活页式教材案例模板：项目三-PLC、变频器控制三相交流异步电动机

项目三页码：1任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：【项目说明】在自动化控制系统中，通过PLC、变频器联机控制三相异步电动机运行方向、速度的方式非常普遍。在“坡楞木板锯切系统”中，需要对三相异步电动机进行正反转控制，并在调试的时候采用点动的方式方便调试；另外为改变木板锯切的速度，还需要改变电动机运行速度。本项目要求：系统上电后，黄色指示灯闪烁。按下正转按钮电动机正转，按下反转按钮电动机反转；按下正转点动按钮电动机正向点动，按下反转点动按钮电动机反向点动运行；初始默认变频器输出频率为20Hz，每按下一次速度增按钮，变频器输出频率增加5Hz，每按下一次速度减按钮后，变频器输出频率减少5Hz，电动机运行时绿色指示灯常亮，停止运行时红色指示灯常亮。任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行【学习目标】（1）正确绘制PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转的接线原理图，连接正确，符号标准。（2）能够设计变频器参数。（3）能够编写PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转的控制程序。【思政要点】画图和接线时，要标准、规范、工整。培养工匠精神。【任务描述】在“坡楞木板锯切系统”中，需要对三相异步电动机进行正反转，并在调试的时候采用点动的方式方便调试。系统上电后，黄色指示灯闪烁。按下正转按钮电动机正转，按下反转按钮电动机反转；按下正转点动按钮电动机正向点动，按下反转点动按钮电动机反向点动运行；按下停止按钮，电动机停止运行；电动机运行时绿色指示灯常亮，停止运行时红色指示灯常亮。项目三页码：2任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：<任务环境>:每组配备配电盘或成套实训设备1套。每组配备按钮开关5个、黄绿红指示灯各1个。每组配备PLC主机1台。每组配备若干工具。每组配备若干导线。【任务分组】表3-1学生任务分配表班级组号指导教师组长学号组员姓名学号姓名学号任务分工项目三页码：3任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：引导问题1：一般情况下，PLC、变频器联机的方式主要有、、。（1）开关量联机。利用PLC的控制变频器。PLC的开关输出量一般可以与变频器的开关量输入端直接相连。这种控制方式的接线简单，抗干扰能力强。利用PLC的开关量输出可以控制变频器的、、、等，能实现较为复杂的控制要求，但只能有级调速。（2）模拟量联机。利用PLC的输出模块控制变频器。PLC的模拟量输出模块输出电压信号或电流信号，作为变频器的模拟量输入信号，控制变频器的输出频率。这种控制方式接线简单，但需要选择与变频器输入阻抗匹配的PLC输出模块，且PLC的模拟量输出模块价格较为昂贵，此外还需采取分压措施使变频器适应PLC的电压信号范围，在连接时注意将布线分开。（3）通讯联机。PLC与变频器通过通信接口的连接。很大一部分变频器都有一个RS-485串行接口（有的也提供RS-232C接口），采用双线连接，其设计标准适用于工业环境的应用对象。单一的RS-485链路最多可以连接30台变频器，而且根据各变频器的地址或采用广播信息，都可以找到需要通信的变频器。链路中需要有一个主控制器（主站），而各个变频器则是从属的控制对象（从站）采用串口通讯方式可以大大减少布线的数量，需重新布线即可更改控制功能，可以通过串行接口设置和修改变频器的参数，以连续对变频器的特性进行监测和控制。引导问题2：若采用开关量联机的方式完成本任务需要进行哪些工作呢？电路原理图设计、元器件选型、系统配线、变频器参数设计及PLC程序设计等具体工作任务。项目三页码：4任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：【工作计划】1.制定工作方案。根据页码1任务3.1中【任务描述】的要求，制定绘制PLC、变频器控制三相异步电动机点动和正反转运行的电路图和安装接线的工作方案。完成表2-2工作方案。表3-2工作方案步骤工作内容负责人2.列出任务实施所需要的仪表、工具、器材和耗材清单。表3-3器具清单序号名称型号与规格单位数量备注项目三页码：5任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：【进行决策】1.各组派代表阐述方案。2.各组对其他组的方案提出自己不同的看法。3.教师结合大家完成的情况进行点评，选出最佳方案。【任务实施】引导问题3：通过前面学习，通过开关按钮控制MM420变频器正反转运行电路中，开关按钮与MM420变频器数字量输入端子接线图3-1所示。如何将开关按钮用PLC输出进行替代？PLC的输出端相当于按钮一端，输出公共端相当于按钮另外一端。具体接线如图3-2所示。图3-1变频器数字量端子接线示意图图3-2PLC、变频器数字量联机接线示意图项目三页码：6任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：引导问题4：将正转按钮、反转按钮、正转点动按钮、反转点动按钮、停止按钮和指示灯分配到PLC的输入、输出点完成下表。表3-4PLC的I/O端口分配表输入输出名称输入点名称输出点正转按钮SB1黄灯HL1反转按钮SB2绿灯HL2正转点动按钮SB3红灯HL3反转点动按钮SB4停止按钮SB5引导问题5：选用PLC型号是，PLC电源是，输入电源，输出电源。项目三页码：7任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：1.根据页码1任务3.1中【任务描述】的要求和选择的电气元件画出接线原理图（PLC内部电路不要画出）。图号比例设计制图图3-3PLC接线原理图项目三页码：8任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：2.安装线路（1）按照本组设计、书画的接线原理图（最佳方案）实施1)领取元器件及材料。2)检查元器件。

3)按最佳方案安装元器件。

4)根据工艺要求及最佳方案布线。

（2）安装的一般步骤

1)识读电路图，明确线路所用电气元件及其作用，熟悉线路的工作原理。

2)根据电路图或元件明细表配齐电气元件，并进行质量检验。

3)根据电气元件选配安装工具和控制板。

4)根据电路图，按要求在控制板上安装除的电气元件，并贴上醒目的文字符号。

5)根据电气设备容量选配导线的截面，并根据不同信号性质采用不同颜色导线。6)根据需要连接的电气元件之间的距离，预留按照盘面尺寸高加宽适当预留后，截取导线。套上与电路图相一致编号的编码套管，剥去绝缘层两端的线头。

7)用压线钳将冷压端子压在线头上。

8)安装电路，连接PLC和所有电气元件金属外壳的保护接地线。

9)安装电路，连接PLC的电源、PLC的输入输出等导线。

10)自检。11)交验。12)通电试验。（3）安装工艺要求参照前面学习内容，描述安装工艺要求：项目三页码：9任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：3.变频器参数设计引导问题6：完成本任务主要设计MM420变频器哪些类型参数？答：。引导问题7：MM420变频器DIN1、DIN2、DIN3分别使用参数，，规划其功能。设计为接通正转功能其值为：，设计为接通反转其值为，设计为反转其值为，设计为正向点动其值，设计为反向点动其值为。表3-5变频器参数设计表参数参数值功能项目三页码：10任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：4.PLC程序设计项目三页码：11任务3.1PLC、变频器控制三相交流异步电动机点动和正反转运行姓名：班级：日期：【评价反馈】表3-6考核评分表项目名称评价内容分值评价分数自评互评师评职业素养考核项目40%穿戴规范、整洁6分安全意识、责任意识、服从意识6分积极参加教学活动，按时完成学生工作活页10分团队合作、与人交流能力6分劳动纪律6分生产现场管理7S标准6分专业能力考核项目60%布局不合理扣5分；电路图不完整，少一个电气元件扣2分；电路图符号不规范每处扣1分10分所有导线必须压接冷压端子，每少压接1个扣2分；同一接线端子超过两个线头，露铜超2mm，每处扣1分；所有导线两端必须套上写有编号的号码管，每少一个扣2分；所有连接线垂直进入线槽，盖上线槽盖，不合要求每处扣0.5分；合理选用导线颜色，每处扣1分；根据整体接线美观度酌情给分。20分正转点动2分；反转点动2分；正转2分；反转2分；停车2分；速度增8分；速度减8分；指示灯4分；完成得分，未完成扣分。30分总分总评自评（20%）+互评（20%）+师评（60%）综合等级教师（签名）：项目三页码：12任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：【项目说明】在自动化控制系统中，通过PLC、变频器联机控制三相异步电动机运行方向、速度的方式非常普遍。在“坡楞木板锯切系统”中，需要对三相异步电动机进行正反转控制，并在调试的时候采用点动的方式方便调试；另外为改变木板锯切的速度，还需要改变电动机运行速度。本项目要求：系统上电后，黄色指示灯闪烁。按下正转按钮电动机正转，按下反转按钮电动机反转；按下正转点动按钮电动机正向点动，按下反转点动按钮电动机反向点动运行；初始默认变频器输出频率为20Hz，每按下一次速度增按钮，变频器输出频率增加5Hz，每按下一次速度减按钮后，变频器输出频率减少5Hz，电动机运行时绿色指示灯常亮，停止运行时红色指示灯常亮。任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行【学习目标】1）能够绘制PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行接线原理图，连接正确，符号标准。2）能够进行PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行系统接线。3）能够设计变频器参数。4）能够编写PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行控制程序。【思政要点】画图和接线时，要标准、规范、工整。培养工匠精神。【任务描述】在“坡楞木板锯切系统”中，需要对三相异步电动机速度进行调整。系统上电后，黄色指示灯闪烁。按下正转按钮电动机正转，按下反转按钮电动机反转；按下正转点动按钮电动机正向点动，按下反转点动按钮电动机反向点动运行；初始默认变频器输出频率最小值为20Hz，每按下一次速度增按钮，变频器输出频率增加5Hz，每按下一次速度减按钮后，变频器输出频率减少5Hz，电动机运行时绿色指示灯常亮，停止运行时红色指示灯常亮。项目三页码：13任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：<任务环境>:每组配备配电盘或成套实训设备1套。每组配备按钮开关7个、黄绿红指示灯各1个。每组配备PLC主机1台。每组配备若干工具。每组配备若干导线。【任务分组】表3-7学生任务分配表班级组号指导教师组长学号组员姓名学号姓名学号任务分工项目三页码：14任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：引导问题1：当变频器的命令源参数P0700=（外部I/O），选择频率设定的信号源参数P1000=（固定频率），并设定数字输入端子DIN1、DIN2、DIN3等相应的功能后，就可以通过外接的开关器件的组合通断改变输入端子的状态实现电机速度的有级调整。这种控制频率的方式称为多段速控制功能。引导问题2：为了实现多段速控制功能，应该修改参数、、这3个参数，给DIN1、DIN2、DIN3端子赋予相应的功能。引导问题3：二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ON命令（P0701—P0703=）使用这种方法最多可以选择个固定频率。数字端子与速度输出之间关系如表3-8所示。表3-8不同输出频率与按键对应关系表DIN3（7号端子）DIN2（6号端子）DIN1（5号端子）输出频率0000001固定频率1010固定频率2011固定频率3100固定频率4101固定频率5110固定频率6111固定频率7引导问题4：如果PLC输出口Q0.0、Q0.1、Q0.2分别连接DIN1、DIN2、DIN3，P1000—P1007分别对应为20Hz、25Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz，那么QB0输出值分别为、、、、、、。项目三页码：15任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：【工作计划】1.制定工作方案。根据页码1任务3.2中【任务描述】的要求，制定绘制PLC、变频器控制三相异步电动机多段速运行电路图、安装接线、变频器参数设计及PLC程序设计的工作方案。完成表3-9工作方案。表3-9工作方案步骤工作内容负责人2.列出任务实施所需要的仪表、工具、器材和耗材清单。表3-10器具清单序号名称型号与规格单位数量备注项目三页码：16任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：【进行决策】1.各组派代表阐述方案。2.各组对其他组的方案提出自己不同的看法。3.教师结合大家完成的情况进行点评，选出最佳方案。【任务实施】引导问题5：将正转按钮、反转按钮、正转点动按钮、反转点动按钮、停止按钮、速度增按钮、速度减按钮和指示灯分配到PLC的输入、输出点完成下表。表3-11PLC的I/O端口分配表输入输出名称输入点名称输出点正转按钮SB1黄灯HL1反转按钮SB2绿灯HL2正转点动按钮SB3红灯HL3反转点动按钮SB4速度增按钮SB5速度减按钮SB6停止按钮SB7项目三页码：17任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：1.根据页码1任务3.2中【任务描述】的要求和选择的电气元件画出接线原理图（PLC内部电路不要画出）。图号比例设计制图图3-4PLC接线原理图项目三页码：18任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：2.安装线路（1）按照本组设计、书画的接线原理图（最佳方案）实施1)领取元器件及材料。2)检查元器件。

3)按最佳方案安装元器件。

4)根据工艺要求及最佳方案布线。

（2）安装的一般步骤

1)识读电路图，明确线路所用电气元件及其作用，熟悉线路的工作原理。

2)根据电路图或元件明细表配齐电气元件，并进行质量检验。

3)根据电气元件选配安装工具和控制板。

4)根据电路图，按要求在控制板上安装除的电气元件，并贴上醒目的文字符号。

5)根据电气设备容量选配导线的截面，并根据不同信号性质采用不同颜色导线。6)根据需要连接的电气元件之间的距离，预留按照盘面尺寸高加宽适当预留后，截取导线。套上与电路图相一致编号的编码套管，剥去绝缘层两端的线头。

7)用压线钳将冷压端子压在线头上。

8)安装电路，连接PLC和所有电气元件金属外壳的保护接地线。

9)安装电路，连接PLC的电源、PLC的输入输出等导线。

10)自检。11)交验。12)通电试验。（3）安装工艺要求参照前面学习内容，描述安装工艺要求：项目三页码：19任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：3.变频器参数设计表3-12变频器参数设计表参数参数值功能项目三页码：20任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：4.PLC程序设计项目三页码：21任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：【评价反馈】表3-13评价考核评分表项目名称评价内容分值评价分数自评互评师评职业素养考核项目40%穿戴规范、整洁6分安全意识、责任意识、服从意识6分积极参加教学活动，按时完成学生工作活页10分团队合作、与人交流能力6分劳动纪律6分生产现场管理7S标准6分专业能力考核项目60%布局不合理扣5分；电路图不完整，少一个电气元件扣2分；电路图符号不规范每处扣1分10分所有导线必须压接冷压端子，每少压接1个扣2分；同一接线端子超过两个线头，露铜超2mm，每处扣1分；所有导线两端必须套上写有编号的号码管，每少一个扣2分；所有连接线垂直进入线槽，盖上线槽盖，不合要求每处扣0.5分；合理选用导线颜色，每处扣1分；根据整体接线美观度酌情给分。20分正转点动2分；反转点动2分；正转2分；反转2分；停车2分；速度增8分；速度减8分；指示灯4分；完成得分，未完成扣分。30分总分总评自评（20%）+互评（20%）+师评（60%）综合等级教师（签名）：项目三页码：22任务3.2PLC、变频器控制三相交流异步电动机多段速运行姓名：班级：日期：【相关知识】1.S7-200SMART数据类型在计算机中使用的都是二进制，最基本的存储单位是位（bit），8位二进制数构成1个字节（Byte），两个字节构成一个字（Word），两个字构成一个双字。位、字节、字、双字占用的连续位数称为长度。可以使用这种方式进行寻址存储区主要有输入继电器（I），输出继电器（Q），通用辅助继电器（M）等，例如I0.0、IB0、IW0、ID0等；S7-200SMART指令中常会使用常数，常数的长度可以是字节、字、双字。CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制或实数等多种形式。书写格式如下：十进制常数：1234；十六进制常数：16#1A26；二进制常数：2#001011012.数据传送指令数据传送指令主要包括字节传送、字传送、双字传送和实数传送。指令格式及功能如表3-14所示。表3-14单个数据传送指令MOV指令格式LADSTLMOVBIN，OUTMOVWIN，OUTMOVDIN，OUTMOVRIN，OUT操作数及数据类型IN：VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,AC,常量OUT：VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,ACIN：VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,T,C,AIW,常量,ACOUT：VW,T,C,IW,QW,SW,MW,SMW,LW,AC,AQWIN：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,HC,AC,常量OUT：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,ACIN：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC,常量OUT：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC字节字、整数双字、双整数实数功能使能输入有效时，即EN=1时，将一个输入IN的字节、字/整数、双字/双整数或实数送到OUT指定的存储器输出。在传送过程中不改变数据的大小。传送后，输入存