SIEMENS西门子淮南授权代理商

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1、前言

可编程序控制器自60年代柬问世以来的3O多年间，年销售额递增率保持在25％ 以上，并且朝着高功能、高速度、大容量、网络化方向发展，编程语言也越来越高级。为适应其发展，国际电工**IEC多次对可编程序控制器标准进行了修订。国际电工**IEC1131可缩程序控制器标准主要对可缩程序控制器的定义、词汇、PLC硬件结构组成、使用环境、电气要求、机械要求、制造公司必需供给的资料、测试及核查方法、编程语言、用户指南及信息通信等方面作了规定。而对可编程序控制器的电气图形符号没有作出规定。国际电工**IEC617《电气简图用图形符号》标准也没有对可编程序控制器的电气图形符号作出具体规定，我国相应国标GBiT4728《电气简图用图形符号》也没有提及。而可编程序控制器的应用系统越来越多 本文讨论如何应用现有国标绘制可编程序控制器的电气图纸

二、可编程序控制器控制系统电气图类型

可编程序控制器控制系统的电气图的类型主要包括概略图、顺序表图、时序图、程序图、电路图、接线图等。概略图表示系统、分系统、装置、部件、设备、软件中各项目之间的主要关系和连接的相对简单的简图。婀序表图表示系统各个单元工作次序或状态的图，各单元的工作或状态按一个方向排列，并在图上成直角绘出过程步骤或时间。顺序表圈在可编程序步进顺序控制中应用较为广泛，如各加工自动线。时序图是按比例绘出时间轴的顺序表图 程序囤是详细表示程序单元、模块及其互连关系的简图。电路图是表示系统、分系统 装置、部件、设备、软件等实际电路的简图，采用按功能排列的图形符号来表示各元件和连接关系。接线图为表示或列出一个装置或设备的连接关系的简图。

三，可编程序控制器控制系统常用电气图的绘制

1．程序圈绘制

根据国际电工**IEC1131可缩程序控制器标准规定：可编程序控制器的编程语言可采用文本式语言和图解式语言。文本式语言有指夸清单式、结构正文式、而图解式语言有梯形圄和流程图。对文本式编程语言，各个PLC生产厂家有具体规定 在此不必多说，但图解式语言．则有其自己的特点，在绘制时须引起注意。

（1）梯形图绘制

梯形图是可编程序控制器特有的一种缩程语言，它仍然延用继电器逻辑控制中的继电器符号，如常开接点、常圊接点、线圈等，排列方法也近似于继电器控制电路图 虽然不同的生产厂家，指令助记符不尽相同，但继电器的图形符号是相同的，如常开接点用符号 卜，常闭接点用符号｛ 线圈用符号—0一．可编程序控制器中的 继电器”是编程用的形象化术语，它用存储器内相应位的状态表示，并不是实际存在的电气元件．国标中不存在此类图形符号，如采用PRObbb98绘制梯形图，PRObbb元件库中也不存在此类符号．必须另外单独建库另外，对复杂的算术运算，计时计数．PID 调节器等功能．一般用方框图表示，注上不同符号，留有输人输出参数口。图1为一个含有计时计数等功能的三菱Fl系列梯形图。

（2）流程图绘制

PLC控制流程图普遍采用逻辑图 逻辑图即逻辑功能图，是主要使用二进制逻辑元件符号的功能图。用逻辑图编程，逻辑关系非常明了 它主要用于大中型PLC中．如西门子s5系列PLC中，采用了这种编程语言 逻辑图虽然表示的是程序中各量之间的逻辑关系，是软件实现方法，并不存在实际的二连制逻辑元件，但在进行逻辑图设计时，我们选用国标GB/T4728 12 1996 《电气简图用图形符号 二进制符号》中的逻辑符号，如附表所示：

采用PRObbb98绘制逻辑图，如果电路图元件库采用的是国标符号，则可直接调用库中的符号，如果与国标不符，则须根据国家标准另外建库。此外绘制逻辑图时，必须符台国家标准GB／T6988- 1997《电气技术用文件的编制》 图2为西门子s5系列PLC的逻辑图。

2．电路图绘制

可编程序控制器控制系统电路图通常包括输入输出部分及PLC本身。输︿部分通常指各类按钮或开关及被控对象上的各种开关信息，如限位开关、光电管信号。输出部分则是包括各种电磁阆线圈、接通电动机的各种接触器、信号指示灯等执行电器 对于上述电器元件，国家标准规定了它们的图形符号，绘铷电路时必须选用国标符号。而可编程序控铷器的图形符号国家标准没有规定。所以我们在绘铷电路图时须根据图形符号的设计规则设计可编程序控铷器的图形符号。电气图形符号的设计原则为：① 图形符号的内容为功能、特定的信息。② 图形符号的构形应简单、易理解、易复铷、易与含义相联系，便于记忆。③ 图形符号的含义应能通过前后内容正常识别，如果不能，应提供附加信息。@ 图形符号线宽与模数比为1：10，不同线宽时， 两种线宽比应为1：2。图线的端子应放在网络的罔点。⑤ 平行线较小间距至少应为较宽线宽的2倍。平行线间写文字，则线间距离至少应为2m。⑥ 文字说明：字体按国标B型直体。文字书写方向为水平和竖直方向书写。文字作为图形符号一部分时，则文字**放上边或中间。输入输出的文字放在输入输出的地位。文字与符号的距离不少于较粗线线宽的两倍 ⑦ 图形符号尺寸无特别要求。

根据上述设计规则及PLC的输︿输出端子分布情况，把PLC符号的外形设计成长方形，输入端子放在上部，输出端子放在下部，并在相应位置标上输︿输出端子的文字编号。考虑弼不同生产厂家PLC的输入输出编号不一样，所以上述设计符号不能作为PLC 的通用符号，不同生产厂家的PLC应根据上述原则独立设计图形符号， 图3为三菱Fl一40MR可编程序控制器控铷系统电路图

1、变频调速技术是怎样发展起来的？
变频可以调速这个概念，可以说是交流电动机“与生俱来”的。同步电动机不消说，即使是异步电动机，其转速也是取决于同步转速(即旋转磁场的转速)的
n=n1(1-S)………………(1-1)
式中：n——电动机的转速，m/min
n1——电动机的同步转速，r/min
S——电动机的转差率
而同步转速则主要取决于频率
n1=60f/p………………(1-2)
式中：f——频率，Hz
p——磁较对数
所以说，交流电动机从诞生之日起，就已经知道改变频率可以调节转速了。
闸流管的问世，使变频调速的梦想出现了能够实现的希望。但设备的庞大与昂贵，使它无法进入实用的阶段。
直到20世纪的60年代，随着晶闸管的出现及其应用技术的迅速发展，变频调速开始进入实用的阶段。但由于许多技术问题解决得还不够完善，调速系统的性能指标难以和直流电机相匹敌，因而未能达到推广应用的阶段。
70年代末期以来，一方面，矢量控制理论的提出和实施，使变频调速系统的性能指标达到了与直流电机调速系统十分接近的地步；另一方面，电力电子器件的飞速发展，也使SPWM调制技术日臻完善，变频调速器的体积越做越小，价格也达到了用户能够接受的程度。变频调速这才进入了普及应用的阶段。

2、变频调速为什么常缩写成VVVF？
VVVF的全称是Variable Voltage Variable Frequency，意思是“变压变频”。
原来，在交流异步电动机内，外加的电源电压主要和绕组的反电势相平衡，而绕组的反电势则与电流的频率和每较下的磁通量有关：
U≈E=4.44 W1f=Kef………………(1-3)
可见，磁通量的大小与电压和频率的比值有关：
≈U/Kef=Ke•U/f………………(1-4)
式中：U——电源相电压
E1——每相定子绕组的反电势
W1——每相定子绕组的匝数
——每个磁较下的磁通量
Ke、Ke——常数
式(1-4)表明：当频率下降时，如果电压不变，则磁通量将增加，引起电机铁心的饱和。这当然是不允许的。因此，为了保持电机内的磁通量基本不变，在改变频率的同时，也必须改变电压。

3、交—直—交是什么意思？
变频装置有两大类：一类是由工业频率直接转接成可变频率的，称为“交—交变频”。另一类就是“交—直—交变频”，意思是：先把工业频率的交流整流成直流，再把直流“逆变”成频率可变的交流，如图1-1所示。



图1-1 交—直—交的电路结构

4、电压型的主要特点是什么？
交—直—交变频装置按直流部分贮能方式的不同分为：
(1) 电压型
贮能元件为滤波电容C，如图1-2a所示。其工作特点是电压基本不变。
(2) 电流型
贮能元件为电抗器l，如图1-2b所示。其工作特点是电流基本不变。


图1-2 电压型和电流型

5、SPWM代表什么？
SPWM的全称是Sine Pulse Width Modulation，意思是正弦脉冲宽度调制。这是实现改变频率的同时也改变电压的一种调制方式。
变压变频的基本方式有两种：
(1) 在改变频率的同时也改变幅值，称为脉幅调制，简写为PAM，如图1-3a所示。


图1-3 脉幅调制和脉宽调制
(2) 在改变频率时，脉冲的幅值不变，而通过改变脉冲的占空比来改变其平均电压，称为脉宽调制，简写为PWM，如图1-3b所示。
SPWM的特点是：脉冲序列中的脉冲宽度和脉冲间的间隔宽度是按正弦规律安排的，如图1-4。


图1-4 SPWM的波形变频器的正弦规律

6、直流是怎样“逆变”成交流的？
如图1-5，K1~K4是开关器件，M是负载，A、B间通以直流电压UD。


图1-5 逆变原理

先令K1|K4闭合，K2、K3断开。则电流的路径如实线空心头所示，C、D间的电压为C“+”、D“-”。再令K1、K4断开，K2、K3闭合，则电流的路径如虚线实心头所示，C、D间的电压为C“-”、D“+”。
如使上述两种状态不停地交替工作，则负载M上所得到的便是交流电压了。
用六个开关器件，使它们按三相间互差三分之一周期的规律交替工作，就可将直流电“逆变”成三相交流电了，如图1-6。


图1-6 三相逆变电器

7、常用的开关器件有哪些？

目前，在中、小型变频调速器中用得较多的是功率晶体管，为了提高放大倍数，常做成达林顿管，如图1-7a所示，一般电路图中仍画成单管，如图1-7b所示，代表符号是CTR或BTR。


图1-7 功力晶体管
容量较大的变频调速器中则常用可关断晶闸管，其代表符号是GTO，图形符号如图1-8所示。
已经进入实用阶段的较新器件有：绝缘栅双较晶体管，代号IGBT，图形符号如图1-9所示。正在开发并已经取得成果的新品种还有不少，不再一一赘述。


图1-8与1-9

8、变频调速器的主电路是怎样构成的？

交—直—交电压型变频调速器主电路的基本结构如图1-10。图中，DR是三相整流。RA是限流电阻，限制变频器刚合上电源时，对滤波电容C的充电电流。当C充电到一定程序后，晶闸管VT导通，RA将不再起限流作用。功率晶体管V1~V6组成三相逆变桥，将直流电逆变成三相交流电后供电给电动机M。二极管V01~V06的作用是：在逆变过程中，当晶体管的e较电位**c集电位时提供续流回路；在电动机降程中提供能量反馈(再生)回路。RB是电动机在再生制动过程中的耗能电阻，VB在电动机降程中导通，提供耗能回路。如RB阻值太大，可在接线端P和DB之间接入外接制动电阻


图1-10 主电路的结构

9、变频调速器有哪些额定数据？
变频调速器主要的额定数据如下：
(1) 较高输入电压Umax为了适应电网电压的波动，Umax通常规定为额定工作电压的1.15倍。
(2) 较大输出电流Imax这是较重要的一个数据，也是选择变频器容量时的较主要依据。
(3) 较大输出容量Smax必须注意的是：说明书中给出的容量是按较大工作电压算出的，实际应用时，应根据工作电压进行修正。

10、说明书中的“配用电动机容量”能不能作为选择变频器容量的依据？
如电动机驱动的是连续恒定负载(如风机)，则可以。但对于连续变动负载、继续负载和短时负载来说，则只能作参考，而不能作依据。这是因为，在这些负载中，决定电动机容量的主要因素是发热问题。只要温升不**过允许范围，短时间的过载(在过载能力范围内)对电动机来说是正常。例如，一台3.7kW的电动机，在实际工作中，其输出功率有时可达4.0kW或4.5kW。而变频调速器的过载能力则十分有限。在大多数情况下，变频器的容量应放大一档