项目3 PLC实现电动机正反转控制

1、武 汉 软 件 工 程 职 业 学 院 WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING 机电设备电气控制系统设计与装调机电设备电气控制系统设计与装调 20162017学年秋季 机械工程学院机自专业15034 总90学时/周7学时 可编程控制器技术可编程控制器技术FX3U(2N)三菱三菱PLC 教师：梁启裕 QQ：910353932 个人网站 http:/ 武 汉 软 件 工 程 职 业 学 院 WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING 0 3 0 4 02 Contents

2、Contents ContentsContents 课程简介 课程性质、学习方法 0 3 0 4 04 项目一、PLC基本知识 认知、结构、历史发展、应用、编程语言 0 3 0 4 08 补充项目、电气控制基础 常用低压电器、电气基本控制线路 项目二、PLC实现电动机启停控制 工作原理、软元件、I/O分配、逻辑指令 0 3 项目三、PLC实现电动机正反转控 制 编程规则、逻辑块、栈、主控指令 0 3 项目四、PLC实现电动机顺序启停控 制 编程方法、定时器应用 0 3 项目五、PLC实现物料输送线控制 计数器应用、脉冲指令 项目六、PLC实现组合机床控制 状态转移图SFC、步进指令 0 3 项

3、目七、PLC实现大小球传送 控制 SFC设计、选择性、并行性流程 0 3 项目八、PLC实现工作台自动往返控 制 功能指令、复杂程序编制 0 3 项目九、提高篇 模拟量控制、网络通信 06 08 08 08 08 14 16 06 【项目引入项目引入】 生产设备常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的运动，生产设备常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的运动， 要求电动机能实现正反转控制。电动机正反转的实现方法，改要求电动机能实现正反转控制。电动机正反转的实现方法，改 变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机的三变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机的三 相电源进线中的任

4、意两根对调，电动机即从正转变为反转相电源进线中的任意两根对调，电动机即从正转变为反转 。 【学习目标学习目标】 （1 1）掌握电动机的正反转控制电路）掌握电动机的正反转控制电路 。 （2 2）用）用PLCPLC进行对象控制时，进行对象控制时，I/OI/O点的确定，能实际正确接线点的确定，能实际正确接线 。 （3 3）学会用控制电路移植法设计梯形图，并熟悉）学会用控制电路移植法设计梯形图，并熟悉PLCPLC的编程规的编程规 则和技巧则和技巧 。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 任务一任务一 控

5、制分析与硬件接线控制分析与硬件接线 一一 电气控制电路及分析电气控制电路及分析 电动机正反转控制电路图电动机正反转控制电路图 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 几点说明几点说明： （1 1）互锁控制：为保证电动机正反转控制可靠工作，在控）互锁控制：为保证电动机正反转控制可靠工作，在控 制电路中，将制电路中，将KM1KM1、KM2KM2正反转接触器的动断触点串接在对正反转接触器的动断触点串接在对 方线圈电路中，形成相互制约的控制，这种相互制约关系方线圈电路中，形成相互制约的控制，这种相互制约关系 称为互锁控制。互锁控制用于称为互锁控制。互锁控制用于“当要求甲接触

6、器工作时乙当要求甲接触器工作时乙 接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作” 的场所的场所 。 （2 2）双重互锁）双重互锁 : :在电路中还增设了启动按钮的互锁，构成在电路中还增设了启动按钮的互锁，构成 具有电气、按钮互锁（也称机械互锁）的控制电路，该电具有电气、按钮互锁（也称机械互锁）的控制电路，该电 路的优点是正反转可以直接切换，不必再去按停止按钮，路的优点是正反转可以直接切换，不必再去按停止按钮， 从而使操作变得方便从而使操作变得方便 。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 二、二、PLCPLC控制

7、控制I/OI/O分配表分配表 输入输出输入输出I/O点分配表点分配表 类别类别元件元件I/OI/O点编号点编号备注备注 输入输入 SB0SB0X0X0停止按钮停止按钮 SB1SB1X1X1正转按钮正转按钮 SB2SB2X2X2反转按钮反转按钮 FRFRX3X3热继电器触点热继电器触点 输出输出 KM1KM1Y1Y1正转接触器正转接触器 KM2KM2Y2Y2反转接触器反转接触器 关于关于硬连锁硬连锁：在：在PLCPLC的输的输 出规范与外部配线要求中，出规范与外部配线要求中， 特别强调，对于同时接通特别强调，对于同时接通 有危险的正反转接触器等有危险的正反转接触器等 负载，除了用负载，除了用PL

8、CPLC内部程内部程 序连锁之外，还一定要有序连锁之外，还一定要有 PLCPLC的外部连锁。在工程的外部连锁。在工程 上，有时把上，有时把PLCPLC内部程序内部程序 连锁称为软连锁，把连锁称为软连锁，把PLCPLC 外部连锁称为硬连锁外部连锁称为硬连锁 。 三三 I/OI/O硬件接线图硬件接线图 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 任务二任务二 梯形图的设计与分析梯形图的设计与分析 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 一、一、 梯形图的设计梯形图的设计 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 虽然在梯

9、形图中已经有了软继电器的互锁触点，虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁触点， 但在外部硬件输出电路中还必须使用但在外部硬件输出电路中还必须使用KM1KM1和和 KM2KM2的动的动 断触点进行硬互锁。因为断触点进行硬互锁。因为PLCPLC内部软继电器互锁只相内部软继电器互锁只相 差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间 往往大于一个扫描周期，来不及响应。例如往往大于一个扫描周期，来不及响应。例如Y1Y1虽然断虽然断 开，可能开，可能KM1KM1的触点还未断开，在没有外部硬件互锁的触点还未断开，在没有外部硬件互锁 的情况下，的情况下，KM2KM

10、2的触点可能接通，引起主电路短路。的触点可能接通，引起主电路短路。 因此必须采用软硬件因此必须采用软硬件双重互锁双重互锁。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 二、二、 自锁的应用自锁的应用 在在PLCPLC控制程序的设计中，经常要对脉冲输入信号或者是点控制程序的设计中，经常要对脉冲输入信号或者是点 动按钮输入信号进行保持，这时常采用自锁电路。要注意的动按钮输入信号进行保持，这时常采用自锁电路。要注意的 是，自锁电路必须有解锁设计，一般在并联之后采用某一动是，自锁电路必须有解锁设计，一般在并联之后采用某一动 断触点作为解锁条件。断触点作为解锁条件。 项目三项目三

11、 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 三、三、 互锁互锁的应用的应用 互锁电路，有时也叫优先电路互锁电路，有时也叫优先电路 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 任务三任务三 控制电路移植法及梯形图编程规则控制电路移植法及梯形图编程规则 梯形图程序设计是指用户编写程序的设计过程，即以梯形图程序设计是指用户编写程序的设计过程，即以指令指令 为基础为基础，结合被控制对象的控制要求和现场信号，对照，结合被控制对象的控制要求和现场信号，对照PLCPLC 的软元件，画出梯形图，进而写出指令表程序的过程。的软元件，画出梯形图，进而写出指令表程序的过程。 一、

12、一、 电路移植法编程电路移植法编程 用用PLCPLC改造继电器控制系统时，继电器电路图与梯形图在表改造继电器控制系统时，继电器电路图与梯形图在表 示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电 路图设计梯形图，即将继电器电路转换为具有相同功能的路图设计梯形图，即将继电器电路转换为具有相同功能的PLCPLC 外部接线硬件接线图和梯形图，这就是继电器控制电路移植法外部接线硬件接线图和梯形图，这就是继电器控制电路移植法 设计梯形图。设计梯形图。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 继电器控制电路移植法设计梯

13、形图的继电器控制电路移植法设计梯形图的步骤步骤如下：如下： （1 1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况， （2 2）确定）确定PLCPLC的输入信号和输出信号，画出的输入信号和输出信号，画出PLCPLC外部接线图。外部接线图。 （3 3）确定与继电器电路图中的中间继电器、时间继电器对应）确定与继电器电路图中的中间继电器、时间继电器对应 的梯形图中的辅助继电器（的梯形图中的辅助继电器（M M） 和定时器（和定时器（T T）的元件号。）的元件号。 （4 4）根据上述对应关系画出）根据上述对应关系画出PLCPLC的梯形图。的梯形图。 （5 5

14、）根据被控设备的工艺过程和机械的动作情况以及梯形）根据被控设备的工艺过程和机械的动作情况以及梯形 图编程的基本规则，优化梯形图。图编程的基本规则，优化梯形图。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 二、二、 梯形图编程规则梯形图编程规则 （1 1） 线圈不能重复使用线圈不能重复使用 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （2 2） 线圈右边无触点线圈右边无触点 梯形图中每一逻辑行从左到右排列，以触点与左母线连接开梯形图中每一逻辑行从左到右排列，以触点与左母线连接开 始，以线圈、功能指令与右母线（可允许省略右母线）连接始，以线圈、功能指

15、令与右母线（可允许省略右母线）连接 结束。结束。 触点触点E E被画在垂直线上，便很难正确识别它与其他触点的被画在垂直线上，便很难正确识别它与其他触点的 关系，也难判断通过触点关系，也难判断通过触点E E对输出线圈的控制方向对输出线圈的控制方向 Y A B E CD （3 3） 对桥渡回路不能编程序对桥渡回路不能编程序 触点应画在水平线上，不能画在垂直线上触点应画在水平线上，不能画在垂直线上 。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （4 4） 触点可并可串无限制触点可并可串无限制 触点可用于串行

16、电路，也可用于并行电路，且使用触点可用于串行电路，也可用于并行电路，且使用 次数不受限制，所有输出继电器也都可以作为辅助次数不受限制，所有输出继电器也都可以作为辅助 继电器使用。继电器使用。 （5 5） 多个线圈可并联输出多个线圈可并联输出 两个或两个以上的线两个或两个以上的线 圈可以并联输出，但圈可以并联输出，但 不能串联输出。不能串联输出。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 自动往返行程控制电路常用于机械加工设备需自动往返行程控制电路常用于机械加工设备需 要其运动部件在一定范围内自动往返循环的场合。要其运动部件在一定范围内自动往返循环的场合。 在摇臂钻床、

17、万能铣床、镗床、桥式起重机及各种在摇臂钻床、万能铣床、镗床、桥式起重机及各种 自动或半自动控制机床设备中经常遇到这种控制要自动或半自动控制机床设备中经常遇到这种控制要 求。其继电器接触器控制电路如图所示。讨论设计：求。其继电器接触器控制电路如图所示。讨论设计： 选用合适的方法，并利用选用合适的方法，并利用FXFX2N 2N系列 系列PLCPLC来实现其电路来实现其电路 改造。改造。 停止按钮 正转按钮 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 任务四任务四 基本逻辑指令学习基本逻辑指令学习 一、一、 ORBORB与与ANBANB 1 1串联电路块的并联指令（串联电路块

18、的并联指令（ORBORB） 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。 串联电路块并联连接时，分支开始用串联电路块并联连接时，分支开始用LDLD、LDILDI指令，指令， 分支结果用分支结果用ORBORB指令。指令。ORBORB指令有时也简称为指令有时也简称为或块指令或块指令。 ORBORB指令的使用方法有指令的使用方法有两种两种：一种是在要并联的每：一种是在要并联的每 个串联电路块后加个串联电路块后加ORBORB指令；另一种是集中使用指令；另一种是集中使用ORBORB指指 令。对于前者分散使用令。对于前者分散使用ORBORB指令时，并联电

19、路块的个指令时，并联电路块的个 数没有限制；但对于后者集中使用数没有限制；但对于后者集中使用ORBORB指令时，这种指令时，这种 电路块并联的个数电路块并联的个数不能超过不能超过8 8个个。 梯形图梯形图指令表指令表 LD X000 AND X001 LDI X002 AND X003 ORB LD X004 ANI X005 ORB OUT Y000 ORB的梯形图与指令表的梯形图与指令表1 梯形图梯形图指令表指令表 ORB的梯形图与指令表的梯形图与指令表2 LD X000 AND X001 LDI X002 AND X003 LD X004 ANI X005 ORB ORB OUT Y00

20、0 2.2.并联电路块的串联连接指令并联电路块的串联连接指令ANBANB 两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块。两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块。 分支的起点用分支的起点用LDLD、LDILDI指令，并联电路块结束后，使指令，并联电路块结束后，使 用用ANBANB指令与前面电路串联。指令与前面电路串联。ANBANB指令也简称指令也简称与块指令与块指令。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （1 1）与）与ORBORB指令相似，指令相似，ANBANB指令分散使用时，次数不限；如果指令分散使用时，次数不限；如果 连续使用，则使用次数不能超过连续使用，

21、则使用次数不能超过8 8次。次。 （2 2）在具体编写程序时，特别是在对程序步数有严格要气的场）在具体编写程序时，特别是在对程序步数有严格要气的场 合，建议通过调整软元件的位置，少用或尽量不要合，建议通过调整软元件的位置，少用或尽量不要ANBANB、ORBORB指令，指令， 以达到减少程序步数的目的。以达到减少程序步数的目的。 （3 3）简化程序的技巧）简化程序的技巧1 1：在串联电路左右位置可调时，应将单：在串联电路左右位置可调时，应将单 个触点放在右边个触点放在右边 。 （4 4）简化程序的技巧）简化程序的技巧2 2：并联电路上下位置可调，应将单个触：并联电路上下位置可调，应将单个触 点的

22、支路放下面点的支路放下面 。 串联电路左右位置可调，应将单个触点放在右边（串联电路左右位置可调，应将单个触点放在右边（串串 左原则左原则）。）。 X001X001 X002X002 X004X004ANBANB X001X001X002X002 X004X004 不优化不优化 优化优化 并联电路上下位置可调，应将单个触点的支路放下面并联电路上下位置可调，应将单个触点的支路放下面 （多上原则多上原则）。）。 X001X001X002X002 X004X004 ORBORB X001X001 X004X004 X002X002 不优化不优化 优化优化 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制

23、实现电动机正反转控制 二、二、 MPS,MRDMPS,MRD和和MPPMPP MPS MPS 、MRDMRD和和 MPPMPP这组栈操作指令在具有多重输出这组栈操作指令在具有多重输出 的梯形图中使用。在编程时需要将的梯形图中使用。在编程时需要将中间运算结果存储中间运算结果存储 时时，就可以使用栈操作指令。，就可以使用栈操作指令。 （1 1）MPSMPS：进栈进栈指令，将数据压入栈顶，用在回来开始分指令，将数据压入栈顶，用在回来开始分 支的地方。支的地方。 （2 2）MRDMRD：读栈读栈指令，读取栈数据。用在指令，读取栈数据。用在MPSMPS下继续的分支，下继续的分支， 表示分支的继续。表示分

24、支的继续。 （3 3）MPPMPP：出栈出栈指令，取出栈顶的数据。用在最后分支指令，取出栈顶的数据。用在最后分支 的地方，表示分支的结束的地方，表示分支的结束 。 FX FX系列系列PLCPLC有有1111个栈存储器，有个栈存储器，有1111个专门的存个专门的存 储器构成。储器构成。采用先进后出数据存取方式。采用先进后出数据存取方式。 1 2 3 . 10 11 MRDMRD总是读取最上层的堆栈，总是读取最上层的堆栈， 操作时不影响堆栈的数据操作时不影响堆栈的数据 MPSMPS将数据压入堆栈将数据压入堆栈 MPPMPP将数据从最上的一层堆栈将数据从最上的一层堆栈 弹出弹出 注意：多重电路的第一

25、个支路前使用注意：多重电路的第一个支路前使用MPS指令，中间支指令，中间支 路前使用路前使用MRD指令，最后一个支路前使用指令，最后一个支路前使用MPP指令。指令。 LD X001LD X001 MPSMPS AND M100AND M100 OUT Y001OUT Y001 MRDMRD AND M101AND M101 OUT Y002OUT Y002 MPPMPP AND M102AND M102 OUT Y003OUT Y003 梯形图梯形图 指令表指令表 一层栈示例一层栈示例1 1 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （1 1）MPSMPS、MRDMR

26、D、MPPMPP指令无编程元件。指令无编程元件。 （2 2）MPSMPS、MPPMPP指令必须成对出现，可以嵌套使用。由于受到栈存指令必须成对出现，可以嵌套使用。由于受到栈存 储器数量的限制，连续使用不能超过储器数量的限制，连续使用不能超过1111次，否则数据丢失次，否则数据丢失 。 （3 3）MRDMRD指令在程序中可以使用，也可以不使用，使用次数可重指令在程序中可以使用，也可以不使用，使用次数可重 复，不限制复，不限制 。 没有使用没有使用MRDMRD指令梯形图和指令表指令梯形图和指令表 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （4 4）简化程序的技巧：如果分支

27、后直接输出，作为特例，不作）简化程序的技巧：如果分支后直接输出，作为特例，不作 分支处理，而直接当作输出，第二条支路作为串联处理，直接使分支处理，而直接当作输出，第二条支路作为串联处理，直接使 用用ANDAND指令指令 。 简化前的梯形图和指令表简化前的梯形图和指令表 简化后简化后梯形图指令表梯形图指令表 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 （5 5）栈操作指令仅在语句表中。）栈操作指令仅在语句表中。 二层栈示例梯形图及指令表二层栈示例梯形图及指令表 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 三、三、 MCMC与与MCRMCR MCMC

28、：主控指令主控指令，用于公共触点串联连接，用于公共触点串联连接，3 3个程序步个程序步 。 MCRMCR：主控复位指令主控复位指令，2 2个程序步个程序步 执行执行MCMC指令后，母线（指令后，母线（LDLD，LDILDI）向）向MCMC触点后移动，这个触点后移动，这个MCMC触点触点 称为称为主控触点主控触点。相当于分支电路中的总开关。相当于分支电路中的总开关。MCRMCR则是将其反回则是将其反回 到原母线指令。到原母线指令。 在没有嵌套结构时，可再次使用在没有嵌套结构时，可再次使用N0N0编制程序，编制程序，N0N0的使用次数的使用次数 无限制。在有嵌套结构时，嵌套级的编号从无限制。在有嵌

29、套结构时，嵌套级的编号从N0 N1N6 N0 N1N6 N7N7增大。增大。 在将指令返回时，采用在将指令返回时，采用MCRMCR指令，则从大的嵌套级开始消除。指令，则从大的嵌套级开始消除。 （N7N6N5N4N3N2N1N0N7N6N5N4N3N2N1N0）。）。嵌套级最大可编写嵌套级最大可编写8 8级级 （N7N7）。）。 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 三、三、 MCMC与与MCRMCR （1 1）MCMC、MCRMCR指令的编程元件为指令的编程元件为Y Y、M M（不允许使用特殊辅助继（不允许使用特殊辅助继 电器）；电器）； （2 2）MCMC指令后

30、用指令后用LD/LDILD/LDI指令指令，表示建立，表示建立子母线子母线，MCRMCR使母线返使母线返 回到回到MCMC指令调用前的位置。指令调用前的位置。 （3 3）MCMC、MCRMCR指令成对出现指令成对出现，缺一不可，否则母线的位置错乱，缺一不可，否则母线的位置错乱 导致程序出错。导致程序出错。 （4 4）MCMC、MCRMCR指令的编程元件指令的编程元件Y Y、M M称为主控节点，该节点是控称为主控节点，该节点是控 制一组电路的总开关，制一组电路的总开关，接通时接通时，MCMC、MCRMCR之间的语句得以执行之间的语句得以执行； 断开时，断开时，MCMC、MCRMCR之间的语句被跳

31、过之间的语句被跳过。 （5 5）MCMC、MCRMCR指令可以嵌套使用，嵌套层次最多指令可以嵌套使用，嵌套层次最多8 8级，为级，为N0N0N7 N7 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 编程时的梯形图格式编程时的梯形图格式 程序转换后的格式程序转换后的格式 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 X0X0、X1X1、X3X3为为ONON时程序执行监视图时程序执行监视图 X0X0为为OFFOFF，X1X1、X3X3为为ONON时程序的执行监视图时程序的执行监视图 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制 四、四、 INV,NOPINV,NOP和和ENDEND MCRMCR：取反指令取反指令。其功能是将。其功能是将INVINV指令执行之前的结果取反。指令执行之前的结果取反。 （1 1）无操作元件，指令为）无操作元件，指令为1 1个程序步长。个程序步长。 （2 2）不能直接与母线连接，该指令前面一定有其他逻辑运算指）不能直接与母线连接，该指令前面一定有其他逻辑运算指 令梯形图。令梯形图。 1. INV1. INV指令指令 项目三项目三 PLCPLC实现电动机正反转控制实现电动机正反转控制