2.1 用PLC实现电动机的全压启动控制

《可编程控制器（PLC）应用技术》课程教学课件陈经艳工业自动化系能力目标：1、能正确使用LD、LDI、OUT、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST等基本指令2、能用PLC安装电动机全压启动控制的线路3、能编写电动机全压启动控制的程序4、能根据制要求编写简单的控制程序知识目标：1、PLC的外部接线方法2、LD、LDI、OUT、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST等基本指令的使用方法3、梯形图的编写方法项目2.1用PLC实现电动机的全压启动控制项目要求：设计PLC控制电路，完成三相异步电动机的单向启动和停止控制。在电气控制中，对于小型三相异步电动机，一般采用全压启动控制。图2-1所示三相异步电动机全压启动控制的继电器控制电路，按下起动按钮SB1，电动机起动运行，按下停止按钮SB2，电动机停止运行。分析其控制过程，如果用PLC怎么进行控制？项目控制要求分析从前面的项目控制要求和前面我们所学知识中，我们得出要实现这个项目必须知道以下几个部分：任务分解1、实现这个项目所需的硬件以及硬件接线方法；2、PLC控制系系的设计过程；3、实现这个项目所应用到的知识点；根据前面分析，将本项目共分为以下几个子任务项目分析任务一学习相关指令任务二项目实现任务三知识扩展任务四知识点总结任务五通过分析电动机全压启动控制的继电器控制电路可知：控制系系的输入信号是：SB1、SB2、FR控制系统的输出信号是：KM施控元件被控对象任务一项目分析用PLC进行控制时主电路仍和图2-1所示相同，只是控制电路不一样，首先我们确定输入和输出设备，即选定发布控制信号的按钮、开关、传感器、热继电器触点等和选定执行控制任务的接触器、电磁阀、信号灯等。再把这些设备与PLC对应相连，编制PLC程序，最后运行程序。正确选择输入输出设备对于设计PLC控制程序、完成控制任务非常重要。一般情况下，一个控制信号就是一个输入设备，一个执行元件就是一个输出设备。注意：选择开关还是按钮，对应的控制程序也不一样选择好输入/输出设备后，接下来的问题就是如何将它们与PLC连接，让输入设备的动作信息传给PLC，PLC又如何将运行结果传送给外部负载。这需要PLC的内部要素——编程元件X、Y来实现。一、输入输出继电器X、YFX系列PLC编程元件的物理实质是：电子电路及存储器，称“软继电器”。其编号由字母和数字组成。其中:输入继电器和输出继电器用八进制数字编号其它均采用十进制数字编号例如：X0功能字母数字◆输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号，可编程控制器输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。◆输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，不能用指令来驱动，所以程序中绝对不可能出现输入继电器的线圈◆每个输入继电器的常开与常闭触点均可无数次使用1、输入继电器（X）◆FX2N系列的输入继电器采用八进制地址编号，X0～X267最多可达184点CPU采样[×]按钮SBCOM端X0端0mAX0的状态存储器(+)24V光电耦合[0][松开][断][无光截止]SB[按下]X0端[接通]X0记忆[1]SB[松开]光耦[发光导通]采样X0端[断开]X0记忆[0]光耦[无光截止]采样输入电路：◆输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载，PLC输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。◆输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载.◆每个输出继电器在输出单元中都对应有一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。2、输出继电器（Y）◆输出继电器的地址编号也是八进制，Y0～Y267，最多可达184点。Y0记忆[1]驱动电平[高]Y0端[接通]→灯L1[亮]Y0记忆[0]微继电器[通电动作]刷新驱动电平[低]Y0端[断开]→灯L1[熄]微继电器[断电归位]刷新灯L1[熄]Y0记忆容器[0]CPU刷新[×]COM1端Y0端(-)(+)24V驱动电平[低](+)12VY0状态锁存器[0][断]输出电路输入输出继电器用法演示：另外，我们知道，在PLC的控制系统中，控制部分是用软件也就是说用程序来实现的，所以要实现用PLC对电动机控制，必须要编写PLC的控制程序，而编写好了PLC的控制程序后，我们还要对程序进行调试，程序调试可分为两个过程：仿真调试和联机调试。程序调试如果没有问题，也就基本上实现控制要求，即控制系统设计完成。所以，我们可以把PLC控制系统设计分成以下几个步骤。二、PLC控制系系的设计过程1）、I/O分配2）、PLC的外部接线3）、编制电动机全压启动控制的梯形图和指令表程序4）、程序仿真5）、程序调试讨论1、如果要实现电动机全压启动的点动控制如何修改程序？2、如果把按钮开关改成其它开关，控制程序如何修改？3、在继电器控制线路中，停止按钮使用常闭触头。在PLC控制线路中，停止按钮是使用常闭触头还是常开触头，如果使用常闭触头，程序如何修改？设计•1、设计实现两地控制电动的启动和停的PLC程序。2、设计一个两台电动机的顺序联动控制系统，控制要求如下：电动机M1先启动，电动机M2才能启动，按下停止按钮两电动机均停止。3、设计用一个按钮同时控制4台电机的运行和停止电路。任务二基本指令学习我们知道电动机的全压启动控制程序可以是梯形图，也可以是指令表，那么梯形图和指令表是怎么样的一个对应关系？FX2N系列PLC共有27条基本指令，供设计者编制语句表使用，它与梯形图有严格的对应关系。符号、名称功能电路表示操作元件程序步LD取常开触点逻辑运算起始X，Y，M，T，C，S1LDI取反常闭触点逻辑运算起始X，Y，M，T，C，S1OUT输出线圈驱动Y，M，T，C，SY、M：1，特M：2，T：3，C：3～5表2-1逻辑取及驱动线圈指令表1、LDLDIOUT指令1）．用法示例X0M0X1T0K100LDX01OUTM02LDIX13OUTT0K102）．使用注意事项①、输入继电器X不能使用OUT指令。②、驱动线圈指令可并行多次输出。③、对于定时器和计数器的线圈，必须在OUT后设定常数。符号、名称功能电路表示操作元件程序步AND与常开触点串联连接X，Y，M，S，T，C1ANI与非常闭触点串联连接X，Y，M，S，T，C1OR或常开触点并联连接X，Y，M，S，T，C1ORI或非常闭触点并联连接X，Y，M，S，T，C1表2-2触点串、并联指令表2、触点的串并联指令ANDANIORORI1）、用法示例M0Y0X0T0M00LDX01ORM02ANIT03OUTM04OUTY02）、使用注意事项①、每条指令后面必须有被操作的元件名称及元件号。②、单个触点与左边的电路串联，使用AND和ANI指令时，串联触点的个数没有限制。但是因为图形编程器和打印机的功能是有限的，所以建议尽量做到一行不超过10个触点和一个线圈。③、并联连接的次数不超过24次。练习：1、将教材中的例梯形图转换为对应的指令表2、将对应梯形图转换为指令表设计：1、设计实现两地控制电动的启动和停止的PLC程序。2、设计一个两台电动机的顺序联动控制系统，控制要求如下：电动机M1先启动，电动机M2才能启动，按下停止按钮两电动机均停止。任务三项目实施1、实践目的①、掌握启保停电路的编程方法。②、会根据实际控制要求设计PLC的外围电路。③、会根据实际控制要求设计简单的梯形图。2、实践器材PLC主机模块1个、计算机1台、交流接触器1个、电动机1台、按钮开关板模块1个、电工工具一套、导线若干3、实践任务1）、实现电动机的全压启动连续运行控制；2）、在原有基础上稍做改动，设计一个单台电机两地启动控制的控制系统。其控制要求如下：按下地点1的启动按钮SB1或地点2的启动按钮SB2均可以启动电动机，按下停止按钮SB3电动机停止运行。4、实践步骤①、I/O分配；②、梯形图方案设计；③、系统接线；④、系统仿真；⑤、系统调试。1、置位与复位指令SET/RST符号、名称功能电路表示操作元件程序步SET置位令元件自保持ONY，M，SY，M：1S，特M：2RST复位令元件自保持OFF或清除数据寄存器的内容Y，M，S，C，D，V，Z，积TY，M：1；S，特M，C，积T：2；D，V，Z，：3表2-3置位与复位指令表任务四知识扩展SETY0RSTY0X1X00LDX01SETY02LDX13RSTY01）、用法示例2）、使用注意事项①、上图中X0接通，即使再变成断开，Y0也保持接通；X1接通后，即使再变成断开，Y0也保持断开。②、对同一元件可以多次使用SET、RST指令，顺序可任意，但对于外部输出，则只有最后执行的1条指才有效。③、要使数据寄存器D、计数器C、积累定时器T及变址寄存器V、Z的内容清零，也可用RST指令。讨论：是否还有其它的编程方法实现电动机的全压启动控制？经验法也叫试凑法，是设计者在掌握了大量典型电路的基础上，充分理解实际控制要求，将实际的控制问题分解成若干典型控制电路，再在典型控制电路的基础上不断修改拼凑而成的，需要经过多次反复的调试、修改和完善，最后才能得到一个满意的结果。2、经验编程法设计步骤（1）在准确了解控制要求后，合理地为控制系统中的信号分配I/O接口，并画出I/O分配图。（2）对于一些控制要求比较简单的输出信号，可直接写出它们的控制条件，依起保停电路的编程方法完成相应输出信号的编程；对于控制条件较复杂的输出信号，可借助辅助继电器来编程。（3）对于较复杂的控制，要正确分析控制要求，确定各输出信号的关键控制点。在以空间位置为主的控制中，关键点为引起输出信号状态改变的位置点；在以时间为主的控制中，关键点为引起输出信号状态改变的时间点。（4）确定了关键点后，用起保停电路的编程方法或基本电路的梯形图，画出各输出信号的梯形图。（5）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统的控制要求，画出其他输出信号的梯形图。（6）在此基础上，审查以上梯形图，更正错误，补充遗漏的功能，进行最后的优化。本项目应用到的知识点主要有：1、输放继电器X和输出继电器Y的原理、使用方法和应用注意事项；2、基本指令LD、LDI、OUT、AND、ANI、OR、ORI、SET和RST指令的使用方法；3、PLC控制系统的设计过程。任务五知识总结电动机全压启动的控制程序：启动保持停止0LDX01ORY02ANIX13ANIX24OUTY0梯形图（启保停电路）指令表输入IPLC输出OPLCSB2X0KM1Y0SB1X1FRX2I/O分配表外部接线图点动控制程序点动：按下点动按钮，电动机启动运行，松开点动按钮，电动机停止运行。长动：按下启动按钮，电动机启动并连续运行，按下停止按钮，电动机停止运行。用SET、RST指令实现电动机的全压启动控制1LDX02ANIX13SETY04LDIX05ANDX16RSTY07END两地控制一台电动机的PLC实现1、找出输入和输出并分配I/O表：输入输出启动按钮SB1X0接触器KMY0启动按钮SB2X1停止按钮SB3X2停止按钮SB4X3热继电保护FRX42、PLC的外部接线图控制电动机的两地启动和停止电路3、PLC的控制程序（梯形图）0、LDX01、ORX12、ORY03、ANIX24、ANIX35、OUTY06、END4、PLC的控制程序（指令表）0、LDX01、ORX12、SETY03、LDX24、ORX35、RSTY06、END实现两台电动机顺序启动控制1、找出输入和输出并分配I/O表：输入输出作用输入元件输入继电器作用输出元件输出继电器启动1号电动机SB1X0控制交流接触器1KM1Y0启动2号电动机SB2X2控制交流接触器2KM2Y1停止电动机SB3X12、PLC的外部接线图（主电路不变）M1启动后M2才能启动的控制电路3、PLC的控制程序（梯形图）0、LDX01、ORY02、ANIX13、OUTY04、LDX25、ORY16、ANDY07、ANIX18、OUTY14、PLC的控制程序（指令表）施控元件被控对象输入常闭触点时的处理电气原理图KMKMSB1SB2X1X0SB1SB2COM常闭触点