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1、PLC综合应用技术,童克波,项目3 PLC对电动机负载的控制,任务1 PLC如何实现对电动机正反转的控制,知识引入,有资料做过统计，工厂中80%的负载为电动机负载。而在电动机负载中，交流异步电动机又占有绝对多数。所以掌握对交流异步电动机的控制，是学生学习简单PLC编程，理论联系实际最好途径之一。而电动机正反转控制又是工厂中最常用的控制电路。通过对该控制电路的学习，可使学生掌握PLC编程最基本的知识。,任务分析,要完成该任务，必须具备以下知识： 1了解输入继电器X、输出继电器Y的结构和作用。 2熟悉电动机正反转的工作原理。 3掌握程序自锁、互锁的设计方法。,相关知识,输入继电器（X） 作用：采集
2、或接收外部信号。 结构：常开触点，符号： 常闭触点，符号： 公共点：COM，电位为0V，相当于直流电源的负极。 元件编号：按八进制编号。 信号的采集方式：PLC的输入端子是从外部开关接收信号的窗口，它只能接受开关量信号和数据信号。,1软元件X、Y,如图3-1所示，当将图3-1（a）中的按钮SB1按下时，输入继电器X1与公共点COM之间实现短接，则PLC面板上输入继电器X1对应的LED红灯亮。表示图3-1（b）梯形图中输入继电器X1的常开触点闭合，常闭触点断开，则程序中辅助继电器M0的线圈得电。 输入继电器的常开触点和常闭触点的使用次数不限，这些触点在PLC内可以自由使用。,相关知识,（a） P
3、LC与开关量连接示意图,（b） 信号采集的梯形图,图3-1 PLC采集开关量的接线图,注意事项： FX2N系列PLC的输入继电器与公共点COM之间存在直流24V的电压，不允许在二者之间再外加电源。 输入继电器的常开、常闭触点不能通过程序来驱动其闭合、断开，只能通过外部方式使输入继电器与公共点COM接通来驱动输入继电器的常开、常闭触点闭合、断开。,相关知识,相关知识,输出继电器（Y） 作用：专门用来驱动外部负载。 结构：线圈，符号： 或 常开触点，符号： 常闭触点，符号： 公共点：COM1：Y0、Y1、Y2、Y3。 COM2：Y4、Y5、Y6、Y7。 COM3：Y10、Y11、Y12、Y13。
4、COM4：Y14、Y15、Y16、Y17。 COM5：Y20Y37。 元件编号：按八进制编号。 输出端的外加电压：交流电压小于250V，直流电压小于30V。 输出继电器的驱动负载能力：灯负载100W/点；电阻性负载2A/点；电感性负载80VA/点。,如图3-2所示，图中左边是PLC输入信号端口，用以接受外部信号，中间是PLC内部的梯形图程序，右边是PLC的输出信号端口。当按钮SB1被按下时，PLC的梯形图程序中的输入继电器X0常开触点闭合，使输出继电器Y0的线圈得电，则我们看到的现象是PLC面板上输出继电器Y0对应的LED红灯亮，表示输出继电器Y0的外部输出触点与公共点COM1之间接通，从而驱
5、动外部接触器（或继电器）的线圈得电，达到控制外部设备的目的。 输出继电器的电子常开和常闭触点使用次数不限，其闭合、断开由线圈驱动。 输出继电器的线圈得电有两层含义：一是使其常开和常闭触点动作。常开闭合，常闭断开。二是使其输出信号端口与对应的公共点接通。,相关知识,输出继电器的动作原理,图3-2 输入输出继电器,相关知识,自锁程序 1）关断优先自锁程序，如图3-3所示。 当执行关断指令，X1有信号，无论X0的状态如何，输出Y0的线圈均为OFF（断电）。 2）启动优先自锁程序，如图3-4所示。 当执行启动指令，X0有信号，无论X1的状态如何，输出Y0的线圈均为ON（得电）。,相关知识,2典型小程序
6、,图3-3 关断优先,图 3-4 启动优先,互锁程序 互锁程序用于不允许同时动作的两个继电器的控制，如电机的正反转控制。互锁程序梯形图如图3-5所示。,图3-5 互锁程序梯形图,相关知识,总结程序设计的步骤如下： I/O分配。 列表将所要使用的输入继电器、输出继电器的作用、地址、连接设备写出来。 梯形图设计。 梯形图设计时要将控制设备可能发生的情况都考虑到，这样无论控制设备发生何种故障，只要程序设计时考虑到了的，PLC都能作出报警、停机等反映。 初设计好的梯形图不一定就是正确的，要在PLC上调试，反复修改，直到最后合适。 指令表 将设计好的梯形图转化成指令。 外部接线图 外部接线图就是PLC是
7、如何控制设备的原理图。PLC的外部接线图一般比较简单，因为很多控制都在梯形图中完成了。初学者往往认为PLC的外部接线图较难设计，多练习画外部接线图就能解决这个问题。,相关知识,4设计步骤,控制要求 用PLC控制电动机的运行，能实现正转、反转的可逆运行。 训练要达到的目的 1）掌握元件的自锁、互锁的设计方法。 2）掌握过载保护的实现方法。 3）掌握外部接线图的设计方法，学会实际接线。,任务实施,用PLC实现对电动机正反转的控制,任务实施,控制要求分析 具有双重互锁的电动机正反转控制，在电气控制中，使用交流接触器接线实现。如图3-6所示。,图3-6 具有双重互锁的电动机正反转控制原理图,使用PLC
8、控制时，各元件之间的逻辑关系不再通过接线实现，而是通过画梯形图表现图3-6中的逻辑关系，PLC通过指令去实现，所以称为程序逻辑。,任务实施,实训设备 FX2N64MR 一台。 电路控制板（由空气开关、交流接触器、热继电器、熔断器组成） 一块。 05KW 4极三相异步电动机 一台。,任务实施,设计步骤 1）I/O信号分配 输入输出信号分配如表3-1所示。 表3-1 输入输出信号分配表,任务实施,2）可编程控制器的外部接线图如图3-7所示,图3-7 电动机正反转控制的PLC外部接线图,任务实施,3）梯形图及指令如图3-8所示,图3-8 PLC控制电动机正反转梯形图及指令表,任务实施,程序讲解 1）
9、停止信号、过载保护信号为什么使用常闭触点控制？ 停止按钮SB3、过载保护FR1使用常闭触点，则使输入继电器X3、X2与公共点COM接通，梯形图中的X3、X2的常开触点将闭合。当给正转或反转启动信号时，输出继电器Y0或Y1能正常输出。 在工业控制中，具有“停止”和“过载保护”等关系到安全保障功能的信号一般都应使用常闭触点，防止因不能及时发现断线故障而失去作用。 2）交流接触器的线圈为什么要加电气互锁？ 电动机正反转的主电路中，交流接触器KM1和KM2的主触点不能同时闭合，并且必须保证，一个接触器的主触点断开以后，另一个接触器的主触点才能闭合。 在PLC的输出回路中，KM1的线圈和KM2的线圈之间
10、必须加电气互锁。一是避免当交流接触器主触点熔焊在一起而不能断开时，造成主回路短路。二是电动机正反转切换时，PLC输出继电器Y0、Y1几乎是同时动作，容易造成一个交流接触器的主触点还没有断开，另一个交流接触器的主触点已经闭合，造成主回路短路。,任务实施,3）过载保护为什么放在PLC的输入端，而不放在输出控制端？ 电动机的过载保护一定要加在PLC控制电路的输入回路中，当电动机出现过载时，热继电器的常闭触点断开，过载信号通过输入继电器X2被采集到PLC，断开程序的运行，使输出继电器Y0或Y1同时失电，交流接触器KM1或KM2的线圈断电，电动机停止运行。 如果过载保护放在输出控制端，当电动机出现过载时
11、，热继电器的常闭触点断开，只是把PLC输出端的电源切断，而PLC的程序还在运行，当热继电器冷却后，其常闭触点闭合，电动机又会重新在过载下运行。造成电动机的间歇运行。,分频器程序 分频器程序梯形图如图3-9所示。试根据X0的信号画出输出继电器Y0、Y1的波形。 波形图是根据元件的线圈、触点的动作过程所画的波形，其中高电平表示元件线圈得电和触点闭合；低电平表示元件线圈失电和触点断开。 在图3-9所示梯形图中，当输入继电器X0输入如图3-10所示的信号时，输出继电器Y0、Y1的输出是错开的二分频信号。,知识拓展,1根据梯形图画元件动作的波形图,图3-9 分频器程序梯形图,图3-10 分频器程序波形图,完,
