西门子电机代理
电动机数据
需要注意的是，在对第三方电动机数据的设置过程中，电动机的主要基本数据必须正确填写，至于电动机辅助数据与等效电路数据，在知道的前提下尽量如实填写，不清楚的情况下可以通过电动机数据计算与静态测量的方式确定。
配置完电动机数据后，配置编码器的数据，对与Siemens电动机配套的编码器，可以通过电动机的订货号来确定其集成的编码器型号，如果采用外配编码器，则需要对编码器的数据进行设定，如图2 - 76所示。这些数据包括：①旋转编码器或者光栅尺选择；②编码器的类型；③编码器供电电压；④编码器连接方式；⑤编码器脉冲数或者编码方式；⑥增量编码器类型；⑦零脉冲个数；⑧同步电动机磁极位置识别；⑨精同步选择。
在实际应用中，往往要求各类生产机械能改变运动方向，具有上下、前后、左右等相反方向的运动，如镗床或车床工作台的前进与后退，起重机起吊重物的上升与下降，电梯的上升与下降，数控铣床的正反转等，这就要求电动机能实现正反转，以带动各类生产机械的往复运动。
三相异步电动机的正反转控制可借助正反向接触器改变定子绕组的相序来实现，控制方法有多种，其中重要的一个问题是要保证正、反转接触器不会同时接通，以免造成电源相间短路。在继电器控制系统中，用正、反转接触器的动断触点组成互锁电路可以解决这个问题。在PLC控制系统中，可以通过软件设置获得更可靠的互锁控制。
本节艾特贸易网主要实现三相异步电动机的启动、停止和正反转控制，使用两个继电器分别控制电动机的启动、停止和正反转。作为本书的个较完整的实例，本节将详细介绍PLC编程的详细过程，请读者认真阅读本节介绍的内容，以后编写实际的控制程序可参考本节描述的编程过程。
一、电动机正反转控制工作原理
由三相异步电动机转动原理可知，只需要将接于电动机定子绕组的三相电源线中的任意两相对调，就可以实现电动机正反转。对调后可以改变定子绕组的相序，旋转磁场方向也相应发生变化，转子中感应电势、电流以及产生的电磁转矩都要改变方向，电动机的转子就逆转了，可以使用继电器实现这一控制目的。
电动机可逆运行控制线路，实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。为此，采用两个继电器分别给电动机定子送入A、B、C相序和C、B、A相序的电源，电动机就能实现可逆运行。为了避免误操作引起的电源短路，需要在这两个方向相反的单向运动电路中加入必要的联锁。图7-1所示为电动机正一反一停手动控制线路，是利用复合按钮组成的正反转控制线路。
按下正转启动按钮SB2，电动机正转。若需要使电动机反转，不必按下停止按钮SB1，可直接按下反转启动按钮SB3，使继电器K1失电释放，继电器K2得电吸合，电动机先脱离电源，停止正转，然后再反向启动运行。反之亦然。通过将继电器K1、K2的常闭辅助触点串入对方的线圈电路中，形成相互联锁，可以防止误操作。
二、系统硬件设计
1．输入/输出信号分析
根据上述对三相异步电动机正反转工作原理的描述可知，该PLC控制系统的输入信号有：电动机启动和停止按钮各1个，控制电动机正转和反转的控制按钮各1个，共4个控制按钮，需4路输入端子。
输出信号：控制电动机启动与停止需要1个继电器，另外，控制电动机的正转和反转需要1个继电器，共需2个继电器，所以需2路输出端子。
2．编制PLC的输入/输出分配表
使用PLC控制设备时，需要将设备的各个控制信号与PLC的输入端口连接，将设备的执行电器与PLC的输出端口连接，也就是为所有的设备信号分配PLC的输入/输出通道。设备信号与PLC输入/输出通道的连接关系，可以采用输入/输出分配表的形式给出，也可以采用端子图的形式绘出。本实例PLC的输入/输出分配表如表7-1所示。
根据表7-1所示的PLC控制系统的输入/输出分配表，参看第2章2.1.1节中表2-1 S7-200 CPU系列产品主要性能表现，本实例中采用的PLC可选择西门子公司的S7 - 200系列小型PLC CPU - 222作为控制主机。
4．硬件连接图
根据系统要实现的功能以及控制要求，可设计如图7-2和图7-3所示的电动机正、反转PLC控制主电路图和PLC控制硬件接线图。其中，直流电源由PLC供给，可直接将PLC电源端子接在开关上，交流电源由外部供给。
PLC可以方便地实现对电动机启动、保持和停止的控制。在很多工业生产中，根据生产工艺的要求，经常需要使两台或更多台电动机按照一定的时间顺序启动。例如压缩机或某些机床工作时，必须先启动油泵电动机给润滑系统提供足够的润滑油，一定时间间隔后启动主电动机工作，再过一定时间间隔后启动辅助电动机工作。另外，铣床工作时，在主轴旋转后，工作台方可移动。同时，在一些设备的加工中，也要求加工设备按照一定的工步依次加工，在一个工步完成后可以自动切换到下一个工步。在实际应用中，可以通过继电器控制线路来实现所要求的顺序控制。考虑到启动（停止）时会产生很大的启动（停止）电流，一般要求错开时间启动（停止）。
一、多台电动机顺序启/停的工作原理
顺序启/停控制线路有顺序启动、同时停止控制线路，顺序启动、顺序停止控制线路，以及顺序启动、逆序停止控制线路。图7-28所示为顺序启/停控制线路，接触器KM1、KM2分别控制电动机M1和M2。
电动机顺序启/停控制线路
(a)顺序启动、同时停止；(b)顺序启动、顺序停止；(c)顺序启动、逆序停止
图7-28 (a)为顺序启动、同时停止控制线路。在该线路中，只有接触器KM1先得电吸合后，接触器KM2才能得电，即M1先启动，M2后启动。按下停止按钮SB1时，KM1和KM2同时失电，即M1和M2同时停转。
图7-28 (b)为顺序启动、顺序停止控制线路。在该线路中，当KM1得电吸合后，KM2才能得电，即M1先启动，M2后启动。断电时，KM1先复位，KM2后复位，即先停M1后停M2。
图7-28 (c)为顺序启动、逆序停止控制线路。在该线路中，启动时，KM1、KM2先后得电，即M1先启动M2后启动。断电时，KM2、KM1先后复位，即按照先M2后M1的顺序停车。
顺序启停控制线路的控制规律是：把控制电动机先启动的接触器动合触点，串联在控制电动机后启动的接触器线圈电路中，用多个停止按钮控制电动机的顺序停止，或者将先停的接触器动合触点与后停的停止按钮并联即可。
二、利用顺序控制继电器指令实现顺序启/停
本实例通过顺序控制继电器指令实现对四台电动机M1、M2、M3、M4的顺序启动和顺序停车控制。启/停的顺序为M1→M2→M3→M4，其控制线路见图7-28 (b)，要求顺序启动时的时间间隔为30s，顺序停车的时间间隔为10s。
1．输入/输出信号分析
输入信号：启动电动机运行和停止电动机运行各需1个按钮，共有2个按钮，需2个输入端子。
输出信号：控制4台电动机的运行，需4个接触器，共需4个输出端子。
2．PLC输入/输出分配表
根据图7-28 (b)所述的控制原理，结合四台电动机顺序启动、顺序停车控制的要求，可设计如表7-4所示的PLC输入/输出分配表。
表7-4 PLC输入/输出分配表
交流伺服电动机驱动是新发展起来的伺服系统，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。
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。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，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。
西门子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。
表7-8 交流伺服电动机运动控制系统I/O分配表
|
序号
|
地址
|
名称
|
功能说明
|
|
2路数字输入信号
|
|
1
|
I0.0
|
启动按钮
|
启动交流伺服电动机
|
|
2
|
I0.1
|
停止按钮
|
停止交流伺服电动机
|
|
序号
|
地址
|
名称
|
功能说明
|
|
2路数字输出信号
|
|
1
|
Q0.0
|
启动驱动器
|
通过驱动器驱动电动机运转
|
|
2
|
Q0.1
|
参数输出
|
输出控制电动机运行的参数
|
3．PLC的选型
根据表7-8中的PLC输入/输出分配表，参看第2章表2-1，本实例选择S7 - 200系列PLC中的CPU221作为控制主机。
