PLC应用技术项目教程（西门子S7-1200） 课件 项目5、6 电机正反转星-三角降压启动控制、十字路口交通灯控制

PLC应用技术项目教程5电机正反转星-三角降压启动控制基础篇知识目标2用定时器实现星-三角降压启动功能的梯形图设计1掌握Y-△降压起动PLC控制系统硬件接线设计能力目标2掌握PLC编程互锁设计设计方法1掌握PLC控制的星三角降压启动电路硬件组态与电气连接项目五电机正反转星-三角降压启动控制基础篇3掌握主电路设计中互锁设计方法素质目标1通过了解星三角降压启动中交流接触器工作逻辑关系培养严谨的工作作风课堂思政1大功率电机启动需要先降压，人生做大事需要先做好小事，不好高骛远，一步一个脚印，打好基础。项目五

电机正反转星-三角降压启动控制基础篇2通过设计硬件互锁，程序互锁培养精益求精的工匠精神3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目五

电机正反转星-三角降压启动控制基础篇项目背景

在工业现场，三相异步电动机是最常见的执行机构动力来源，而大功率三相交流异步电动机的起动电流较大，一般是额定电流的5~7倍，故对于功率较大（一般大于等于7KW）的电动机，其起动应采用降压起动方式，现场中常用降压启动方式有星-三角降压启动、接软启动器降压启动。本项目介绍成本较低的PLC控制系统中常使用的星三角降压启动方法。

一步一个脚印，打好基础控制分析设计一个三相异步电动机的星—三角降压启动控制器，按下正转按钮，三相异步电动机正转星形启动，10S后，电动机三角形正常运行，整个过程中，按下反转按钮不起作用；若按下反转按钮，电动机反转星形启动，10S后三角形正常运行，整个过程中，按下正转按钮，不起作用。任何时间按下停止按钮，电动机立即停止。控制分析被控对象：1个10KW三相异步电机；输入信号：正转启动按钮、反转启动按钮、停止按钮,反馈信号（电机Y运行、电机△正转、电机△反转）；输出信号：正转线圈、反转线圈、星形接触器线圈、三角形接触器线圈、故障指示灯；逻辑关系：（1）

正转启动交流接触器与反转启动交流接触器不能同时接通（硬件互锁、软件互锁）（2）要想更换转向，必须先按下停止按钮使电机停止再按反向启动按钮启动电机。控制分析思考：（1）反馈信号的作用是什么？工程项目中为什么要设计交流接触器反馈信号？3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目五

电机正反转星-三角降压启动控制基础篇互锁设计星三角降压启动原理12星三角降压启动原理当按下起动按钮SB1时，电机在星型连接起动，KM和KMY闭合，延时10秒钟后，断开星型连接控制接触器KMY，接通三角形连接接触器KM△，电动机进入正常运行状态。当按下停止按钮SB2时，接触器KM、KM△同时停止，电机停转。互锁设计当需要三相异步电机正反转设计时，需要采用接触器将三相线中任意二相进行对换即可实现电机的正反转，在电路设计过程中接触器KM1和KM2的主触头绝不允许同时闭合，否则将造成两相电源（L1相和L3相）短路事故。为了避免两个接触器KM1和KM2同时得电动作，就在正、反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对常闭辅助触头，这样，当一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作，接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭辅助触头称为联锁触头（或互锁触头）。互锁设计在程序设计中需要使用互锁设计，避免出现控制正反转的两个接触器的线圈同时得电。一般我们使用一个线圈输出的常闭串接到另一个输出线圈上，一般的电机正反转互锁设计如图4-3所示，也可以采用SR/RS触发器实现电机正反转控制如图4-4所示。

图4-3一般的电机正反转互锁设计互锁设计在程序设计中需要使用互锁设计，避免出现控制正反转的两个接触器的线圈同时得电。一般我们使用一个线圈输出的常闭串接到另一个输出线圈上，一般的电机正反转互锁设计如图4-3所示，也可以采用SR/RS触发器实现电机正反转控制如图4-4所示。图4-4采用SR/RS触发器实现电机正反转控制3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目五

电机正反转星-三角降压启动控制基础篇I/O分配表数字量输入数字量输出地址定义地址定义I0.0SB1正转启动按钮Q0.0正转线圈KM1I0.1SB2反转启动按钮Q0.1反转线圈KM2I0.2SB3停止按钮Q0.2星形线圈KM3I0.3正转线圈KM1反馈Q0.3三角形线圈KM4I0.4反转线圈KM2反馈Q0.4故障指示I0.5星形线圈KM3反馈

I0.6三角形线圈KM4反馈

主电气原理图PLC接线原理图

方案一：用脉冲定时器实现

方案二：用接通延时定时器实现根据前面控制分析及定时器的使用特点可以采用两种方案进行项目实施。用脉冲定时器实现方案一梯形图编写用脉冲定时器实现方案一梯形图编写用脉冲定时器实现方案一梯形图编写用接通延时定时器实现方案二梯形图编写用接通延时定时器实现方案二梯形图编写用接通延时定时器实现方案二梯形图编写3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目五

电机正反转星-三角降压启动控制基础篇工作任务考核表项目内容评分标准具体配分获得分值一、硬件设计（40分）主电气原理图（10分）能够准确分析主电气原理图运行原理4分

能正确对交流接触器、热保护、电机、线材等进行选型4分

重要交流接触器硬件互锁设计2分

PLC接线图（30分）准确设计输入电路10分

准确设计输出电路10分

准确设计PLC供电电路10分

总分

二、软件设计（50分）1.逻辑关系（10分）程序互锁设计正确5分

逻辑关系清晰5分

总分

2.程序设计仿真效果（20分）电机能启动5分

电机能停止5分

电机能进行星三角降压启动10分

总分

3.实操效果（20分）启动停止功能正常10分

星三角启动功能正常10分

总分

三、职业与安全意识10分1.操作符合安全操作规程（3分）

2.工具摆放、物品处理符合职业岗位规范要求（2分）

3.遵守课堂纪律（2分）

4.爱惜实训室的设备和器材，保持工位的干净整洁（3分）

总分100分使用信捷触摸屏TGM765S-ET与西门子1200PLC建立通信，设计电机正反转星三角降压启动画面。（其程序需将所有输入寄存器I点采用位存储器M并联，由存储器M与触摸屏进行变量连接，具体程序参见本书附带资料）。使用信捷触摸屏设计电机正反转星三角降压启动画面操作步骤如表5-5所示。表5-5信捷触摸屏设计电机正反转星三角降压启动画面操作步骤序号图片示例操作步骤1西门子1200PLC连接信捷触摸屏时通过网线连接，在PLC侧需要在CPU属性中勾选“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”。梯形图程序和文中相同，不需要做更改。2在TouchWin编辑工具中单击新建项目。3

弹出选择触摸屏型号。可编程控制器系统应用编程1+X（中级）实训平台使用的触摸屏型号为信捷TGM765S-ET。选择“TGM765(S/L/B)-MT/UT/ET/XT/NT”。单击“下一页”。4在“以太网设备”选项中设置触摸屏的IP地址为192.168.0.3。单击“下一页”。5输入名称、作者、备注后单击“完成”。6在文件中单击“系统设置”，选择设备，右击“以太网设备”选择“新建”。7

在弹出的名称中输入“西门子1200PLC”。8在弹出的对话框中选择“西门子S7-1200/1500系列new”并勾选“高低字节交换”。后单击“确定”。9

在画面中依次创建文字串“电机正反转星三角降压启动控制”。10按钮设置中，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“M300”。11

在操作选项中选择“瞬时ON”。12在按键选项中输入文字“电机正转”。13

电机反转操作类似，在按钮设置中，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“M301”。14电机停止操作类似，在按钮设置中，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“M302”。15

正转线圈：添加指示灯控件，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“Q00”。16反转线圈：添加指示灯控件，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“Q01”17

星型运行：添加指示灯控件，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“Q02”18三角型运行：添加指示灯控件，在“对象”选项中设备选择“西门子1200PLC”，对象类型选择“Q03”。19

设计完成的界面20单击“设置上下载通讯”图标，端口选择“局域网口”。后单击下载即可将程序下载至触摸屏中。21

在原项目梯形图中添加M30.0“HMI正转启动”并联至I0.0“正转启动”，添加M30.2“HMI电机停止”并联至I0.2“停止”。22在原项目梯形图中添加M30.1“HMI反转启动”并联至I0.0“正转启动”，添加M30.2“HMI电机停止”并联至I0.2“停止”。练习与思考：1.在本项目中交流接触器的反馈信号接常闭时设计完成相同功能的梯形图。2.用定时器设计出脉冲周期为10S，占空比可调的振荡电路。3.用定时器设计程序：按下启动按钮，Q0.0控制电动机运行5秒后断电，同时Q0.1控制的制动电磁铁通电5秒后断开。4.用定时器、计数器、比较指令等设计一个长时间控制电机启停的程序，如设置电机运行40分钟后停止20分钟，再运行40分钟后停止20分钟。依次循环。谢谢观看PLC应用技术项目教程6交通灯控制系统设计基础篇知识目标2掌握PLC编程基本原则、结构化程序设计基本方法1掌握交通灯系统的硬件组态、电气连接及故障排除能力目标2能够使用不同的方法进行程序设计1能够使用基本指令编写交通灯程序3掌握函数及函数块的编辑及调用项目六十字交通信号灯控制基础篇素质目标1培通过学习PLC编程，树立正确的技能观，努力提升自己的职业技能课堂思政1交通灯---遵纪守法、遵守交通秩序、做文明人项目六十字交通信号灯控制基础篇2通过实际的PLC项目编程实践，提高综合职业素养，树立社会主义职业精神3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目六十字交通信号灯控制基础篇项目背景在街道的十字交叉路口，为了确保交通秩序和行人安全，一般在每条道路口安装了交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过信号线的车辆继续通行，绿灯亮表示该条道路允许通行。部分道路还需要显示剩余时间。

遵守交通规则，做文明人控制分析根据项目设计要求，采用顺序功能图的设计方法中以转换为中心的顺序控制设计方法，主要采用置位/复位指令实现顺序控制的设计。但在本项目中，采用结构化程序设计的思路，由于东西方向和南北方向信号灯的运行情况相同，所以，两个方向的信号灯的运行采用同一个函数来实现，在主程序中两次调用该函数。在函数的设计中，由于遵循时间规则，因此可以采用比较指令或定时器指令来实现。控制分析控制系统时序图3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目六十字交通信号灯控制基础篇系统和时钟存储器函数（功能）、函数块（功能块）、全局数据块、背景数据块12函数、函数块函数块(FunctionBlock)是用户编写的子程序，简称为FB,部分旧版本称为功能块。调用函数块时，需要指定背景数据块，后者是函数块专用的存储区。CPU执行FB中的程序代码，将块的输入、输出参数和局部静态变量保存在背景数据块中，以便在后面的扫描周期访问它们。FB的典型应用是执行不能在一个扫描周期完成的操作。在调用FB时，自动打开对应的背景数据块，后者的变量可以供其他代码块使用。调用同一个函数块时使用不同的背景数据块，可以控制不同的对象。函数(Function)是用户编写的子程序，简称为FC，部分旧版本称为功能。它包含完成特定任务的代码和参数。FC和FB(函数块)有与调用它的块共享的输入参数和输出参数。执行完FC和FB后，返回调用它的代码块。函数是快速执行的代码块，可用于完成标准的和可重复使用的操作，例如算术运算。或完成技术功能，例如使用位逻辑运算的控制。全局数据块、背景数据块数据块(Datablock,DB)是用于存放执行代码块时所需的数据的数据区，与代码块不同，数据块没有指令，STEP7按变量生成的顺序自动地为数据块中的变量分配地址。有两种类型的数据块1)全局数据块存储供所有的代码块使用的数据，所有的OB、FB和FC都可以访问它们2)背景数据块存储的数据供特定的FB使用。背景数据块中保存的是对应的FB的输入、输出参数和局部静态变量。FB的临时数据(Temp)不是用背景数据块保存的。函数、函数块、全局数据块、背景数据块的关系

注意：S7-1200的某些指令(例如符合IEC标准的定时器和计数器指令)实际上是函数块，在调用它们时需要指定配套的背景数据块添加函数与函数块步骤双击“添加新块”命令。将打开“添加新块”对话框。单击“函数块(FB)”或“函数(FC)”按钮。输入新块的名称。输入新块的属性。要输入新块的其它属性，单击“其它信息”。将显示一个具有更多输入域的区域。输入所需的所有属性。若块在创建后并未打开，则选中“添加新对象并打开”复选框。单击“确定”，确认输入。系统和时钟存储器双击“设备和网络”的PLC，选择“常规”。选择“系统和时钟存储器”。依次勾选“系统存储器位”“时钟存储器位”。系统和时钟存储器

注意：其寄存器的地址可以更改，但不得与已使用的地址冲突3412项目背景及控制分析相关知识项目实施项目考核项目六十字交通信号灯控制基础篇I/O表数字输入数字输出序号名称代号地址序号名称代号地址1启动SB1I0.01东西红灯东西RQ0.02停止SB2I0.12东西绿灯东西YQ0.1

3东西黄灯东西GQ0.2

4南北红灯南北RQ0.3

5南北绿灯南北YQ0.4

6南北黄灯南北GQ0.5PLC接线原理图

方案一：使用FC实现交通灯

方案二：使用FB实现交通灯根据前面分析的函数与函数块的使用方式及注意事项，可以使用两种方案实现控制要求，即使用FC实现和FB实现，还可以使用顺序控制思想进行编写，使用顺序控制思想进行编写由各位同学自行编写调试。本课程介绍方案一和方案二使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写主函数（main）使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写主函数（main）

注意：FC中TIMERDB所连接数据块格式使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写DB数据块格式主函数（main）使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写红绿灯控制函数（FC）FC中块接口使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写红绿灯控制函数（FC）使用FC实现交通灯控制功能方案一梯形图编写红绿灯控制函数（FC）

观察程序段1中的定时器时间设置值，并分析其程序执行过程使用FB实现交通灯控制功能方案二梯形图编写主函数（main）使用FB实现交通灯控制功能方案二梯形图编写主函数（main）

注意：与使用FC实现比较，有哪些不同？使用FB实现交通灯控制功能方案二梯形图编写红绿灯控制函数块（FB）FB中块接口使用FB实现交通灯控制功能方案二梯形图编写红绿灯控制函数块（FB）使用FB实现交通灯控制功能方案二梯形图编写红绿灯控制函数块（FB）

注意：程序段1中定时器的背景数据块及设置值与FC的区别？交通灯工作任务考核表项目内容评分标准具体配分获得分值一、硬件设计（40分）PLC接线图（40分）输入电路（15分）

输入电路正确得15分

输出电路（15分）输出电路正确得15分

PLC供电电路（10分）

供电电路正确得10分

总

分

二、软件设计（50分）

1.程序流程图（10分）

动作描述准确（5分）每步动作描述准确得5分

逻辑关系清晰（5分）逻辑关系准确不混乱得5分

总

分

2.程序设计仿真效果（20分）

南北红灯、东西红灯（5分）

相应Q点正常逻辑点亮

南北绿灯、东西绿灯（10分）

相应Q点正常逻辑点亮

南北黄灯、东西黄灯（5分）

相应Q点正常逻辑点亮

总

分

3.实操效果（20分）绿灯功能正常（15分）能