可编程控制器应用技术课件 项目二 - 任务一 设计三相异步电机的正、反转控制电路

可编程控制器应用技术位逻辑指令的应用项目二位逻辑指令的应用西门子S7-1200PLC通过指令控制继电器、接触器、电机等低压电器，在工业生产中有着广泛的应用。从本项目开始，将重点介绍PLC的编程指令。在介绍PLC编程前，需首先介绍PLC的存储器和编址寻址方式，在此基础上，再介绍位逻辑指令的应用。项目导读了解西门子S7-1200PLC的存储器了解西门子S7-1200PLC的数据类型和地址格式掌握梯形图编程规则掌握西门子S7-1200PLC的基本位逻辑指令位逻辑指令的应用知识目标掌握PLC控制电机顺序启停的设计方法。能够运用位逻辑指令设计简单的PLC控制程序。技能目标通过了解PLC的编程规则，树立正确的技能观，努力提升自己的职业技能。通过学习继电器控制和逻辑表达式向梯形图的转换，理解事物之间的联系是普遍存在的，学会用类比的方法进行知识的迁移素质目标项目二初设计三相异步电机的正、反转控制电路任务一设计电机的顺序启动逆序停止控制系统任务二任务三设计故障报警指示灯信号控制系统任务四设计四组抢答器请设计三相异步电机的正、反转控制电路。控制要求如下：在停止状态下，按下正转启动按钮，三相异步电机正转，此时禁止电机反转；按下反转启动按钮，三相异步电机反转，此时禁止电机正转；在任何时候按下停止按钮，电机立即停止。任务描述任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路三相异步电机正、反转控制电路如有图所示：在电机正转的控制电路中，增加了KM2和SB3的常闭触点，而在电机反转的控制电路中，增加了KM1和SB2的常闭触点，形成了相互制约的电路，称为互锁电路。该电路在任何时候只能允许一个接触器通电工作，避免了电机同时正转和反转。提示三相异步电机的正、反转控制电路任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路（1）分析三相异步电机的正、反转控制电路工作过程（2）根据三相异步电机的正、反转控制电路的工作过程，完成I/O地址分配（3）根据I/O地址分配表，绘制三相异步电机的正、反转控制电路的硬件接线图，并完成接线（4）根据I/O地址分配表，绘制三相异步电机的正、反转控制电路的硬件接线图，并完成接线（5）将梯形图程序下载到PLC中，改变SB1、SB2和SB3的状态，观察三相异步电机的工作状态任务分析一、西门子S7-1200PLC的存储器任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路010203装载存储器：装载存储器是非易失性存储器，主要用于存储用户程序、数据和组态。该存储器位于存储卡（如果存在）或CPU中，能够在断电后继续保持。项目下载后，首先会存储在装载存储器中S7-1200PLC提供了3个基本存储区域工作存储器：工作存储器是易失性存储器，该存储器在断电后将丢失数据，而在恢复供电时由CPU恢复数据。在执行用户程序时，CPU会将一些项目内容（如组织块、函数块、数据块等）从装载存储器复制到工作存储器。系统存储器：系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件。系统存储器划分为若干个地址区，设计程序时可以在相应的地址区内直接寻址。常用的系统存储器包括输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、数据块、局部变量存储器、定时器、计数器等

一、西门子S7-1200PLC的存储器任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路系统存储器（1）输入映像寄存器（I）：输入映像寄存器的每个位对应一个数字量输入点，在输入采样阶段，CPU对输入点进行采样，并将采样值存放在输入映像寄存器中，在本扫描周期结束之前都不再改变输入映像寄存器的值，直到下一个扫描周期进行更新（2）输出映像寄存器（Q）：输出映像寄存器的每个位对应一个数字量输出点，在输出刷新阶段，CPU将输出映像寄存器的数据传送至输出模块，再由输出模块驱动外部负载（3）位存储器（M）：也称内部线圈，用来存放中间操作状态或其他相关的数据。位存储器一般以位为单位存取，也可以以字节、字、双字为单位存取（4）数据块（DB）:在程序执行过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据，它主要分为全局数据块和背景数据块两类

一、西门子S7-1200PLC的存储器系统存储器（5）局部变量寄存器（L）:局部变量寄存器与全局数据块相似，都是作为中间变量的存储空间。主要区别在于全局数据块是全局有效的，而局部变量只在本单元有效。（6）定时器（T）：PLC的定时器是模拟继电器控制系统中的时间继电器，其定时值由程序赋予，用定时器地址来存取当前值和定时器的状态值。（7）计数器（C）：PLC的计数器是用来累计其输入端脉冲由低到高（上升沿）的次数，当计数值达到由程序设置的数值时，执行特定功能。任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

一、西门子S7-1200PLC的存储器时间继电器是指在感受外界信号后，经过一段时间才能执行某个动作的继电器。时间继电器按照延时方式不同，可分为通电延时继电器和断电延时继电器两类。通电延时继电器接收输入信号后，延迟一定的时间，输出信号才发生变化。当输入信号消失后，输出瞬间复原，其图形及文字符号如下图断电延时继电器接收输入信号时，瞬时产生相应的输出信号。当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原，其图形及文字符号如下图任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

二、PLC的数据类型和地址格式数据类型符号位数取值范围举例位Bool10、10、1、TRUE、FALSE字节Byte80～25516#01、2#00011110字Word160～

16#0100、123双字DWord320～

16#12AB、

字符Char8ASCII码16#00～16#7F‘a’、CHRA#‘A’双字符WChar16UNICODE码16#0000～16#7FFF‘中’、WCHAR#‘国’整数Int16−

～

−12、23双整数DInt32−

～

−122345、12345无符号整数UInt160～

16#123、32无符号双整数UDInt320～

16#12FED、536325浮点数Real32−

～−

0.0

～

0.1、−0.05时间Time32T#-24d_20h_31m_23s_648ms～T#24d_20h_31m_23s_647msT#−2d_2h_2m、T#30ms日期Date16D#1990-1-1～D#2169-06-06D#2021-01-01基本数据类型S7-1200PLC的数据类型主要用来描述数据的长度和属性。常见的数据类型包括基本数据类型、复杂数据类型和PLC数据类型，其中最常用的是基本数据类型数据类型1任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

二、PLC的数据类型和地址格式S7-1200PLC通过访问存储器地址来存取数据。根据数据类型的不同，其存储器的地址格式也不同，如位地址、字节地址、字地址、双字地址等格式。地址格式2任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

二、PLC的数据类型和地址格式位地址

位数据的值为“0”或“1”，其存储地址称为位地址。位地址由区域标识符、字节地址和位地址组成，格式为Ax.y。例如，如下图所示，位地址I4.5中，I（输入映像寄存器）为存储器的区域标识符，4为字节地址，5为位地址，字节地址4与位地址5之间用点号“.”隔开，MSB和LSB分别指字节中的最高位和最低位。任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

二、PLC的数据类型和地址格式字节地址格式：字节数据是由8位二进制数组成的，其存储地址称为字节地址。字节地址由区域标识符、字节标识B和字节地址组成，格式为ABy字地址格式：相邻两个字节组成一个字数据，其存储地址称为字地址。字地址由区域标识符、字标识W和起始字节地址组成，格式为AWy双字地址格式：相邻两个字节组成一个双字，其存储地址称为双字地址。双字地址由区域标识符、双字标识D和起始字节地址组成，格式为ADy2345其他地址格式：除位地址、字节地址、字地址和双字地址格式外，在S7-1200PLC中还包括定时器存储器（T）、计数器存储器（C）、数据块（DB）等特殊地址格式。这些地址由区域标识符A和元件号y组成，其格式为Ay。例如，定时器T24中，T（定时器）为区域标识符，24为定时器号任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

三、梯形图编程规则

梯形图是S7-1200PLC编程中使用最多的语言，它与传统控制系统（继电器-接触器控制系统）的电路图相似，具有直观易懂的优点。

在梯形图中，程序由一个或多个程序段构成，每个程序段由左、右两条垂直线之间的触点、线圈和功能块有序组合而成。

如下图所示，在梯形图程序中，左、右垂直线称为左、右母线，触点表示逻辑输入条件，如开关、按钮和寄存器等；线圈通常表示逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、接触器、电磁阀和寄存器输出等；功能块包括定时器、计数器及数学运算等。S7-1200PLC的梯形图程序任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路

三、梯形图编程规则任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路规则（4）同一个编号的线圈不能多次使用。（3）触点不能放在线圈的右侧，且不能与右母线直接相连。（1）梯形图常采用程序段结构。（2）梯形图必须遵循顺序执行的原则，即从左到右、从上到下执行，每行都是从左母线开始，到右母线结束。用梯形图编写程序时，应遵循的规则

四、基本触点指令和线圈指令任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路位逻辑指令属于基本逻辑控制指令，是专门针对位逻辑量进行处理的指令。它包括触点指令、输出指令、置位/复位指令等。本任务介绍触点指令中的基本触点指令、输出指令中的基本输出指令、与指令和或指令，其他指令将在后面的任务中介绍。

四、基本触点指令和线圈指令任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路基本触点指令名称梯形图符号功

能操作数常开触点操作数（指定位）的状态为“1”（ON）时闭合，状态为“0”（OFF）时断开I、Q、M、L、T、C常闭触点操作数的状态为“1”（ON）时断开，状态为“0”（OFF）时闭合取反对逻辑运算结果（RLO）的信号状态进行取反；输入端（左端）为“1”时，输出端（右端）为“0”；输入端（左端）为“0”时，输出端（右端）为“1”无梯形图中的基本触点指令包括常开触点指令、常闭触点指令和取反指令3类，如下表。注：取反指令没有操作数

四、基本触点指令和线圈指令任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路基本输出指令基本输出指令包括线圈（赋值）指令和反向输出线圈（赋值取反）指令两类，如下表名称梯形图符号功

能操作数线圈线圈输入端接通时，操作数的状态为“1”；线圈输入端断开时，操作数的状态为“0”Q、M、L反向输出线圈线圈输入端接通时，操作数的状态为“0”；线圈输入端断开时，操作数的状态为“1”

四、基本触点指令和线圈指令任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路例1请分析右图所示梯形图中Q0.0～Q0.3的状态I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.30011111000解答

四、基本触点指令和线圈指令任务一：设计三相异步电机的正、反转控制电路例2现有一台水泵，请用梯形图设计该水泵