电力拖动单向点动控制PLC控制电路的设计与调试

项目一电动机单向点动PLC控制电路的设计与调试项目目标1、了解PLC的种类和类型；2、了解PLC的结构和工作原理；3、理解PLC输入、输出继电器的功能和使用方法；4、理解PLC的LD、LDI和OUT指令；5、会PLC设计/维护工具软件GXDeveloper的简单使用。6、了解PLC的输入、输出端口电路；7、能连接PLC输入、输出端口实现简单电路的控制。8、能利用软件进行三相异步电动机单向点动PLC控制工程的创建，程序的编写、传送和调试。项目描述本项目将以三相异步电动机单向点动PLC控制电路的设计与调试为载体，学习PLC的基本工作原理，理解梯形图程序的意义及其编辑方法，学会使用LD、LDI和OUT来实现简单的PLC控制，并在相应程序的编译和调试中学习PLC设计/维护工具软件GXDeveloper的使用。项目准备一、认识PLC试一试设计一个简单的继电接触控制电路按下按钮SB，电动机工作，释放SB，则电动机停止，即三相异步电动机的点动继电接触控制电路。FUSBKMFUSBKM边读边看PLC的结构和工作原理锂电池编程电缆/运行开关输入端子输入指示灯输出端子输出指示灯扩展端口出错指示灯电池指示灯运行指示灯电源指示灯闭合输入继电器得电闭合得电闭合输入信号控制输入继电器，再由输入继电器通过内部逻辑电路来控制输出继电器，最后用输出继电器去控制相应的外部执行电器工作。工作原理：1、用输入继电器控制输出继电器的控制环节不是通过实际硬件电路完成的，不会发生继电接触控制电路中所出现的接触不良、电路连接复杂、故障率高且难以处理等问题。2、可以十分方便地对PLC的内部工作状态和参数进行监控和修改，且电路控制功能发生改变时不必重新接线。3、PLC的软元件的接点数没有限制，可多次多处重复使用。PLC控制与继电接触控制的不同：PLC的输入端口的输入形式一般有两种：源型（公共端COM接正极）和漏型（公共端COM接负极）。我国一般采用漏极输入形式。输入端口：PLC的输入端只有一个公共端COM，而输出端一般是几个输出继电器共用一个公共端，以便输出端不同等级的电压。输出端口：COM1Y0Y1Y2Y3COM2Y4Y5Y6Y7COM3Y10Y11Y12Y13COM4Y14Y15Y16Y17COM5Y20Y21Y22Y23Y25Y26Y27Y24试一试：二、认识梯形图表1.1常用电器与可编程控制器的图形符号对照表类别常规电器PLC动合接点动断接点继电器线圈左母线右母线相当于两根电源线右母线可舍去不画画梯形图时就注意以下几点：①梯形图的连接线只能水平或竖直绘制，不能相互交叉。②梯形图的接点只能水平绘制，不能竖直绘制。③各种继电器的线圈只能与右母线相接，不能与左母线相接。④接点不能与右母线相接。⑤接点中的“电流”只能自左向右流动，不能出现反流现象。试一试：补全梯形图和PLC接线图三、认识PLC的工作过程（1）输入采样阶段：在该阶段中，PLC首先扫描所有的输入端子，将各输入端子的状态存入相应的映像寄存器中。数据一旦写入，即使输入再有变化，其值也保持不变，直至下一个扫描周期重新输入采样。将其状态存入相应的映像寄存器中（2）程序处理阶段：PLC按先左后右、先上后下的次序，逐行读取各接点相应映像寄存器中的值，并进行逻辑运算。并将逻辑运算的结果写入相应输出映像寄存器中，直到读取结束指令END。但此时输出继电器的状态不随其映像寄存器值的变化而变化。X0映像寄存器逻辑计算Y0映像寄存器写入读取（3）输出刷新阶段：PLC将根据输出映像寄存器的当前值，对输出继电器和各种其它继电器的状态进行刷新，以便输出继电器驱动其它外接负载。Y0映像寄存器刷新以上三个阶段合称为一个扫描周期，PLC的工作过程就是扫描周期不断重复的过程。扫描周期的长短与PLC的运行速度及工作方式有关，但主要取决于程序的长度和指令的种类，一般一个扫描周期大约在几毫秒到几百毫秒之间。PLC执行梯形图程序是一步一步进行的，它们逻辑关系也是由前到后逐步产生的，这是一种串行工作方式。这一点同常规电器不同，常规电器的逻辑关系是同时影响的，是一种并行工作方式。如果忽略动作时间，则它们是同时完成的。第一扫描周期第一阶段第一扫描周期第三阶段第二扫描周期第一阶段第二扫描周期第三阶段两灯发光时间相差一个扫描周期四、认识与体验LD、LDI和OUT指令（1）认识LD、LDI和OUT指令LDX0LDIX0OUTY0表1.2部分普通单接点指令和普通线圈指令的功能表指令示例功能起始接点指令动合接点用于单个动合接点与左母线相连接，或接点组中的第一个动合接点动断接点用于单个动断接点与左母线相连接，或接点组中的第一个动断接点普通线圈指令用于驱动Y、M、S、T、C软元件线圈试一试：变换指令和梯形图LDX0OUTY0LDIX1OUTY1LDIX0OUTY0LDY0OUTY1（1）认识LD、LDI和OUT指令（2）启动PLC设计/维护工具软件GXDeveloper单击开始→程序→MELSOFT程序→GXDeveloper，或双击桌面上的GXDeveloper图标。试一试：试一试：（3）创建新工程①单击“新建”工具栏图标“”，弹出如图1.13所示的对话框。②通过对话框的“PLC系列”选择项选择“FXCPU”，即选择三菱小型机系列。③通过“PLC类型”选择项选择“FX2N(C)”，即选择FX2N类PLC。④通过“程序类型”选择项选择“梯形图”。⑤单击“确定”，则原来呈现灰色的编辑区变成白色。（4）编写梯形图程序（5）变换程序变换程序的方法有两种：一是打开“变换”下拉菜单选择“变换”或直接按“F4”；二是单击变换按钮（6）起动梯形图逻辑测试方法为：工具→梯形图逻辑测试起动(L)，也可直接点击图标“”。项目实施任务1：连接PLC与计算机PLC通讯有以下3种：一是使用计算机的RS-232端口与PLC的编程口直接相连。二是通过网络实现与其他站点的PLC进行通信。三是通过调制解调器实现与远程的PLC进行通信。步骤1：连接PLC与计算机的接口步骤2：连接PLC①首先将PLC的“STOP/RUN”开关置“STOP”，并闭合PLC电源开关，此时PLC的电源指示灯应点亮。②将“STOP/RUN”开关置“RUN”，此时PLC的运行指示灯也应被点亮。③然后对照图单击“传输设置”，即可调出“传输设置”对话框。④直接单击“直接连接PLC设置”，即可完成相应的PLC连接。⑤单击此对话框中的“通信测试”，即检测计算机与PLC的连接情况。任务2：运行PLC程序步骤1：连接PLC外部电路①将PLC的“STOP/RUN”开关置“STOP”，再闭合PLC电源开关。②通过菜单在线→PLC写入(W)，调出PLC写入界面。③选中“文件选择”项中的“程序”项中的“MAIN”（图中“√”所示），然后点击“执行”，则会弹出是否执行对话框。点击“是（Y）”，即开始执行程序的写入。步骤2：将程序写入PLC①将PLC的“STOP/RUN”开关置“RUN”，使“RUN”指示灯点亮。此时PLC的输入输出指示灯中应有Y1发光。②按下按钮SB1，会发现输入输出指示灯X0和Y0几乎同时被点亮。③释放SB1，输出X0指示熄灭且输出Y0指示也同时熄灭。④按下SB2，在输入X1指示灯被点亮的同时，输出Y1指示灯熄灭。说明按下SB2，Y1失电，输出继电器失电断开。⑤SB2释放，Y1输出指示灯应再次发光。步骤3：运行任务3：电动机单向点动PLC控制电路的设计步骤1：设计电动机点动继电器接触器控制电路按下按钮SB时甲转动，同时绿色指示灯发光，红色指示灯熄灭；释放按钮SB，电机停转，红色指示灯发光，绿色指示灯熄灭。若接触器线圈和两指示灯的额定电压都为220V，且指示灯的功率很小。请在主电路的两个虚线框中画出所缺的两个图形符号，并在两个括号中标出相应的文字符号。请在控制电路的两个虚线框中画出所缺的两个图形符号，并在两个括号中标出相应的文字符号。EL1为红灯，EL2为绿灯，请根据前面所要求的两灯发光规律在此电路的两个虚线框中画出所缺的两个图形符号，并在两个括号中标出相应的文字符号。步骤2：设计PLC控制系统（1）设计主电路请根据上面的继电接触控制电路在主电路的括号和虚线框中填写PLC文字标号和图形符号。（2）分配端口资源SB-X0KM1-Y0EL1-Y1EL2-Y2（3）完成PLC电路与前面的继电接触控制电路比较一下，分析下图中与线圈KM相串联的应是什么，在相应的虚线框和括号中分别填写相应的图形符号和文字符号。步骤3：设计梯形图程序请根据上面的继电接触控制电路在下图第一条支路的括号和虚线框中填写PLC文字标号和图形符号。根据设计要求，按钮断开时红灯EL1发光，按钮按下时红灯EL1熄灭，由此可以确定下图第二条支路前面的虚线框中应填入动合接点还是动断接点。用于直接控制EL1的“工具”有两个，可以是输入接点X0，也可以是输出接点Y0。请根据以上分析和提示，在第二条支路中填写相应的接点符号和输出继电器符号。根据设计要求，按钮按下时绿灯EL2发光，按钮断开时绿灯EL2熄灭，由此可以确定图1.38第二条支路前面的虚线框中应填入动合接点还是动断接点。同样用于直接控制EL2的“工具”有两个，可以是输入接点X0，也可以是输出接点Y0。请根据以上分析和提示，在第三条支路中填写相应的接点符号和输出继电器符号。步骤4：测试程序的逻辑功能（1）启动GXDeveloper软件。（2）新创建一个工程，“PLC类型”选择“FX2N(C)”，“程序类型”选择“梯形图”。（3）在新创建一个工程的编辑界面编写上面设计的梯形图程序。（4）单击变换按钮，变换已经编写好的梯形图程序。（5）单击图标起动梯形图逻辑测试功能。（6）逻辑功能测试起动后，观察相应界面中的动断接点和是否呈蓝色。（7）单击，启动软元件测试，将X0“强制ON”，观察相应界面的动合接点和、是否呈蓝色，动断接点和是否呈白色。（8）再将X0“强制OFF”，观察相应界面的动断接点和是否呈蓝色，而动合接点和、是否呈白色。任务4：电动机单向点动PLC控制电路的安装与调试步骤1：安装器件（1）用万用表检查各器件的质量。（2）根据实际基板的尺寸，布置各器件的安装位置。（3）将各器件安装在基板上。步骤2：安装电路步骤2：安装电路步骤3：联机调试（1）检测无误后，将PLC与计算机相连接。（2）再次检查PLC的“STOP/RUN”开关是否置“STOP”，然后接通电源。（3）检查计算机与PLC的连接是否正常。（4）将测试好的梯形图程序按照前面学习的方法写入PLC。（5）将PLC的“STOP/RUN”开关置“RUN”，观察电机是否保持静止、红灯是是否发光、绿灯是否保持熄灭。（6）按下相应的控制按钮，观察电机是否启动、红灯是是否熄灭、绿灯是否发光。（7）释放相应的控制按钮，观察电机是否停转、红灯是否发光、绿灯是否熄灭。（8）在按下按钮SB后，拨动热继电器的动作机构，观察电机的运转情况，若电机停转，则请立即释放按钮。（此步要特别注意安全）总结与评价请同学们在项目准备与项目实施过程中，根据每一分项的完成情况，开展自评和互评，同时接受老师的监督与测评，并将评价结果与相应的问题和反思，填入相应评价表中。