任务45电动机Y降压起动的PLC控制47课件

任务4-5电动机Y/△降压起动的PLC控制一、任务导入

在项目二中，我们曾安装和调试过继电器-接触器控制的电动机Y/△降压起动电路，如何用PLC来实现电动机Y/△降压起动呢？其控制要求为：当按下起动按钮SB1时，接触器KM1和KM3得电，电动机接成

Y

形起动，6s后KM3失电而KM2则得电，电动机接成△形运行。当按下停止按钮SB2时，电动机停止。熟悉基本指令MC、MCR、ORB、ANB、MPS、MRD、MPP等的使用；掌握使用定时器T的常用编程方法；熟悉PLC程序设计的常用方法。能对三相异步电动机Y/△降压起动控制进行PLC程序设计；能正确连接输入按钮和外部负载；能正确在线监控，软、硬件调试。二、任务目标

学习情境1主控触点指令（MC、MCR指令）在编程时，经常会遇到许多线圈同时受1个或1组触点控制的情况，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的触点称为主控触点，它在梯形图中与一般的触点垂直，主控触点是控制1组电路的总开关。三、知识储备

1、指令助记符及功能主控触头指令（MC、MCR指令）的功能、梯形图表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-1所示。表5-5-1 主控触点指令（MC、MCR指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形图b)指令表

图5-5-1MC、MCR指令的应用

3.指令说明

1)被主控指令驱动的Y或M元件的常开触点称为主控触点，主控触点在梯形图中与一般触点垂直。主控触点是与左母线相连的常开触点，相当于电气控制电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用LD、LDI指令。2）在一个MC指令区内若再使用MC指令称嵌套，嵌套的级数最多8级，编号按N0N1N2N3N4N5N6N7顺序增大，N0为最外层，N7为最内层，使用MCR指令返回时，则从编号大的嵌套级开始复位，即按N7N6N5N4N3N2N1N0顺序返回。

3)MC和MCR指令必须成对出现，其嵌套层数N值应相同。主控指令区的Y或M元件不能重复使用。4）MC指令驱动条件断开时，在MC与MCR之间的积算型定时器和计数器，以及用SET、RST指令驱动的元件保持其之前的状态不变；通用型定时器和用OUT指令驱动的元件均复位。4.主控指令在电动机正反转控制中的应用

用主控指令对三相异步电动机实现正反转控制的I/O接线图如图5-5-2所示，梯形图如图5-5-3所示。图5-5-2用主控指令对三相异步电动机实现正反转控制的I/O接线图图5-5-3用主控指令对三相异步电动机实现正反转控制的梯形图程序

学习情境2电路块连接指令（ANB、ORB指令）当梯形图中触点的串、并联关系稍微复杂一些时，用前面所讲的取指令和触点串并联指令就不能准确地、唯一地写出指令表。电路块指令就是为了解决这个问题而设置的。电路块指令有两条：电路块串联指令ANB和电路块并联指令ORB。什么是电路块？电路块是指当梯形图的梯级出现了分支，而且分支中出现了多余一个触点相串联或并联的情况，把这个相串联或相并联的支路称为电路块。两个及以上触点相串联的称为串联电路块。两个及以上触点相并联的称为并联电路块。1、指令助记符及功能电路块连接指令（ANB、ORB指令）的功能、梯形图表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-2所示。表5-5-2电路块连接指令（ANB、ORB指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形图b)指令表

图5-5-4ANB指令的应用a)梯形图b)指令表

图5-5-5ORB指令的应用不佳的程序

3.指令说明

1)ORB指令是不带操作元件的指令。两个及以上触头串联连接的支路称为串联电路块，将串联电路块再并联连接时，分支开始用LD或LDI指令表示，分支结束用ORB指令表示。2）有多条串联电路块并联时，可对每个电路块使用ORB指令，对并联电路数量没有限制。3）对多条串联电路块并联电路，也可成批使用ORB指令，但考虑到LD、LDI指令的重复使用限制在8次，因此ORB指令的连续使用次数也应限制在8次。4)ANB指令是不带操作组件编号的指令。两个或两个以上触头并联连接的电路称为并联电路块。当分支电路并联电路块与前面的电路串联连接时，使用ANB指令。分支起点用LD或LDI指令，并联电路块结束后使用ANB指令，表示与前面的电路串联。5）若多个并联电路块按顺序和前面的电路串联连接时，则ANB指令的使用次数没有限制。6）对多个并联电路块串联时，ANB指令可以集中成批地使用，但在这种场合，与ORB指令一样，LD、LDI指令的使用次数只能限制在8次以内，ANB指令成批使用次数也应限制在8次。

学习情境3栈指令（MPS、MRD、MPP指令）FX3U系列PLC有11个存储单元，专门用于存储程序运算的中间结果，称为栈存储器。栈存储器数据进栈和出栈遵循的原则是“先进后出”,如图5-5-6所示。当梯形图中，一个梯级有一个公共触点，并从该公共触点分出两条或以上支路且每个支路都有自己的触点及输出时，必须用栈指令来编写指令表程序。图5-5-6栈存储器示意图1、指令助记符及功能栈指令（MPS、MRD、MPP指令），又称为多重输出指令，其使用要素如表5-5-3所示。表5-5-3栈指令（MPS、MRD、MPP指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形图b)指令表图5-5-7栈指令的应用

3.指令说明

1)MPS指令是将多重电路的公共触点或电路块先存储起来，以便后面的多重支路使用。多重支路的第一个支路前使用MPS进栈指令，多重电路的中间支路前使用MRD读栈指令，多重支路的最后一个支路前使用MPP指令。该组指令没有目标元件，MPS、MPP指令必须成对出现。2）MPS指令可以反复使用，但必须少于11次。3)MRD指令可多次使用。4）MPS、MRD、MPP指令后如果接单个触点，用AND、ANI、ANDP和ANDF指令。若有电路块串联，则要用ANB指令；若直接与线圈相连，则用OUT指令。四、任务实施当按下起动按钮SB1时，接触器KM1和KM3得电，电动机接成

Y

形起动，6s后KM3失电而KM2则得电，电动机接成△形运行。当按下停止按钮SB2时，电动机停止；如何用PLC来实现电动机Y/△降压起动呢？1.任务要求2.I/O地址分配与接线图表5-5-4三相异步电动机Y/△降压起动的PLC控制I/O分配表图5-5-8三相异步电动机Y/△降压起动PLC控制的I/O接线图图5-5-9三相异步电动机Y/△降压起动PLC控制程序梯形图3.编制程序1)将图5-5-9所示的程序用GXDeveloper软件编程并下载到PLC中。2)静态调试。按图5-5-8所示的I/O接线图正确连接好输入设备，进行PLC程序的静态调试（按下起动按钮X001后，Y000、Y001亮，6S后，Y000亮、Y001熄灭，0.5S后，Y000、Y002亮；按下停止按钮X002或热继电器X003动作时，Y000、Y001、Y002同时熄灭），观察PLC的输出指示灯是否按要求指示，否则，检查并修改程序，直至输出指示正确。4.系统调试3）动态调试。按图5-5-8所示的I/O接线图正确连接好输出设备，进行系统的空载调试，观察交流接触器能否按控制要求动作（按下起动按钮X001后，KM1、KM3闭合，6S后，KM1闭合、KM3断开，0.5S后，KM1、KM2闭合；按下停止按钮X002或热继电器X003动作时，KM1、KM2、KM3同时断开），否则，检查电路接线或修改程序，直至交流接触器能按控制要求动作；然后按项目二中图2-5-2(a)所示主电路连接好电动机，进行带载动态调试。5.分析与思考在Y/△降压起动控制电路中，如果控制Y联结的KM3和控制△联结的KM2同时得电会出现什么问题？本任务在硬件和程序上采取了哪些措施避免了此问题的出现？五、任务拓展（一）程序设计的方法1、转换法转换法就是将继电器电路图转换成与原有功能相同的PLC内部的梯形图。根据继电器电路图来设计PLC的梯形图时，关键是要抓住它们的一一对应关系，即控制功能的对应、逻辑功能的对应以及继电器硬件元件和PLC软件元件的对应。（1）基本方法（2）转换设计的步骤1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能在设计和调试系统时心中有数。2）确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线图。3）确定PLC梯形图中的辅助继电器(M)和定时器(T)的元件号。4）根据上述对应关系画出PLC的梯形图。5）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，使梯形图既符合控制要求，又具有合理性、条理性和可靠性。6）根据梯形图写出其对应的指令表程序。例：图5-5-10是三相异步电动机正反转控制的继电器电路图，试将该继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图。图5-5-10

三相异步电动机正反转控制的继电器电路图（3）转换法的应用1)分析动作原理：按下正转按钮SB1，正转接触器KM1得电，电动机正转；若按反转按钮SB2，反转接触器KM2得电，电动机反转；若按下停止按钮SB3或热继电器动作，正转接触器KM1或反转接触器KM2失电，电动机停止。2）确定输入/输出信号：输入信号有停止按钮SB3—X000、正转起动按钮SB1—X001、反转起动按钮SB2—X002、热继电器FR—X003，输出信号有电动机正转KM1—Y001、电动机反转KM2—Y002。3）画出PLC的外部接线图，如图5-5-11所示。图5-5-11电动机正反转的外部接线图

4）画出对应的梯形图，如图5-5-12所示。图5-5-12电动机正反转的继电器电路图所对应的梯形图5）画优化梯形图，如图5-5-13所示。图5-5-13电动机正反转的优化梯形图图5-5-13电动机正反转的优化梯形图2、经验法（1）基本方法经验法是用设计继电器电路图的方法来设计比较简单的开关量控制系统的梯形图。经验法是在一些典型应用程序的基础上，根据控制系统的具体要求，选用一些应用程序进行适当组合，经过多次反复地调试、修改和完善，最后得到一个较为满意的结果。用经验法设计时，可以参考一些基本电路的梯形图或以往的一些编程经验。（2）设计的步骤1）在准确了解控制要求后，合理地为控制系统中的信号分配I/O接口，并画出I/O分配图。2）对于一些控制要求比较简单的输出信号，可直接写出它们的控制条件，依起保停电路的编程方法完成相应输出信号的编程；对于控制条件较复杂的输出信号，可借助辅助继电器来编程。3）对于较复杂的控制，要正确分析控制要求，确定各输出信号的关键控制点。在以空间位置为主的控制中，关键点为引起输出信号状态改变的位置点；在以时间为主的控制中，关键点为引起输出信号状态改变的时间点。4）确定了关键点后，用起保停电路的编程方法或基本电路的梯形图，画出各输出信号的梯形图。5）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统的控制要求，画出其它输出信号的梯形图。6）在此基础上，审查以上梯形图，更正错误，补充遗漏的功能，进行最后的优化。（3）经验法的应用例：用经验法设计三相异步电动机正反转控制的梯形图。控制要求为：若按正转按钮SB1，正转接触器KM1得电，电动机正转；若按反转按钮SB2，反转接触器KM2得电，电动机反转；若按停止按钮SB或热继电器动作，正转接触器KM1或反转接触器KM2失电，电动机停止；只有电气互锁，没有按钮互锁。

1)根据以上控制要求，可画出其I/O分配图，如图5-5-11所示。2)根据以上控制要求可知：正转接触器KM1得电的条件为按下正转按钮SB1，正转接触器KM1失电的条件为按下停止按钮SB或热继电器动作。反转接触器KM2得电的条件为按下反转按钮SB2，反转接触器KM2失电的条件为按下停止按钮SB或热继电器动作，线圈保持有电的条件是其相应的自锁触点。因此，可用两个起保停电路叠加，在此基础上再在线圈前增加对方的常闭触点作电气软互锁，如图5-5-14a所示。另外，可用SET、RST指令进行编程，若按正转按钮X1，正转接触器Y1置位并自保持；若按反转按钮X2，反转接触器Y2置位并自保持；若按停止按钮X0或热继电器X3动作，正转接触器Y1和反转接触器Y2复位并自保持；在此基础上再增加对方的常闭触点作电气软互锁，如图5-5-14b所示。图5-5-14电动机正反转控制梯形图例：下图所示为行程开关控制的正反转电路图，图中行程开关SQ1、SQ2作为往复控制用，而行程开关SQ3、SQ4作为极限保护用，试用经验法设计其梯形图。图5-5-15行程开关控制的正反转电路图图5-5-16行程开关控制的正反转的外部接线图图5-5-17行程开关控制的正反转梯形图（二）梯形图的基本规则（1）线圈右边无触点。梯形图中的阶段都是从左母线开始，终于右母线。线圈只能接在右母线上，并且所有的触头不能放在线圈的右边，如图5-5-18所示。图5-5-18规则1的说明（2）触点水平不垂直。触头应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。触头垂直跨接在分支上的梯形图，称为桥式电路，如图5-5-19a所示，这种为不正确的梯形图，正确的梯形图如图5-5-19b和图5-5-19c所示。图5-5-19规则2的说明（3）触点可串可并无限制，多个线圈可并联输出。梯形图中触点可以任意的串联或并联，而输出继电器线圈可以并联但不可以串联，多个线圈并联输出如图5-5-20所示。图5-5-20规则3的说明（4）梯形图应体现“左重右轻“，“上重下轻”的原则。如果有几个电路块并联时，应将触头最多的支路块放在最上面。若有几个支路块串联时，应将并联支路多的尽量靠近左母线。这样可以使编制的程序简洁明了，指令语句减少，如图5-5-21所示。图5-5-21规则4的说明（5）尽量避免出现分支点梯形图。如果有多重输出电路，最好将串联触头多的电路放在下面，这样可以不使用MPS、MPP指令，如图5-5-22所示。图5-5-22规则5的说明（6）线圈不能重复使用。在梯形图中，线圈前边的触头代表线圈输出的条件，线圈代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出条件可能非常复杂，但应是唯一且可集中表达的。由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法