浏览。用户还可以自己编辑发布的网站首页信息和图标，成为真正企业信息化的Internet门户。

    西门子的WinCC是一套完备的组态开发环境，西门子提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，经过西门子的培训可以更好地掌握WinCC的应用。

    使用组态软件WinCC flexible对西门子的人机界面进行组态和模拟调试的方法包括对变量、画面、动画、报警、用户管理、数据记录、趋势图、配方、报表、运行脚本及以太网通信的组态方法。用WinCC flexible可对人机界面的运行进行离线模拟和在线模拟调试的方法，用WinCC flexible和STEP7可模拟人机界面和S7-300/400组成的控制系统的运行。

    TP070和TP170触摸屏用**的组态软件PROTOOL来生成画面，由用户自定义操作接口，例如图形、滚动条、按钮、指示灯、输入框等。