任務(wù)45電動(dòng)機(jī)Y降壓起動(dòng)的PLC控制47課件

任務(wù)4-5電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)的PLC控制一、任務(wù)導(dǎo)入

在項(xiàng)目二中，我們?cè)惭b和調(diào)試過(guò)繼電器-接觸器控制的電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)電路，如何用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)呢？其控制要求為：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，接觸器KM1和KM3得電，電動(dòng)機(jī)接成

Y

形起動(dòng)，6s后KM3失電而KM2則得電，電動(dòng)機(jī)接成△形運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。熟悉基本指令MC、MCR、ORB、ANB、MPS、MRD、MPP等的使用；掌握使用定時(shí)器T的常用編程方法；熟悉PLC程序設(shè)計(jì)的常用方法。能對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)控制進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)；能正確連接輸入按鈕和外部負(fù)載；能正確在線監(jiān)控，軟、硬件調(diào)試。二、任務(wù)目標(biāo)

學(xué)習(xí)情境1主控觸點(diǎn)指令（MC、MCR指令）在編程時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到許多線圈同時(shí)受1個(gè)或1組觸點(diǎn)控制的情況，如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，將占用很多存儲(chǔ)單元，主控指令可以解決這一問(wèn)題。使用主控指令的觸點(diǎn)稱為主控觸點(diǎn)，它在梯形圖中與一般的觸點(diǎn)垂直，主控觸點(diǎn)是控制1組電路的總開(kāi)關(guān)。三、知識(shí)儲(chǔ)備

1、指令助記符及功能主控觸頭指令（MC、MCR指令）的功能、梯形圖表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-1所示。表5-5-1 主控觸點(diǎn)指令（MC、MCR指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表

圖5-5-1MC、MCR指令的應(yīng)用

3.指令說(shuō)明

1)被主控指令驅(qū)動(dòng)的Y或M元件的常開(kāi)觸點(diǎn)稱為主控觸點(diǎn)，主控觸點(diǎn)在梯形圖中與一般觸點(diǎn)垂直。主控觸點(diǎn)是與左母線相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，相當(dāng)于電氣控制電路的總開(kāi)關(guān)。與主控觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)必須用LD、LDI指令。2）在一個(gè)MC指令區(qū)內(nèi)若再使用MC指令稱嵌套，嵌套的級(jí)數(shù)最多8級(jí)，編號(hào)按N0N1N2N3N4N5N6N7順序增大，N0為最外層，N7為最內(nèi)層，使用MCR指令返回時(shí)，則從編號(hào)大的嵌套級(jí)開(kāi)始復(fù)位，即按N7N6N5N4N3N2N1N0順序返回。

3)MC和MCR指令必須成對(duì)出現(xiàn)，其嵌套層數(shù)N值應(yīng)相同。主控指令區(qū)的Y或M元件不能重復(fù)使用。4）MC指令驅(qū)動(dòng)條件斷開(kāi)時(shí)，在MC與MCR之間的積算型定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，以及用SET、RST指令驅(qū)動(dòng)的元件保持其之前的狀態(tài)不變；通用型定時(shí)器和用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件均復(fù)位。4.主控指令在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中的應(yīng)用

用主控指令對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制的I/O接線圖如圖5-5-2所示，梯形圖如圖5-5-3所示。圖5-5-2用主控指令對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制的I/O接線圖圖5-5-3用主控指令對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖程序

學(xué)習(xí)情境2電路塊連接指令（ANB、ORB指令）當(dāng)梯形圖中觸點(diǎn)的串、并聯(lián)關(guān)系稍微復(fù)雜一些時(shí)，用前面所講的取指令和觸點(diǎn)串并聯(lián)指令就不能準(zhǔn)確地、唯一地寫(xiě)出指令表。電路塊指令就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而設(shè)置的。電路塊指令有兩條：電路塊串聯(lián)指令A(yù)NB和電路塊并聯(lián)指令ORB。什么是電路塊？電路塊是指當(dāng)梯形圖的梯級(jí)出現(xiàn)了分支，而且分支中出現(xiàn)了多余一個(gè)觸點(diǎn)相串聯(lián)或并聯(lián)的情況，把這個(gè)相串聯(lián)或相并聯(lián)的支路稱為電路塊。兩個(gè)及以上觸點(diǎn)相串聯(lián)的稱為串聯(lián)電路塊。兩個(gè)及以上觸點(diǎn)相并聯(lián)的稱為并聯(lián)電路塊。1、指令助記符及功能電路塊連接指令（ANB、ORB指令）的功能、梯形圖表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-2所示。表5-5-2電路塊連接指令（ANB、ORB指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表

圖5-5-4ANB指令的應(yīng)用a)梯形圖b)指令表

圖5-5-5ORB指令的應(yīng)用不佳的程序

3.指令說(shuō)明

1)ORB指令是不帶操作元件的指令。兩個(gè)及以上觸頭串聯(lián)連接的支路稱為串聯(lián)電路塊，將串聯(lián)電路塊再并聯(lián)連接時(shí)，分支開(kāi)始用LD或LDI指令表示，分支結(jié)束用ORB指令表示。2）有多條串聯(lián)電路塊并聯(lián)時(shí)，可對(duì)每個(gè)電路塊使用ORB指令，對(duì)并聯(lián)電路數(shù)量沒(méi)有限制。3）對(duì)多條串聯(lián)電路塊并聯(lián)電路，也可成批使用ORB指令，但考慮到LD、LDI指令的重復(fù)使用限制在8次，因此ORB指令的連續(xù)使用次數(shù)也應(yīng)限制在8次。4)ANB指令是不帶操作組件編號(hào)的指令。兩個(gè)或兩個(gè)以上觸頭并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊。當(dāng)分支電路并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，使用ANB指令。分支起點(diǎn)用LD或LDI指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后使用ANB指令，表示與前面的電路串聯(lián)。5）若多個(gè)并聯(lián)電路塊按順序和前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，則ANB指令的使用次數(shù)沒(méi)有限制。6）對(duì)多個(gè)并聯(lián)電路塊串聯(lián)時(shí)，ANB指令可以集中成批地使用，但在這種場(chǎng)合，與ORB指令一樣，LD、LDI指令的使用次數(shù)只能限制在8次以內(nèi)，ANB指令成批使用次數(shù)也應(yīng)限制在8次。

學(xué)習(xí)情境3棧指令（MPS、MRD、MPP指令）FX3U系列PLC有11個(gè)存儲(chǔ)單元，專門用于存儲(chǔ)程序運(yùn)算的中間結(jié)果，稱為棧存儲(chǔ)器。棧存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)進(jìn)棧和出棧遵循的原則是“先進(jìn)后出”,如圖5-5-6所示。當(dāng)梯形圖中，一個(gè)梯級(jí)有一個(gè)公共觸點(diǎn)，并從該公共觸點(diǎn)分出兩條或以上支路且每個(gè)支路都有自己的觸點(diǎn)及輸出時(shí)，必須用棧指令來(lái)編寫(xiě)指令表程序。圖5-5-6棧存儲(chǔ)器示意圖1、指令助記符及功能棧指令（MPS、MRD、MPP指令），又稱為多重輸出指令，其使用要素如表5-5-3所示。表5-5-3棧指令（MPS、MRD、MPP指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表圖5-5-7棧指令的應(yīng)用

3.指令說(shuō)明

1)MPS指令是將多重電路的公共觸點(diǎn)或電路塊先存儲(chǔ)起來(lái)，以便后面的多重支路使用。多重支路的第一個(gè)支路前使用MPS進(jìn)棧指令，多重電路的中間支路前使用MRD讀棧指令，多重支路的最后一個(gè)支路前使用MPP指令。該組指令沒(méi)有目標(biāo)元件，MPS、MPP指令必須成對(duì)出現(xiàn)。2）MPS指令可以反復(fù)使用，但必須少于11次。3)MRD指令可多次使用。4）MPS、MRD、MPP指令后如果接單個(gè)觸點(diǎn)，用AND、ANI、ANDP和ANDF指令。若有電路塊串聯(lián)，則要用ANB指令；若直接與線圈相連，則用OUT指令。四、任務(wù)實(shí)施當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，接觸器KM1和KM3得電，電動(dòng)機(jī)接成

Y

形起動(dòng)，6s后KM3失電而KM2則得電，電動(dòng)機(jī)接成△形運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止；如何用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)呢？1.任務(wù)要求2.I/O地址分配與接線圖表5-5-4三相異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)的PLC控制I/O分配表圖5-5-8三相異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)PLC控制的I/O接線圖圖5-5-9三相異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)PLC控制程序梯形圖3.編制程序1)將圖5-5-9所示的程序用GXDeveloper軟件編程并下載到PLC中。2)靜態(tài)調(diào)試。按圖5-5-8所示的I/O接線圖正確連接好輸入設(shè)備，進(jìn)行PLC程序的靜態(tài)調(diào)試（按下起動(dòng)按鈕X001后，Y000、Y001亮，6S后，Y000亮、Y001熄滅，0.5S后，Y000、Y002亮；按下停止按鈕X002或熱繼電器X003動(dòng)作時(shí)，Y000、Y001、Y002同時(shí)熄滅），觀察PLC的輸出指示燈是否按要求指示，否則，檢查并修改程序，直至輸出指示正確。4.系統(tǒng)調(diào)試3）動(dòng)態(tài)調(diào)試。按圖5-5-8所示的I/O接線圖正確連接好輸出設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)的空載調(diào)試，觀察交流接觸器能否按控制要求動(dòng)作（按下起動(dòng)按鈕X001后，KM1、KM3閉合，6S后，KM1閉合、KM3斷開(kāi)，0.5S后，KM1、KM2閉合；按下停止按鈕X002或熱繼電器X003動(dòng)作時(shí)，KM1、KM2、KM3同時(shí)斷開(kāi)），否則，檢查電路接線或修改程序，直至交流接觸器能按控制要求動(dòng)作；然后按項(xiàng)目二中圖2-5-2(a)所示主電路連接好電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行帶載動(dòng)態(tài)調(diào)試。5.分析與思考在Y/△降壓起動(dòng)控制電路中，如果控制Y聯(lián)結(jié)的KM3和控制△聯(lián)結(jié)的KM2同時(shí)得電會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？本任務(wù)在硬件和程序上采取了哪些措施避免了此問(wèn)題的出現(xiàn)？五、任務(wù)拓展（一）程序設(shè)計(jì)的方法1、轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形圖。根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)PLC的梯形圖時(shí)，關(guān)鍵是要抓住它們的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即控制功能的對(duì)應(yīng)、邏輯功能的對(duì)應(yīng)以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對(duì)應(yīng)。（1）基本方法（2）轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的步驟1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。2）確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，畫(huà)出PLC的外部接線圖。3）確定PLC梯形圖中的輔助繼電器(M)和定時(shí)器(T)的元件號(hào)。4）根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出PLC的梯形圖。5）根據(jù)被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況以及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性、條理性和可靠性。6）根據(jù)梯形圖寫(xiě)出其對(duì)應(yīng)的指令表程序。例：圖5-5-10是三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖，試將該繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖。圖5-5-10

三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖（3）轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用1)分析動(dòng)作原理：按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1，正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；若按反轉(zhuǎn)按鈕SB2，反轉(zhuǎn)接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；若按下停止按鈕SB3或熱繼電器動(dòng)作，正轉(zhuǎn)接觸器KM1或反轉(zhuǎn)接觸器KM2失電，電動(dòng)機(jī)停止。2）確定輸入/輸出信號(hào)：輸入信號(hào)有停止按鈕SB3—X000、正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1—X001、反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2—X002、熱繼電器FR—X003，輸出信號(hào)有電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1—Y001、電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)KM2—Y002。3）畫(huà)出PLC的外部接線圖，如圖5-5-11所示。圖5-5-11電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部接線圖

4）畫(huà)出對(duì)應(yīng)的梯形圖，如圖5-5-12所示。圖5-5-12電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器電路圖所對(duì)應(yīng)的梯形圖5）畫(huà)優(yōu)化梯形圖，如圖5-5-13所示。圖5-5-13電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的優(yōu)化梯形圖圖5-5-13電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的優(yōu)化梯形圖2、經(jīng)驗(yàn)法（1）基本方法經(jīng)驗(yàn)法是用設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)的梯形圖。經(jīng)驗(yàn)法是在一些典型應(yīng)用程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些應(yīng)用程序進(jìn)行適當(dāng)組合，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)地調(diào)試、修改和完善，最后得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)時(shí)，可以參考一些基本電路的梯形圖或以往的一些編程經(jīng)驗(yàn)。（2）設(shè)計(jì)的步驟1）在準(zhǔn)確了解控制要求后，合理地為控制系統(tǒng)中的信號(hào)分配I/O接口，并畫(huà)出I/O分配圖。2）對(duì)于一些控制要求比較簡(jiǎn)單的輸出信號(hào)，可直接寫(xiě)出它們的控制條件，依起保停電路的編程方法完成相應(yīng)輸出信號(hào)的編程；對(duì)于控制條件較復(fù)雜的輸出信號(hào)，可借助輔助繼電器來(lái)編程。3）對(duì)于較復(fù)雜的控制，要正確分析控制要求，確定各輸出信號(hào)的關(guān)鍵控制點(diǎn)。在以空間位置為主的控制中，關(guān)鍵點(diǎn)為引起輸出信號(hào)狀態(tài)改變的位置點(diǎn)；在以時(shí)間為主的控制中，關(guān)鍵點(diǎn)為引起輸出信號(hào)狀態(tài)改變的時(shí)間點(diǎn)。4）確定了關(guān)鍵點(diǎn)后，用起保停電路的編程方法或基本電路的梯形圖，畫(huà)出各輸出信號(hào)的梯形圖。5）在完成關(guān)鍵點(diǎn)梯形圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)系統(tǒng)的控制要求，畫(huà)出其它輸出信號(hào)的梯形圖。6）在此基礎(chǔ)上，審查以上梯形圖，更正錯(cuò)誤，補(bǔ)充遺漏的功能，進(jìn)行最后的優(yōu)化。（3）經(jīng)驗(yàn)法的應(yīng)用例：用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖。控制要求為：若按正轉(zhuǎn)按鈕SB1，正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；若按反轉(zhuǎn)按鈕SB2，反轉(zhuǎn)接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；若按停止按鈕SB或熱繼電器動(dòng)作，正轉(zhuǎn)接觸器KM1或反轉(zhuǎn)接觸器KM2失電，電動(dòng)機(jī)停止；只有電氣互鎖，沒(méi)有按鈕互鎖。

1)根據(jù)以上控制要求，可畫(huà)出其I/O分配圖，如圖5-5-11所示。2)根據(jù)以上控制要求可知：正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電的條件為按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1，正轉(zhuǎn)接觸器KM1失電的條件為按下停止按鈕SB或熱繼電器動(dòng)作。反轉(zhuǎn)接觸器KM2得電的條件為按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2，反轉(zhuǎn)接觸器KM2失電的條件為按下停止按鈕SB或熱繼電器動(dòng)作，線圈保持有電的條件是其相應(yīng)的自鎖觸點(diǎn)。因此，可用兩個(gè)起保停電路疊加，在此基礎(chǔ)上再在線圈前增加對(duì)方的常閉觸點(diǎn)作電氣軟互鎖，如圖5-5-14a所示。另外，可用SET、RST指令進(jìn)行編程，若按正轉(zhuǎn)按鈕X1，正轉(zhuǎn)接觸器Y1置位并自保持；若按反轉(zhuǎn)按鈕X2，反轉(zhuǎn)接觸器Y2置位并自保持；若按停止按鈕X0或熱繼電器X3動(dòng)作，正轉(zhuǎn)接觸器Y1和反轉(zhuǎn)接觸器Y2復(fù)位并自保持；在此基礎(chǔ)上再增加對(duì)方的常閉觸點(diǎn)作電氣軟互鎖，如圖5-5-14b所示。圖5-5-14電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制梯形圖例：下圖所示為行程開(kāi)關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)電路圖，圖中行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2作為往復(fù)控制用，而行程開(kāi)關(guān)SQ3、SQ4作為極限保護(hù)用，試用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)其梯形圖。圖5-5-15行程開(kāi)關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)電路圖圖5-5-16行程開(kāi)關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)的外部接線圖圖5-5-17行程開(kāi)關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)梯形圖（二）梯形圖的基本規(guī)則（1）線圈右邊無(wú)觸點(diǎn)。梯形圖中的階段都是從左母線開(kāi)始，終于右母線。線圈只能接在右母線上，并且所有的觸頭不能放在線圈的右邊，如圖5-5-18所示。圖5-5-18規(guī)則1的說(shuō)明（2）觸點(diǎn)水平不垂直。觸頭應(yīng)畫(huà)在水平線上，不能畫(huà)在垂直分支線上。觸頭垂直跨接在分支上的梯形圖，稱為橋式電路，如圖5-5-19a所示，這種為不正確的梯形圖，正確的梯形圖如圖5-5-19b和圖5-5-19c所示。圖5-5-19規(guī)則2的說(shuō)明（3）觸點(diǎn)可串可并無(wú)限制，多個(gè)線圈可并聯(lián)輸出。梯形圖中觸點(diǎn)可以任意的串聯(lián)或并聯(lián)，而輸出繼電器線圈可以并聯(lián)但不可以串聯(lián)，多個(gè)線圈并聯(lián)輸出如圖5-5-20所示。圖5-5-20規(guī)則3的說(shuō)明（4）梯形圖應(yīng)體現(xiàn)“左重右輕“，“上重下輕”的原則。如果有幾個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸頭最多的支路塊放在最上面。若有幾個(gè)支路塊串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將并聯(lián)支路多的盡量靠近左母線。這樣可以使編制的程序簡(jiǎn)潔明了，指令語(yǔ)句減少，如圖5-5-21所示。圖5-5-21規(guī)則4的說(shuō)明（5）盡量避免出現(xiàn)分支點(diǎn)梯形圖。如果有多重輸出電路，最好將串聯(lián)觸頭多的電路放在下面，這樣可以不使用MPS、MPP指令，如圖5-5-22所示。圖5-5-22規(guī)則5的說(shuō)明（6）線圈不能重復(fù)使用。在梯形圖中，線圈前邊的觸頭代表線圈輸出的條件，線圈代表輸出。在同一程序中，某個(gè)線圈的輸出條件可能非常復(fù)雜，但應(yīng)是唯一且可集中表達(dá)的。由PLC的操作系統(tǒng)引出的梯形圖編繪法