PLC变频器触摸屏设计方案

0 频器触摸屏设计方案 1、控制系统设计 控制系统方案的确定及框图绘制。 频器、触摸屏 和低压电器元件的选型。 设计绘制控制系统电路原理图。 设计控制柜的元件布局。 编写 设置 变频器的控制参数 。 设计 触摸屏的控制组态。 2、控制系统安装和调试 在控制柜进行安装及接线。 编写调试流程。 调试硬件电路和软件程序。 三、实训的工作量 1、图纸部分 控制系统电路原理图 ( 纸一张 )。 制柜的元件布局图 (4图纸一张 )。 控制流程 (4 图纸一张 )。 调试流程 (4 图纸一张 )。 2、说明书部分 说明书是实训的整个设计过程的叙述说明，应包括以下内容： 题目和控制要求。 控制系统总体方案的分析及控制框图。 1 硬件电路设计说明。 频器参数和触摸屏组态设计说明。 系统调试说明。 总结。 说明书应不少于 2000字。 四、考核方法、考核内容及成绩评定 1、考核内容 学生接到实训题目以后，首先必须仔细阅读本指导书的内容，以求对设计的内容和要求有一全面系统的了解，并收集相关资料，然后再按照指导书的步骤逐项进行，应 避免在没有消化理解资料的情况下生搬硬抄。 2、考核方法 学生在完成实训的每一项之后，必须由指导教师审核。 3、考核评定 学生完成全部实训后，统一由指导教师对学生完成综合作业的情况，以及对下述考核内容掌握情况评定成绩。 控制柜中各电器元件的名称、功能及选用。 控制电路的互锁和自锁环节。 变频器功能设置的关键参数。 触摸屏与 软件程序和硬件电路配合情况。 系统调试的要点。 控制柜的安装及接线情况。 4、评分标准 实训成绩分优秀、良好、中等、及格和不及格五级分制。各级评分标准如下： 优秀：实训内容完整。按期完成任务。控制系统设计方案正确可行，论证充分。控制系统硬件线路设计合理，选用元器件完全正确。控制柜的安装接线美观可 2 靠。设计说明书整齐通顺、有条理，图面整洁，质量高。考核时对各部分考核点理解深透，能正确全面地回答问题。 良好：实训内容完整，按期完成任务。控制系统设计方案可行，论证较好。硬件电路设计合理，选用元器件正确。控制柜的安装接线整齐可靠。说明书较通顺、整齐，图面整洁、质量较高。考核时对各部分考核点理解较好，回答 问题比较正确全面。 中等：实训内容完整，按期完成任务。控制系统设计方案基本正确，论证一般。硬件电路设计基本合理，选用元器件基本正确。控制柜的安装接线可靠，且较整齐。说明书和图面较整洁、质量尚好。考核时，对各部分考核点问题有一定的理解，经提示后能正确回答问题。 及格：基本完成实训规定的内容。方案选择和硬件电路设计无原则性错误，控制柜的安装接线可靠。说明书和图面比较粗糙，质量一般，存在一些错误，但主要部分基本符合要求，对考核点列出的问题理解不够，经提示后只能回答部分主要问题。 不及格：没有按期完成实训规定的内容 ，方案选择有原则性错误，硬件电路设计和图纸有重大错误。控制柜的安装接线不可靠。对考核点所列出的主要问题不能回答经提示后回答仍不正确。 若发现有别人代作，取消参加考核的资格。 五、实训的参考题目 1、多泵切换恒压供水系统 现有 2台电机 动 2 台水泵，控制要求如下： 摸屏 3 用转换开关实现手动、自动的切换。 手动时由按钮分别控制 2台电机的启动、停止。 自动时，变频器一控二异步切换，先用变频器控制 动调速，当变频器达到 50延时 1 分钟水压力还在下限，把 换到工频运行，而变频器控制 动 调速；压力上升，当压力到达上限，延时 30秒钟水压力还在上限，电机 压力降至下限时，又使电机 0时 1分钟水压力还在下限，把 变频器控制 此反复使水压恒定。停止时， 2同时停机。 自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接设置管道的压力值。 2、储水器水位控制系统 在锅炉及许多其他的工业设备中，常采用部分供水方式。即是：用水泵将水泵人一个位置较高位的储水器中 (水塔、水箱等 )，然后向低水位的用户供水。这时，须对储水器中的水位进行控制，如图所示 。 利用水的导电性能来取得信号的：当两根金属棒都在水中时，它们之间是“接通”的；当两根金属棒中只有一根在水中时，它们之间便是“断开”的。其中， 1 号棒用作为公共接点， 2、 3、 4号棒分别用于控制不同的水位。 现在控制要求如下： 1）用转换开关实现手动、自动的切换。 4 2）手动时由按钮分别控制电机的启动、停止。 3）自动时，通过变频调适当降低书泵的转速以达到节能的目的。 在正常情况下，水泵以较低转速 位被控制在 3 号棒 号棒 如果在用水高峰期，水泵低速 行时的供水量不足以补 充用水量，则水位将越过 3 号棒 水位抵于 2 号棒 水泵的转速提高至 增大供水量，阻止水位的继续下降。 当水位上升至 3 号棒 上时，经适当延时后又可将转速恢复至低速 行。 当水位达到上限水位 关闭水泵，停止供水。 4）自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接显示水位情况和水泵的速度。 3、中央空调控制系统 下图是中央空调系统框图，控制要求如下： 启动过程：风机启动 却泵启动 冻泵启动 缩机启动。 停机过程：压缩机停止 冻泵停止 却泵停止 机停止。 四台电机分手动 /自动控制。 自动时，冷冻泵采用变频调速，冷冻水出水温度为 70，回水温度为 120；当温控器检测出冷冻水回水温度大于 120时，表示用户增加，此时应提高冷冻泵的转速；当温控器检测出冷冻水回水温度小于 120时，用 户减少，应降低冷冻泵的转速。 5 自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接显示水泵的速度。 模块二 控制系统设计的一般过程 一、系统设计原则 对于不同的控制对象，系统的设计方案和具体的技术指标是不同的，但系统设计的基本原则是一致的。 满足工艺要求。设计的控制系统所达到的性能指标不应低于生产工艺要求， 6 但片面追求过高的性能指标而忽视设计成本和实现上的可能性也是不可取的。 可靠性要高。对工业控制的微机系统最基本的要求是可靠性高。首先要选用高性能的工业控制计算机。其次是设计可靠的控制 方案，并具备各种安全保护措施，比如报警、事故预测、事故处理、不间断电源等。为了预防计算机故障，还须设计后备装置。 操作性要好。系统设计时要尽量考虑用户的方便使用，尤其是操作面板的设计，既要体现操作的先进性，又要兼顾原有的操作习惯，控制开关不能太多、太复杂，尽量降低对使用人员专业知识的要求，使他们能在较短时间内熟悉和掌握操作。其次维护容易，一旦发生故障，应易于查找和排除。 实时性要强。微机控制系统的实时性，表现在对内部和外部事件能及时地响应，并作出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。 通用性要好。硬件设 计方面，应采用标准总线结构，且各设计指标要留有一定余量，以便在需要时扩充。软件方面，应采用标准模块结构，尽量不进行二次开发。当设备和控制对象有所变更时或者再设计另外一个控制系统时，只需稍作更改或扩充就可适应。 经济效益要高。系统设计的性能价格比要尽可能地高，在满足设计要求的情况下，尽量采用物美廉价的元器件；投入产出比要尽可能地低，应该从提高生产的产品质量与产量、降低能耗、消除污染、改善劳动条件等方面进行综合评估。 二、系统设计步骤 控制系统的设计过程一般可分为 3个阶段：准备阶段、设计阶段、仿真及调试阶段。 1、准备阶段 要认真阅读任务书，并逐条进行研究。搜集有关资料，查阅参考书籍。初步进行系统总体方案设计，并进行方案可行性论证，论证的主要内容是技术可行性，特别是项目的可测性和可控性。 2、设计阶段 在此阶段要先进行总体设计，再进行硬件和软件的设计。 1）总体设计 7 总体设计就是要了解控制对象、熟悉控制要求，确定总的技术性能指标，确定系统的构成方式及控制装置与现场设备的选择，以及控制规律算法和其他特殊功能要求。 确定系统任务与控制方案，根据系统要求，定采用开环还是闭环控制；闭环控制还需进一步确定是单闭环还是多 闭环；进而还要确定出整个系统是采用直接数字控制 (计算机监督控制 (分散式控制 (是采用现场总线控制( 确定系统的构成方式，即进行控制装置机型的选择。目前已经生产出许多用于工业控制的微机装置可供选择，如可编程控制器、可编程调节器、总线式工控机、单片微型计算机和分散控制系统、现场总线控制系统等。 在以模拟量为主的中小规模的过程控制环境下，一般应优先选择总线式工控机来构成系统的方式；在以数字量为主的中小规模的运动控制环境下，一般应优先选择 控机或 块化、标准化和开放式系统结构，有利于系统设计者在系统设计时根据要求任意选择，像搭积木般地组建系统。这种方式可提高系统研制和开发速度，提高系统的技术水平和性能，增加可靠性。 选择现场设备。主要包含传感器、变送器和执行器的选择。测量各种参数的传感器，如温度、压力、流量、液位、成分、位移、重量、速度等，种类繁多，规格各异；而执行器也有模拟量执行器、数字量执行器以及电动、气动、液动等之分。 确定控制算法。当系统模型确定之后，即可确定控制算法。微机控制系统的主要任务就是按此控制算法进行控制。控制算法 的正确与否，直接影响控制系统的调节品质。 硬、软件功能的划分。系统设计时，硬、软件功能的划分要综合考虑。用硬件来实现一些功能的好处是可以加快处理速度，减轻主机的负担；而软件实现可降低成本，增加灵活性，但要占用主机更多的时间。一般在满足指定功能的前提下，应尽量减少硬件器件，多用软件来完成相应的功能。如果软件实现很困难，而用硬件实现却比较简单，则用硬件实现功能比较妥当。 其他方面的考虑。还应考虑人机界面、系统的机柜或机箱的结构设计、抗干扰等方面的问题。 8 2）硬件设计 尽量选现成的总线式工控机系统或者 加快设计研制进程，使系统硬件设计的工作量减到最小。设计者都要根据系统要求选择合适的模板或模块。选择内容一般包括： 根据控制任务的复杂程度、控制精度以及实时性要求等选择主机板 (包括总线类型、主机机型等 )。 根据 数、分辨率和精度，以及采集速度等选 A D、 D A 板 (包括通道数量、信号类别、量程范围等 )。 根据 择开关量输入输出板 (包括通道数量、信号类别、交直流和功率大小等 )。 根据人机联系方式选择相应的接口板或显示操作面板 (包括参数设定、状态显示、手动自 动切换和异常报警等 )。 根据需要选择各种外设接口、通信板块等。 根据工艺流程选择测量装置 (包括被测参数种类、量程大小、信号类别、型号规格等 )。 根据工艺流程选择执行装置 (包括能源类型、信号类别、型号规格等 )。 3）软件设计 用工控机或 且还能减小系统软件设计工作量。一般它们都配有实时操作系统或实时监控程序以及各种控制、运算软件和组态软件等，可使系统设计者在最短的周期内开发出应用软件。 程序编制顺序应是先模块后整体。软件设计应考虑以下几个方面。 编程语言的选择。组态语言是一种针对控制系统而设计的面向问题的高级语言，它为用户提供了众多的功能模块。系统设计者只需根据控制要求，选择所需的模块就能十分方便地生成系统控制软件，因而软件设计工作量大为减小。 数据类型和数据结构规划。系统的各个模块之间要进行各种信息传递，也即各接口参数的数据结构和数据类型必须严格统一规定。数据可分为逻辑型和数值型。 资源分配。系统资源包括 时器计数器、中断源、 I O 地址等。 9 程序设计的方法。可采用模块化程序设计方法，即是把一个较长的程序按功能分成若干个 小的程序模块，然后分别进行独立设计、编程、测试和查错之后，最后把各调试好的程序模块连成一个完整的程序。模块化程序设计的特点是单个小程序模块的编写和调试比较容易；一个模块可以被多个程序调用；检查错误容易，且修改时只需改正该模块即可，无须牵涉其他模块。但这种设计在对各个模块进行连接时有一定困难。 再采用自顶向下程序设计方法，先从主程序进行设计，从属的程序或子程序用程序符号来代替。主程序编好后，再编写从属的程最后完成整个系统的程序设计。 3、仿真及调试阶段 离线仿真及调试阶段一般在实验室进行。首先编写调试流程， 再进行硬件调试与软件调试，然后进行硬件、软件统调，最后考机运行，为现场投运做好准备。 1）硬件调试 对于各种标准功能模板，应按照说明书检查主要功能。在调试 A 须准备好信号源、数字电压表、电流表等标准仪器。对这两种模板首先检查信号的零点和满量程，然后再分档检查，并且上行和下行来回调试，以便检查线性度是否合乎要求。 利用开关量输入和输出程序来检查开关量输入 (开关量输出 (板。测试时可在输入端加开关量信号，检查读入状态的正确性；可在输出端用万用表检查输出状态的正确。 硬件调试还 包括现场仪表和执行器，这些仪表必须在安装之前按说明书要求校验完毕。如是 通信网络系统，还要调试通信功能，验证数据传输的正确性。 2）软件调试 软件调试的顺序是子程序、功能模块和主程序。 一般与过程输入输出通道无关的程序，如运算模块都可用开发装置或仿真器的调试程序进行调试，有时为了调试某些程序，可能还要编写临时性的辅助程序。 一旦所有的子程序和功能模块调试完毕，就可以用主程序将它们连接在一起，进行整体调试。整体调试的方法是自底向上逐步扩大，首先按分支将模块组合起来，以形成模块子集，调试完各模块子集，再将 部分模块子集连接起来进行局部调 10 试，最后进行全局调试。这样经过子集、局部和全局三步调试，完成了整体调试工作。 3）系统仿真 在硬件和软件分别调试后，必须再进行全系统的硬件、软件统调，即所谓的系统仿真，也称为模拟调试。系统仿真尽量采用全物理或半物理仿真。试验条件或工作状态越接近真实，其效果也就越好。控制系统只能做离线半物理仿真，被控对象可用实验模型代替。 4）考机 在系统仿真的基础上，还要进行考机运行，即进行长时间的运行考验。 控制系统的设计一般遵循上述过程，设计的步骤有先后，但内容没有明确之分。本书只从控制方 案确定、电气原理图绘制、控制程序编写、控制柜安装和系统调试这几个方面进行举例说明。 模块三 控制方案确定 11 频器、触摸屏综合实训这些课程在我校已连续开课多届，已有“多泵切换恒压供水”、“中央空调控制系统”等多个实训课题。本指导书将以最典型的“多泵切换恒压供水”为例进行讲述。 一、预备知识 1、变频器恒压供水系统 在生产、生活的实际中，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低； 用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。 图 3宅区恒压供水示意图 恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出水口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛的应用，利用内部包含用 节器、单片机、 器件有机结合的供水专用变频器构成控制系统，调节水泵输出流量，以实现恒压供水。变频器恒压供水 ，如上图 3 12 利用变频器内部的 图 3标信号 常用百分数表示。反馈信号 信号是一个反映实际压力的信号。 者是相减的，其合成信号 经过 节处理后得到频率给定信号，决定变频器的输出频率 f。当用水流量减小时，供水能力 水流量 供水压力上升， 合成信号（ ，变频器输出频率 f，电动机转速 n，供水能力 至压力大小回复到目标值，供水能力与用水 流量重新平衡（ U)时为止；反之，当用水流量增加，使 f n U，又达到新的平衡。 图 3频器 节功能 2、“一拖多”恒压供水 实际应用中，单台水泵供水一般不能满足用水要求，常用多泵单变频恒压供水。即是“一拖多”控制方案，这种多台泵调速的方式，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加（投入）或减少（撤出）水泵。即当一台水泵工作频率达到最高频率时，若管网水压仍达不到预设水压，则将此台泵切换到工频运行，变频器将自动起 动第二台水泵，控制其变频运行。此后，如压力仍然达不到要求，则将该泵又切换至工频，变频器起动第三台泵，直到满足设定压力要求为止（最多可控制 6台水泵）。反之，若管网水压大于预设水压，控制器控制变频器频率降低，使变频泵转速降低，当频率低于下限时自动切掉一台工频泵或此变频泵，始终使管网水压保持恒定。 由于“一拖多”变频恒压供水系统需要涉及压力 制、工频和变频的逻辑切换、轮换控制、巡检控制等功能，所以需要由专门的程序控制来实现。目前流行的“一拖多”变频供水系统主要由以下 3种方式： 13 1）微机控制变频恒压供水系统 此系统以多台水泵并联供水，系统设定一个恒定的压力值，当用水量变化而产生管网压力的变化时，通过远传压力表，将管网压力反馈给 过 制器调整变频器的输出频率，调节泵的转速以保持恒压供水；如不能满足供水要求时，则变频器将控制多台变频泵和工频泵的起停而达到恒压变量供水。微机控制变频恒压供水系统如图 3 图 3机控制变频恒压供水系统 2） 制变频恒压供水系统 制的恒压变频供水系统与微机控制器类似，所不同的是 了完成供水控制外，还可以完成其他的特殊功能，具有更大的灵 活性。 3）供水专用变频器供水系统 采用供水专用的变频器，不需另外配置供水系统的控制，就可完成对由 2 6 台水泵组成的供水系统的控制，使用相当方便；供水专用变频器 =普通变频器 +集供水控制和供水管理一体化的系统，其内置供水专用 需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统，传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的 压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式送入；这些产品将 成了 带有各种应用宏的供水专用变频器，由于 就省去了对可编程序控制器存储容量的要求和对 且 14 不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。 西门子的 430变频器供水专用变频器框图如图 3 图 3 430 变频器供水框图 二、确定控制方案 由于我院实验室中的变频器为通用型，没有多泵切换功能，故我们采用 频器采用 7现“一拖二”方式。 在加泵过程中 ,变频器驱动电动 机达到额定转速时，变频器内部输出继电器动作，作为一个控制信号将电动机切换到工频电网直接供电运行，而变频器再去启动其他的电动机。以达到电动机软启动和节能的目的，切换过程由 泵时，则由 用“启先停”方式。 以电动机 例，首先将 电动机到达 50频器 部输出继电器动作，送出一个开关信号给 合，电动机 此类推。变频器继续启动其他电动机。如果某台 电动机需要调速，则可安排到最后启动，不再切换至电网供电，而由变频器驱动调速。 在本系统的切换中，对变频器的保护是切换控制可靠运行的关键。系统中可采用硬件和软件的双重连锁保护。启动过程中，必须保证每台电动机由零功率开始升速。为减少电流冲击，必须在达到 50须首先保证变频器没有输出， 能闭合 5 必须有软件连锁。 频器有两个模拟输入端 让一个模拟输入端用作反馈信号输入，另一个模拟输入端 用作给定 样使得 作很方便。模拟输入端 入反馈信号 0 10V，同时也把反馈信号送给 模拟输入端；给定的 标值由 通过 模拟输出输给定。因此，这里 7 触摸屏采用 接与 行点对点连接，通过触摸屏能直接给 停控制名令以及给 时能直接显示网管的压力值。 模 块四 电气原理图绘制 16 一、预备知识 电路图是采用国家规定的图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。 电气控制电路图通常由主电路和辅助电路两部分组成。 主电路 (也称动力电路 )是通过强电流的电路。它包括电源电路、受电的动力装置及其控制、保护电器支路等，是由电源开关、电动机、熔断器、接触器主触头、热继电器热元件等组成。 辅助电路是通过弱电流的电路。一般生产机械设备的辅助电路，包括控制电路、照明电路和信号电路 等，是由各类接触器、继电器的线圈及其辅助触点，接钮、限位开关的触点及照明信号灯等组成。 在电路图上，主电路、控制电路、照明电路和信号电路应按功能分开绘制。一般将主电路画在图纸的左侧，控制电路、照明电路和信号电路画在图纸的右侧。主电路的电源电路画成水平线，相序 上而下排列，中性线 电路，即每个受电的负载 (即动力装置，如电动机 )及控制电器 (如接触器主触头 )、保护电路支路 (如熔断器，热继电器热元件 )等，应垂直电源电路画出。 控制电路和信号电路应垂直画 在一条水平电源线和水平中性线 条或几条水平电源线之间。电器的线圈、信号灯等耗能元件直接连接在下方水平电源线上或控制触点连接在上方水平电源线与耗电元件之间。 电气控制电路图绘制的一般规则 1）元件和连接线在电路图中的表示 电气装置主要由电气元件和连接线构成，因此，无论是说明电气工作的原理电路图，表示供电关系的电气系统图，还是表明安装位置和接线关系的平面图和接线图等，都是以电气元件和连接线作为描述的主要内容。对元件和连接线表示方法的不同，便构成了电气图的多样性。 连接线在电路图中的三种描述方法：多线表示法、单线表示法和混合表示法。 每根连接线或导线各用一条图线表示的方法，称为多线表示法；两根或两根以上的连接线只用一条图线表示的方法，称为单线表示法；在同一图中，单线和多线同时 17 使用的方法称为混合表示法。 多线表示法，描述电路工作原理比较清楚，但图线太多；单线表示法，图面简单，但对某些部分描述得不够详细；混合表示法，兼有二者的优点，在许多情况下被采用。 表示连接线去向的两种方法：在接线图中，以及某些电 路图中，通常要表示出连接线的去向，即连接线 的两端各引向何处。表示连接线去向一般有连续线表示法和中断线表示法。 表示两接线端子 (或连接点 )之间连接线或导线的线条是连续的方法，称为连续线表示法；表示两接线端子或连接点之间连接线或导线的线条是中断的方法，称为中断线表示法。 电路图中，对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑圆点表示，无直接电联系的交叉导线连接点则不画小黑圆点。 电气元件在电路图中的三种表示方法：集中表示法、半集中表示法、分开表示法。 集中表示法是把一个元件各组成部分的图形符号绘制成一起的方法。例如，交流接触器线圈的主触 头和辅助触点，热继电器的热元件和触点集中绘制在一起。 分开表示法是把一个元件的各组成部分分开布置，例如，接触器 驱动线圈、主触头、辅助触点，热继电器 点，分别画在不同电路中，用同一个符号 半集中表示法是介于集中表示法和分开表示法的一种表示法。其特点是把某些电气元件的某些部分的图形符号分开绘制在电路上，并用机械连接符号即虚线来表示它们之间的关系。 这样表示可减少电路连线的往返和交叉，便于识图，画面清晰美观。 2）图幅分区和元件在图上位置 的表示方法 为了确定图上内容 (如图形等 )的位置及其用途，以便于检修和方便阅读原理图，一些幅面较大、内容复杂的电气图进行分区。 图幅分区的方法是将图纸相互垂直的两边各自加以等分。分区数为偶数。每一分区的长度为 25 75个分区内竖边方向用大写拉丁字母编号，横边方向用阿拉伯数字编号。 图幅分区后，相当于建立了一个坐标，分区代号用该区域的字母和数字表示，如可用行 (如 A、 B)或列 (如 1、 2)表示。 18 3）注释 当含义不便于用图示形式表达清楚时，可在图上采用注 释。注释可采用两种方式：一是直接放在所要说明的对象附近；二是加标记，将注释放在图面上的其他适当位置。当图中出现多个注释时，应把这些注释按编号顺序放在图纸边框附近。如果是多张图纸，一般性注释放在第一张图上，其他注释则放在其内容相关的图上。 注释可采用文字、图形、表格等可以对其对象附加说明清楚的各种可能的形式。 4）技术数据的表示方法 当需要在电气工程图上表示出元件的技术数据时，通常采用的方法有，标注在图形符号旁、标注在图形符号内、以表格的形式给出。 5）电原理图中元、器件状态的 规定 继电器、接触器在非激励的状态，即其线圈未通电的状态。 断路器、隔离开关等在断开位置。 带零位的手动控制开关在零位位置，而不考虑电路的实际工作状态。 机械操作开关在非工作状态的位置，例如终端开关没有达到极限行程前的位置。 6）电原理图中的电源表示方法 表 4气线路和三相电气设备端的表记代号 项目 名称 标记代号 备注 交流电源 交流系统电源第 1相 交流系统电源第 2相 交流系统电源第 3相 中线（中性线） N 直流电源 直流电源 正极 L+,+ 直流电源负极 中间线 M （续） 项目 名称 标记代号 备注 三相电气设备端 交流系统设备端第 1相 U 交流系统设备端第 2相 V 交流系统设备端第 3相 W 保护接地 保护接地 19 保护和中性共同线 接地 E 无噪声接地 T 不接地保护 机壳或机架 等电位 交流电 直流电 7）电原理图中各栏目的含义 图纸上方的 1、 2 13 是图区编号，是为了 便于检索电气线路、方便阅读电原理图而设置的。 图区编号下面的“电源开关照明及信号”一栏，表明它对应的下方元件或电路的功能。 原理图中的接触器、继电器的线圈与受其控制的主触头或辅助触点的从属关系应按下述方法标志： 在每个接触器线圈的文字符号 下面画两条竖直线，分成左、中、右三栏，把受其控制而动作的主触头及辅助触点所处的图区号数字，按下表 2备而未用的触头及触点，在相应的栏中用记号“ X”标出。 在每个继电器线圈的文字符号 (如 面画一条竖直线， 分成左、右两栏，把受其控制而动作的触点所处的图区号数字，按下表右半部分规定的内容填上。同样，对备而未用的触点在相应的栏中用记号“ X”标出。 原理图中每个触头的文字符号下面的数字表示使其动作的线圈所处的图区号。 表 4触器线圈、继电器线圈符号下的数字标志 接触器线圈符号下的数字标志 继电器线圈符号下的数字标志 左栏 中栏 右栏 左栏 右栏 主触头所处的图区号 辅助常开（动合）触点所处的图区号 辅助常闭（动断）触点所处的图区号 常开（动合）触点所处的图区号 常闭（动断）触点所处的图区号 二、绘制电 气原理图 绘制电气原理图前，要根据任务要求确定 I/后选择适当的 进行分配 I/ 本例中手动功能不使用 变频器，直接由按钮控制水泵的起动和停止，不占 20 用 ；在自动状态下，起动和停止控制系统需占用 2个 频器增加、减少和故障信号输入占用 3个 有远传压力表的反馈信号输入占用 1个模拟量输入点。输出端， 个 时变频器的启动命令占用 1个 有变频器 模拟量输出点。 I/ 表 4 I/O 分配表 输 入 位 序号 位 功 能 1 动时起动 2 动时停止 3 变频器 变频器故障切换信号 4 变频器 增加泵信号 5 变频器 减少泵信号 6 A+ 接远传压力表送来的反馈信号 输 出 位 7 1工频运行 8 1变频起动 9 2变频起动 10 1工频运行 11 频器起动 12 变频器 根据分配好的 I/按照电路图的绘制原则接可直接设计出电气原理图。要注意 三、选择低压电器 低压电器通常是指工作在交流 1000200可以按在电气线路中的地位，作用和动作方式分类 按在电气线路中的地位和作用分类： 低压配电电器。如刀开关、熔断器，转换开关和自动开关等，主要用于低压配电系统和动力设备中。 低压控制电器。如接触器，控制继电器、起动器，控制器，主令电器，电阻器，变阻器和电磁铁等，主要用于电力拖动和自动控制系统中， 按动作方式分类： 非自动切换电器。如刀开关，转换开关和主令电器等，它们是依靠外力来进行 21 切换的。 自动切换电器。如自动开关，接触器和控制继电器等，它们是依靠本身参数的变 化或外来信号自动地进行切换的。 低压电器产品分刀开关和转换开关，熔断器、自动开关、控制器、接触器，起动器，控制继电器，主令电器，电阻器，变阻器，调整器，电磁铁等十二大类，它们的型号与规格较多，其文字和图形符号见附录。 为了保证电力拖动或自动控制系统良好，可靠地工作，必须根据控制线路的技术要求正确选择和使用低压控制电器若选择或使用不当，将导致各种故障，严重时甚至损坏电气设备。为此，要求注意低压控制电器的选择原则和使用方法， 1）刀开关的选择 闸刀开关。用于照明电路时可选择额定电压为 220V，额定 电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关；用于电动机直接起动时，可选择额定电压为 380V，额定电流等于或大于电动机额定电流 3倍的三极开关。 组合开关。根据电源种类、电压等级、所需触点数、接线方式进行选择。直接控制电动机起动、停止是，开关的额定电流一般选取电动机额定电流的 2）断路器的选择 断路器的额定工作电压线路额定电压。 断路器的额定电流线路计算负载电流。 断路器的额定短路通断能力线路中可能出现的最大短路电流 ( 般按有效值计算 )。 作导线保护的断路器。长延时整定值小于等 于线路计算负载电流，瞬时动作整定值等于 (6 20)倍线路计算负载电流。 作电动机保护的断路器。长延时电流整定值等于电动机额定电流；对保护笼型电动机的断路器，瞬时整定电流等于 (8 15)倍电动机额定电流，对于保护绕线转子电动机的断路器，瞬时整定电流等于 (3 6)倍电动机额定电流。 作配电变压器低压侧总开关时断路器，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值，脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流，短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的 6 10倍；过载保护的整定电流等于变压器的额定电流。 3）熔断器的选 择 22 应根据使用环境和负载性质选择适当类型的熔断器。 熔断器额定电压必须大于或等于电路的额定电压。 熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。 熔断器的分断能力应大于或等于电路可能出现的最大短路电流。 熔断器在电路中上、下两级的配合应有利于实现选择性保护。 对于电阻性负载的短路电流保护，熔体额定电流应等于或略大干电路的工作电流。 对于电动机负载，应按下式计算： 单台电动机 (N 式中， 多台电动机 ( 中， 容量最大的一台电动机的额定电流； 其余电动机额定电流的总和。 4)主令电器的选择 控制按钮主要根据使用场合、触头数和所需颜色选择。 行程开关根据动作要求和触头的数量选择。 万能转换开关根据用途、所需触头档数和额定电流选择。 主令控制器根据额定电流和所需控制电路数选择。 5）接触器的选择 接触器的类型。可根据被控制的电动机或负载电流类型来选择，交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器。如果整个控制系统 中主要是交流负载，而直流负载的容量较小时，也可全部使用交流接触器，但触头的额定电流应适当选大些。 接触器触头的额定电压。通常选择接触器触头的额定电压大于或等于负载回路的额定电压。 接触器主触头的额定电流。接触器主触头的额定电流应大于或等于电动机或负载的额定电流。由手电动机的额定电流与其额定功率有关，因此也可根据电动机的额定功率进行选择。当接触器使用在频繁起动、制动和正反转的场合时，一般将接触器主触头的额定电流降低一个等级或按可控制电动机的最大功率减半选用。 23 接触器线圈的电压。一 般应使接触器线圈的电压与控制回路的电压等级相符。 接触器的辅助触头。接触器辅助触头的额定电流、数量和种类应能满足控制线路的要求，如不能满足时，可选用中间继电器。 6)热继电器的选择 热继电器的类型。一般都选用两相结构的热继电器，当三相电源严重不平衡，工作环境恶劣或遇较少有人照管的电动机时，可选用三相结构的热继电器，对于三角形接线的重要电动机，可选用带断相保护装置的热继电器。 热继电器的额定电流。应根据电动机或负载的额定电流选择热继电器和热元件的额定电流，一般热元件的额定电流应等 于或稍大于电动机的额定电流 热继电器的整定电流。热继电器和热元件的整定电流应与电动机的额定电流相等，但当电动机拖动的是冲击性负载、电动机起动时间较长或电动机拖动的设备不允许停电时，热元件的整定电流可比电动机的额定电流高 对于三角形联结电动机的保护，应采用三相带断相保护的热继电器。 7）时间继电器的选择 时间继电器的类型。对延时要求不高的场合，一般选用价格较低的 延时要求较高的场合，则应选 列电动式时间继电器。 延时方式。 应根据控制线路的要求选择延时方式。 线圈电压。应根据控制线路的电压选择吸引线圈的电压。 8)速度继电器的选择 速度继电器的类型主要根据电动机的额定转速选择。当额定转速在 300 3000r 选用 额定转速低于 300r 必须选用 9)中间继电器的选择 中间继电器主要根据控制线路的电压等级，所需触头的数量和种类、容量等要求选择。 10)电流和电压继电器的选择 选用过电流继电器保护中小 容量直流电动机和绕线型转子异步电动机时，其线圈的额定电流一般可按电动机的额定电流选择，对于频繁起动的电动机，考虑起动电流 24 在继电器中的发热效应，其线圈的额定电流可选大一级。过电流继电器的整定值一般为电动机额定电流的 2 倍，频繁起动场合可取 欠电压继电器应根据电源电压、控制线路所需触头的种类和数量选择。 按上述原则和任务要求选择适当的电器，并填写下面电器元件明细表。 表 4电器元件明细表 符号 名称 型号 规格 件数 作用 模块五 控制程序编写 25 一、预备知识 1） 200 用 西门子 200 系列 通过 缆连接到计算机，利用计算机可直接把 形图 )或 句表）传送到 图 5示。 图 5用 缆连接计算机和 示意图 200 控制程序可直接 程软件中编写。 供梯形图 (语句表 (功能块图 (种编辑器来创建程序，用任何一种程序编辑器编写的程序都可以用另外一种程序编辑器来浏览和编辑，但必须遵循一些输入规则。 编程一般步骤： 新建项目 “文件新建” 设置 “ 型” 选择编程语言 “工具选项常规” 在程序编辑器中输入梯形图程序 编译程序 “ 译” 程序下载 “文件下载” 状态监控 “ 调试程序状态” 2） 频器使用 26 频器具有默认的工厂设置参数，具有全面而完善的控制功能。 如果工厂的缺省设置值不适合实际设备情况，可以利用基本操作板（ 改参数，使之匹配起来。 基本操作面板（ 图 5以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。 能存储参数的信息。 图 5本操作面板（ 表 5作时，变频器的工厂缺省设置值。 表 5用 作时的缺省设置值 参数 说明 缺省值，欧洲（或北美）地区 行方式，欧洲 /北美 50 60 率（电动机额定值） 量纲 取决于 动机的额定频率 50 60 动机的额定速度 1395（ 1680） r/决定于变量 ) 大电动机频率 50 60 在缺省设置时，用 果要用 行控制，参数 设置为 1，参数 应设置为 1。变频器加上电源时，也可以把 到变频器上，或从变频器上将 卸下来。如果 经设置为 I/O 控制（ ），在拆卸 ，变频器驱动装置将自动停车。基本操