PLC应用技术（S7-1200机型）课件 项目二任务1三相异步电动机自锁控制系统的设计

《可编程控制器技术应用》三相异步电动机自锁控制系统的设计主讲教师：×××Microbot目录010203第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价目录第一部分任务描述继电器-接触器控制的三相异步电动机自锁控制的主电路和控制电路如图2-1所示，用1200系列PLC系统实现其自锁控制，要求完成PLC系统外部控制电路接线，并利用博途软件进行编程、仿真、下载，并运行。一、任务描述图2-1三相异步电动机自锁电气原理图一、任务描述1.学习目标（1）了解1200系列PLC系统的结构。（2）理解基本输入、输出指令的含义。（3）掌握简单PLC逻辑控制类程序设计方法。（4）能绘制三相异步电动机自锁控制PLC系统外部接线图。（5）会使用博途软件。（6）能利用基本的输入、输出指令来编写三相异步电动机自锁控制的PLC程序。一、任务描述2.实施条件（1）已经安装完毕的1200系列PLC系统一套,型号为CPU1214CDC/DC/继电器，如图2-2所示。（2）已经安装好博途软件的计算机一台。图2-21200系列PLC系统一、任务描述3.安全提示（1）PLC所有模块的安装与接线必须在断电的情况下操作。（2）在安装接线完成后，必须由指导教师检查后才能上电运行。（3）在通电的情况下，不能用手去触摸任何金属端子。（4）出现任何异常情况先断电，并立即向指导教师报告。目录第二部分任务准备与实施二、任务准备与实施任务实施过程如图2-3所示。图2-3任务实施过程二、任务准备与实施1.PLC控制系统硬件设计（1）分析继电器-接触器控制自锁控制线路工作原理在图2-1中，按下”启动”按钮SB1，KM线圈得电，KM动合触头闭合，电动机M启动并连续运转。当松开SB1后，虽然它恢复到断开位置，但由于有KM的辅助动合触头与之并联，因此KM线圈仍保持通电。正是由于自锁触头的作用，所以在松开SB1时，电动机仍能继续运转，而不是点动运转。按下SB2时，KM线圈失电，电动机M停转。当松开SB2时，其常闭触头虽然恢复为闭合状态，但因接触器KM的自锁触头在其线圈失电的瞬间已断开解除了自锁。所以接触器KM的线圈不能得电，KM的主触点断开，电动机M就不再运转。二、任务准备与实施1.PLC控制系统硬件设计（2）绘制PLC外部接线原理图对于继电器-接触器控制线路，其工作过程的取决于两个按钮SB1和SB2，按下SB1，电动机启动，按下SB2，电动机停机，称SB1和SB2是线路的输入设备，它们提供的是系统动作的输入信号；而按下SB1和SB2后，电动机是否会反应，还取决于KM，KM得电，电动机才能通电，KM失电，电动机才能断电，称KM是线路的输出设备，它接收了系统的输出信号。对于PLC控制系统来说，输入设备和输出设备没有发生变化，只是控制的方式不一样了。PLC将输入设备按钮SB1和SB2及热继电器的常开触点FR接入PLC的输入端子，将输出设备KM接入PLC的输出端子，同时接上PLC系统的驱动电源，那么PLC的外部接线就完成了（具体原理参考项目一）。外部接线图如图2-4所示。图2-4PLC外部接线原理图二、任务准备与实施2.程序知识准备

在本系统中，PLC需要读取外部的开关量输入信号，并将运算完成的结果输出给输出给外部设备。这些都需要输入、输出指令来实现。（1）数据类型在1200PLC用户程序中，可使用预定义的数据类型有以下几类：a.基本数据类型（二进制数、整数、浮点数、定时器、DATE、TOD、LTOD、CHAR、WCHAR）b.复杂数据类型（DT、LDT、DTL、STRING、WSTRING、ARRAY、STRUCT）二、任务准备与实施2.程序知识准备（2）读取指令、输出指令介绍在本系统中，需要使用BOOL型数据，即二进制数据。a.基本逻辑指令基本逻辑指令如表2-1所示图标指令含义读取指令：表示读取某个BOOL型数据。当该数据的寄存器的值为“0”时，该触点表现为断开的状态；当寄存器的值为“1”时，该触点表现为导通的状态。反向读取指令：表示读取某个BOOL型数据。当该数据的寄存器的值为“0”时，该触点表现为导通的状态；当寄存器的值为“1”时，该触点表现为断开的状态。输出指令：线圈是将逻辑运算结果写入指定的地址，根据逻辑运算，如果该线圈能导通，则往对应的变量中写入“1”，否则写入“0”。反向输出指令：反向输出指令如图XX所示。根据逻辑判断，如果有能流流入反向输出线圈则写入0，否则写入1。与输出线圈的逻辑相反。表2-1基本逻辑指令二、任务准备与实施2.程序知识准备b.多触点的串联图2-5所示梯形图及指令表表示了多触点的串联用法。图中梯形图的含义解释为：当程序段中的动合触点I0.0，I0.1同时接通，则线圈Q0.0得电，动合触点I0.0，I0.1都不接通，或只有一个接通，线圈Q0.0都不得电。图2-5多触点串联二、任务准备与实施2.程序知识准备c.多触点的并联图2-6所示梯形图及指令表表示了多触点的并联用法。图中梯形图的含义解释为：当程序段中的动合触点I0.0，I0.1同时接通，则线圈Q0.0得电，动合触点I0.0，I0.1都不接通，或只有一个接通，线圈Q0.0都不得电。图2-6多触点并联二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（1）项目的新建如图2-7所示，点击“创新新项目”，定义好项目名称及存储路径，点击“创建”按钮完成项目的新建。图2-7新建一个项目二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（2）CPU选型如图2-8所示，在项目视图中选择“组态设备”图2-8组态设备二、任务准备与实施3.程序输入和仿真

如图2-9所示，点击添加新设备，按照我们选定的CPU型号（S71200-CPU1214CDC/DC/RLY）进行选取。点击“添加”，完成CPU型号的选择。图2-9CPU型号的选择二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（3）变量的添加如图2-10所示，在项目树中打开“默认变量表”，按照图所示的接线原理图添加相应的变量图2-10变量的添加二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（4）程序的编写如图2-11所示，点击项目树中“程序块”中的“main”，利用指令栏中的快捷按钮输入PLC程序。自锁控制线路是梯形图程序设计中最典型的基本电路。它包含下列因素。a.驱动线圈。每一个梯形图逻辑行都必须针对驱动线圈。b.线圈得电的条件。梯形图逻辑行中除了线圈外，还有触点的组合，即线圈得电的条件，也就是使线圈ON的条件c.线圈保持驱动的条件。即触点组合中使线圈得以保存的条件。d.线圈失电的条件。即触点组合中使线圈由ON变为OFF的条件.因此，根据上述情况，其梯形图为：”启动”按钮与”停止”按钮串联，并在”启动”按钮两端并上线圈触点，然后串接驱动线圈。二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（4）程序的编写图2-11程序的编写二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（5）程序的编译如图2-12所示，在项目树CPU上点击右键，在弹出的菜单中依次选择“编译”-“硬件（完全重建）”，“编译”-“软件（完全重建）”。编译完成后如图2-13所示。图2-12程序的编译二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（5）程序的编译图2-13编译完成二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-14所示，点击快捷命令栏的仿真图标开始运行仿真。图2-14仿真运行二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-15所示，博图软件会提供一个虚拟的PLC来进行程序测试。点击“下载按钮”，将写好的自锁程序下载到PLC里面去。图2-15PLC搜索二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-16所示。点击“装载”，完成程序的下载。图2-16程序的装载二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-17所示下载完成时，在下拉菜单中选择“启动模块”，点击“完成按钮”。图2-17程序下载完成及启动二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-18所示，仿真PLC状态被切换到RUN状态，表示正在运行PLC程序。图2-18仿真PLC二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（6）程序的仿真下载如图2-19所示，点击快捷操作按钮“启用监视”，准备对程序进行调试。图2-19程序的监视二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试在连接实体PLC的情况下，如图2-2-所示，当外部按钮SB1没有接通，映像寄存器中的I0.0是断开的即为假，对应映像表bit（位）为0；如图XX所示，当外部按钮SB1接通，映像寄存器中的I0.0接通即为真，对应映像表bit（位）置1。而在仿真情况下，我们无法通过外部按钮来给PLC输入信息。因此，我们采用强制的方式来对程序进行测试。图2-20输入寄存器的变化二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试如图2-21所示，点击虚拟PLC的“高级选项”按钮图2-21选择高级选项二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试如图2-22所示，点击菜单栏的“项目”-“新建”，新建一个虚拟仿真项目。在定义好项目名称和存储路径后点击“创建”按钮，完成虚拟仿真项目的创建。图2-22创建仿真项目二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试如图2-23所示，点击虚拟仿真项目的“项目树”中的sim表格，并把程序中所有的变量都添加进表中。图2-23创建监控变量表二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试如图2-24所示，当修改sim表格中输入信号的状态时，PLC程序状态也会随之发生变化。图2-24程序的调试二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（7）程序的仿真测试和继电器控制电路图一样，图中的竖线表示电源线，假设竖线为直流电源的正极或交流电源的相线，右边的末端为直流电源的负极或交流电源的零线。在各条水平连线上，就可能出现自左向右的概念性“能流”，这些“能流”流经一个个触点，而这些触点能否让能流经过，取决于触点的闭合与断开。而最终的输出点状态则取决于能流能否流通。同理，可以测试停止信号及FR信号对整个系统的影响，从而完成程序的仿真调试。二、任务准备与实施4.程序下载和运行电脑是通过以太网方式与PLC进行连接的，连接时需要对电脑和PLC的IP地址进行设定，PLC默认的IP地址是192.168.0.1，所以需要设置电脑本地IP地址（手动IP），保证和PLC地址不同且同在一个网段内。这样才能通过以太网方式连接PLC。电脑IP设置可以参考图2-25所示。图2-25电脑IP设定二、任务准备与实施4.程序下载和运行如图2-26所示，打开项目视图，点击下载按钮，在弹出对话框选择PG/PC接口类型和电脑网卡，并记住PLC的IP地址（示例中的192.168.0.1），将程序下载完成后即可运行。运行步骤与仿真相同。图2-26程序的下载

二、任务准备与实施4.程序下载和运行将程序运行的结果记录下表当前状态操作系统的变化电机停止时按下启动按钮电机停止时按下停止按钮电机运行时按下启动按钮电机运行时按下停止按钮二、任务准备与实施5.6S整理在所有的任务都完成后，按照6S职业标准打扫实训场地。整理：要与不要，一留一弃;整顿：科学布局，取用快捷;清扫：清除垃圾