《西门子S7-1200PLC应用项目教程》课件-项目2基于起保停电路的典型三相异步电动机控制

基于起保停电路的

典型三相异步电动机控制项目二目录CONTNETS

任务2.1PLC对三相异步电动机的自锁控制任务2.2PLC对三相异步电动机的正反转控制

任务2.3PLC对三相异步电动机的顺序启停控制

PLC对三相异步电动机的自锁控制2.11任务描述2知识链接3任务实施01PARTONE任务描述

任务描述在自动产线上传感器检测到产品经过传送带在进入1号工位时（或人为按下起动按钮）时三相异步电机正转启动，保持运行状态至工位2，当工位2的传感器检测到产品（或者人为按下停止按钮）时，传送带停止运行。02PARTTWO知识链接2.1.1S7-1200的存储区S7-1200的CPU提供了各种专用存储区，其中包括输入(I)、输出(Q)和位存储器(M)、临时存储器（L）、数据块（DB）。存储区所有代码块可以无限制地访问输入I、输出Q、位存储器M。S7-1200的存储区1.存储区的介绍2.1.1S7-1200的存储区过程映像输入区（I）：CPU仅在每个扫描周期的循环OB执行之前对外围（物理）输入点进行采样，并将这些值写入到输入过程映像图7-1FR8210结构示意图过程映像输出区（Q）：CPU将存储在输出过程映像中的值复制到物理输出点。过程数据块存储区(DB)：可在用户程序中加入DB以存储代码块的数据。临时存储器区（L）：只要调用代码块，CPU的操作系统就会分配要在执行块期间使用的临时或本地存储器(L)。位存储区（M）：针对控制继电器及数据的位存储区（M存储器）用于存储操作的中间状态或其它控制信息。1.存储区的介绍（1）作为通用中间继电器的使用注意：通用中间继电器M既不直接接收外部输入信号，也不直接驱动外接负载，它只是作为程序处理的中间环节，起到桥梁的作用。2.M存储器的使用2.1.1S7-1200的存储区（2）作为系统和时钟存储器的特殊标志位使用系统存储器位地址功能M1.0首次循环（FirstScan）M1.1诊断状态已更改（DiagStatusUpdate）M1.2始终为1（高电平）（AlwaysTRUE）M1.3始终为0（低电平）（AlwaysFALSE）表2-1系统存储器默认地址及功能时钟存储器位地址功能M0.010Hz时钟（Clock_10Hz）M0.15Hz时钟（Clock_5Hz）M0.22.5Hz时钟（Clock_2.5Hz）M0.32Hz时钟（Clock_2Hz）M0.41.25Hz时钟（Clock_1.25Hz）M0.51Hz时钟（Clock_1Hz）M0.30.325Hz时钟（Clock_0.325Hz）M0.70.5Hz时钟（Clock_0.5Hz）表2-2时钟存储器默认地址及功能2.1.1S7-1200的存储区如果要在编写梯形图时使用，需要启动系统和时钟存储器字节。具体步骤如下：在“项目树”中，双击“设备组态”，打开“常规属性”界面，单击“系统和时钟存储器”标签，根据需要勾选“启用系统存储器字节”或“启用时钟存储器字节”，如图所示。3.系统时钟设置方法2.1.1S7-1200的存储区2.1.2位逻辑指令

位逻辑指令为西门子PLC1200最常用的基本指令，由触点、线圈、功能块组成1.常开触点与常闭触点常开触点是指其初始状态为“0”（False）是断开的，当有脉冲通过时，位状态置“1”（Ture）闭合。常闭触点是指其初始状态为“1”（Ture）是闭合的，当有脉冲通过时，位状态置“0”（False）断开。常开常闭触点可处理的操作数为I、Q、M、D、L或常量。在编程时触点可以无数次使用但不能放在梯形图逻辑行的最后，两个触点可以串联也可以并联使用，两个触点串联进行逻辑“与”运算，两个触点并联进行逻辑“或”的运算，如图2-6所示。图2-6常开触点和常闭触点2.1.2位逻辑指令2.线圈输出与取反线圈输出指令

线圈输出指令又称输出指令或赋值指令，其功能是将逻辑运算结果(RLO)写入指定存储单元，从而使线圈驱动的对应触点闭合或者断开，以此驱动相应输出点的负载，如图2-7所示。

取反线圈输出指令又称赋值取反指令，其功能是有脉冲信号流经取反线圈时，其输出位状态为“0”，常开触点断开，反之其输出状态为“1”,常开触点闭合,如图2-8所示。图2-7线圈输出图2-8取反线圈输出2.1.2位逻辑指令2.1.2位逻辑指令3.取反指令

取反指令是指如果没有能流流入NOT触点，则会有能流流出；如果有能流流入NOT触点，则没有能流流出前面的触点置“1”，后面的触点就置“0”，前面的触点置“0”后面的触点则置“1”取反指令输出取反线圈输出2.1.2位逻辑指令4.梯形图设计（软化法）及规则

对于继电器控制电路，利用电气符号和PLC位逻辑指令中的触点线圈和功能块的相似属性将传统的继电器电路按照输入输出量、时间继电器、中间继电器和具有保护功能继电器的状态转化成对应的位逻辑指令，或者PLC内部的定时器和辅助继电器元件等，而构成梯形图的方法称之为继电器电路结构的梯形图设计法，简称软化法。2.3梯形图设计

将控制电路进行横放并对应继电器开关量和触点之间的属性，将低压电器图形符号“软化”成PLC常开常闭触点及输出线圈03PARTTHREE任务实施1.工作流程分析

根据任务描述，运行过程的本质是三相异步电机的自锁控制，其实就是PLC编程中形成固定搭配的“起保停”电路，该电路在PLC编程中经常使用。2.控制要求（1）按下起动按钮，三相异步电动机连续正转；（2）按下停止按钮，三相异步电动机停止运行。(a）工作流程图

(b）三相异步电动机自锁控制电路原理图3.设备I/O分配表输入(I)输出(Q)设备符号地址设备符号地址起动按钮SB0I0.0接触器线圈KMQ0.0停止按钮SB1I0.1

热继电器FRI0.2

I/O分配表4.设备接线图设备接线图5.项目配置与组态►创建设备组态1.创建工程项目

双击桌面图标

进入博途界面5.项目配置与组态►创建设备组态（2）在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“三相异步电动机自锁控制”，选择项目保存路径，单击“创建”按钮，创建项目完成。5.项目配置与组态►创建设备组态（3）添加新设备。在Portal视图中选择“打开项目视图”，如图2-19所示。在项目树中打开“三相异步电动机自锁控制”的下级菜单，然后单击“添加新设备”选项，在打开的“添加新设备”窗口中单击“控制器”按钮，在中间的目录树中，依次单击“SIMATICS7-1200”→“CPU”→“CPU1212CAC/DC/RLY”各选项前面的下拉按钮，或依次双击选项名称“SIMATICS7-1200”→“CPU”→“CPU1212CAC/DC/RLY”，再打开6ES7214-1AG40-0XB0,单击窗口右下角的“添加”按钮，添加新设备完成。5.项目配置与组态►创建设备组态打开项目视图5.项目配置与组态►创建设备组态添加设备注意：在添加新设备时，可根据实际的PLC型号进行设备型号和版本的选择。5.项目配置与组态►PLC变量表在项目树中，依次双击“PLC_1”→“PLC变量”→“添加新变量表”，生成“变量表_1[0]”。选中“变量表_1[0]”并单击鼠标右键，选择重命名，将变量表命名为“任务一变量表”，修改完成后，双击“任务一变量表”重命名变量表5.项目配置与组态根据I/O分配表编辑变量表5.项目配置与组态6.程序编写在项目树中，依次双击“PLC_1”→“程序块”→“Main[OB1]”，打开程序编辑器在程序编辑区根据控制要求编写梯形图三相异步电动机自锁（起保停）控制梯形图►OB块

程序16.程序编写►仿真运行（1）单击菜单栏下方的“启动仿真”6.程序编写►仿真运行（2）单击仿真界面的“RUN”,启动仿真PLC，并单击“启用监视”，检察项目树将各参数是否正常6.程序编写►仿真运行（3）仿真成功后将设备组态及梯形图程序编译后下载到CPU中，启动CPU,将CPU切换至RUN模式。PLC对三相异步电动机的正反转控制2.21任务描述2知识链接3任务实施4拓展应用01PARTONE任务描述1.任务描述在生产线上，传感器1检测到产品进入工位1后进行加工，完成之后按下启动按钮1进入工位2，传感器2检测到产品后停止传送带，完成工位2加工后按下启动按钮2再返回工位1进行加工，途中按下停止按钮可停在任何位置。02PARTTWO知识链接2.2.1置位复位指令及触发器S（SET，置位指令）指令，将指定的位操作数设置为“1”，并保持该状态；R（RESET，复位指令）指令，将指定的位操作数复位为“0”，并保持该状态；

如果同一个操作数的S和R指令前的RLO结果均是“0”，则指定的操作数状态将保持不变，置位指令和复位指令最主要的特点就是具有保持功能►1.S和R（置位、复位）指令需要注意的是在程序中同时使用S和R的时候，对于同一个操作数,哪条指令在后哪条指令的优先级更高2.2.1置位复位指令及触发器SET_BF指令主要是针对多个连续的位进行置位，使用的时候需要指定多个连续在一起的位进行置位操作，同时需要指定置位的个数；REST_BF指令主要是针对多个连续的位进行复位，使用的时候需要指定多个连续在一起的位进行复位操作，同时需要指定复位的个数►2.SET_BF和RESET_BF（置位域、复位域）指令2.2.1置位复位指令及触发器

SR和RS（置位/复位触发器和复位/置位触发器）置位/复位触发器(SR)，也称为复位优先触发器；S输入端和R输入端，如果S=1,R=1时，执行R动作，也就是对操作数执行复位操作；Q的状态由R决定。复位/置位触发器(RS)，也称为置位优先触发器；R输入端和S输入端，如果R=1,S=1,执行S动作，也就是对操作数自行置位操作；Q的状态由S决定；为了便于理解，可以认为SR和RS指令优先级是谁的图形符号中带1，谁优先►3.触发器指令上图中当M11.0和M10.0同时置“1”时，最终会执行复位，M8.0输出为“0”。当M12.0和M13.0同时置“1”时，最终会执行置位，M9.0输出为“1”。2.2.2上升沿和下降沿指令►1.上升沿和下降沿指令扫描操作数的信号上升沿扫描操作数的信号下降沿图

上升沿使用当I0.0的状态从“0”变为“1”的时候，Q0.0接通一个扫描周期，M10.0用于存存储I0.0的上一个扫描状态。上升沿/下降沿置位操作数指令应用2.2.2上升沿和下降沿指令[例2-2]

某流水线其中一级的传送带上有一台主电机正常工作，当主电机发生故障时立即切断主电动机的电源，同时报警器工作。PLC控制程序如何进行设计。例题2-22.2.2上升沿和下降沿指令►2.在信号上升沿/下降沿置位操作数指令在信号上升沿置位操作数在信号下降沿置位操作数2.2.2上升沿和下降沿指令►2.在信号上升沿/下降沿置位操作数指令

程序段1中当进入线圈的能流中，线圈Q2.0输入的信号状态从“0”更改为“1”（信号上升沿），则将Q2.0置位一个程序周期。在其它任何情况下，Q2.0的信号状态均为“0”。程序段2中当进入线圈的能流从“1”变为“0”时，线圈Q3.0输入的信号状态从“1”更改为“0”（信号下降沿），则将Q3.0置位一个程序周期。在其它任何情况下，Q3.0的信号状态均为“0”。上升沿/下降沿置位操作数指令应用2.2.2上升沿和下降沿指令►3.扫描RLO的信号上升沿/下降沿指令扫描RLO的信号上升沿指令扫描RLO的信号下降沿指令2.2.2上升沿和下降沿指令程序段1中先前查询的RLO保存在边沿存储位M2.0中。如果检测到RLO的信号状态从“0”变为“1”，则置位Q2.0。程序段2中先前查询的RLO保存在边沿存储位M3.0中。如果检测到RLO的信号状态从“1”变为“0”，则置位Q3.0。扫描RLO的信号上升沿/下降沿指令应用►3.扫描RLO的信号上升沿/下降沿指令2.2.3梯形图经验设计法1.根据工艺分析得出控制模块2.功能及端口定义3.控制模块梯形图程序设计4.组合为系统梯形图程序03PARTTHREE任务实施1.工作流程分析根据任务描述，这个运行过程的本质是三相异步电机的正反转控制。在进行PLC程序设计的时候为了保证设备运行的可靠性，不光在外部接线中要进行接触器互锁，在程序中也要进行软元件的互锁设计2.控制要求控制要求：（1）按下起动按钮1，三相异步电动机正转；

（2）按下启动按钮2，三相异步电动机反转；

（3）按下停止按钮，电动机停止。3.流程图工作流程图

三相异步电动机接触器互锁控制电路原理图3.设备I/O分配表输入(I)输出(Q)设备符号地址设备符号地址正转起动按钮SB1I0.0正转控制接触器KM1Q0.0反转起动按钮SB2I0.1反转控制接触器KM2Q0.1停止按钮SB3I0.2

热继电器FRI0.3

设备及I/O分配图4.外部接线图外部接线图5.项目配置与组态►创建设备组态1.创建工程项目

双击桌面图标

进入博途界面5.项目配置与组态►创建设备组态（2）在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“三相异步电动机正反转控制”，选择项目保存路径，单击“创建”按钮，创建项目完成。5.项目配置与组态►创建设备组态（3）添加新设备。在Portal视图中选择“打开项目视图”，在项目树中打开“三相异步电动机正反转控制”的下级菜单，然后单击“添加新设备”选项，在打开的“添加新设备”窗口中单击“控制器”按钮，在中间的目录树中，依次单击“SIMATICS7-1200”→“CPU”→“CPU1212CAC/DC/RLY”各选项前面的下拉按钮，或依次双击选项名称“SIMATICS7-1200”→“CPU”→“CPU1212CAC/DC/RLY”，再打开6ES7214-1AG40-0XB0,单击窗口右下角的“添加”按钮，添加新设备完成。5.项目配置与组态►创建设备组态打开项目视图5.项目配置与组态►创建设备组态添加设备注意：在添加新设备时，可根据实际的PLC型号进行设备型号和版本的选择。5.项目配置与组态►PLC变量表在项目树中，依次双击“PLC_1”→“PLC变量”→“添加新变量表”，生成“变量表_1[0]”。选中“变量表_1[0]”并单击鼠标右键，选择重命名，将变量表命名为“任务一变量表”，修改完成后，双击“任务一变量表”5.项目配置与组态►变量表5.程序编写►OB块

程序1在项目树中，依次双击“PLC_1”→“程序块”→“Main[OB1]”，打开程序编辑器在程序编辑区根据控制要求编写梯形图基于起保停电路正反转控制梯形图6.程序编写►OB块2

基于置复位指令的正反转控制梯形图一般来说，经验设计法是根据程序员编写程序的思路不同，使用的指令方法就有区别，除了基于起保停的程序可以设计三相异步电动机正反转之外，还可以使用置位、复位指令来设计三相异步电动机的正反转控制6.程序编写►OB块2

基于置复位指令的正反转控制梯形图基于置复位指令的正反转控制梯形图6.程序编写►仿真运行（1）单击菜单栏下方的“启动仿真”6.程序编写►仿真运行（2）单击仿真界面的“RUN”,启动仿真PLC，并单击“启用监视”，检察项目树将各参数是否正常6.程序编写►仿真运行（3）仿真成功后将设备组态及梯形图程序编译后下载到CPU中，启动CPU,将CPU切换至RUN模式。PLC对三相异步电动机的的顺序启停控制2.31任务描述2知识链接3任务实施4拓展应用01PARTONE任务描述1.任务描述检测工位检测完毕之后，传送带运行大约5s，起动横向传送带将产品送入包装线进行包装。可以将任务提炼为三相异步电动机的顺序启动控制电路进行PLC控制设计。02PARTTWO知识链接2.3.1定时器►1.脉冲定时器（TP）脉冲定时器简单来说就是触发一次就可以计时

当I0.0闭合置“1”，输入IN端的RLO从“0”变成“1”，定时器启动，此时输出Q也置“1”，开始输出脉冲，当ET达到预设值PT时，输出端 Q置“0”。在脉冲输出期间，如果未达到预设值就断开I0.0，IN端能流消失，不影响脉冲的输出。达到预设值后如果输入IN有端始终置“1”，则定时器定时且保持当前定时值，如果输入IN端置“0”，则定时器定时时间清零。(a）脉冲定时器梯形图

（b）时序图►1.脉冲定时器（TP）2.3.1定时器2.3.1定时器►1.脉冲定时器（TP）[例2-3]按下起动按钮SB1(I2.0)，三相异步电动机(Q2.0)启动运行，运行5S后自动停止。2.3.1定时器►2.接通延时定时器（TON）TON定时器在预设的延时过后将输出Q设置为ON2.3.1定时器►2.接通延时定时器（TON）

当输入端IN的RLO由“0”变置“1”，启动定时器指令，随之预设值PT开始计时。达到或超出预设值之后，输出Q端的信号状态置“1”，只要启动输入IN端始终置“1”，输出Q端就保持置“1”。输入端IN由“1”变“0”时，输出Q端复位置“0”。当输入IN端再次检测到新的信号时，定时器功能将再次启动。定时器在从T#0s开始以升序递增到预设值期间，只要输入IN端信号消失，输出线圈就复位（a）脉冲定时器梯形图（b）时序图2.3.1定时器►2.接通延时定时器（TON）[例2-4]按下启动按钮SB1(I2.0)，三相异步电动机(Q2.0)启动运行，运行5S后自动停止2.3.1定时器►2.接通延时定时器（TON）[例2-5]按下起动按钮SB1(I0.0)，指示灯HL1(Q0.0)和HL2(Q0.1)间隔1s循环闪烁,按下急停按钮SB2(I0.1)，闪烁停止。程序段1（急停）2.3.1定时器►2.接通延时定时器（TON）[例2-5]按下起动按钮SB1(I0.0)，指示灯HL1(Q0.0)和HL2(Q0.1)间隔1s循环闪烁,按下急停按钮SB2(I0.1)，闪烁停止。程序段2（循环闪烁）2.3.1定时器►3.断延时定时器（TOF）关断延时定时器在预设的延时PT过后将输出Q重置为OFF。2.3.1定时器

当输入IN端的RLO由“0”置“1”时，将置位Q端输出置“1”，当输入IN端的信号状态变回“0”时，预设的时间PT开始计时，只要PT持续时间仍在计时，输出Q端就保持置位，持续时间PT计时结束后，将输出Q复位置“0”。如果输入IN端的信号在未达到预设值PT前又变为“1”，输出Q端的信号状态仍将为“1”。当输入端IN信号消失，定时器在从T#0s开始以升序递增到预设值后结束，输出端Q置“0”。只要输入IN端信号再次置“1”，输出ET就复位►3.断延时定时器（TOF）2.3.1定时器[例2-6]按下启动按钮SB1(I0.0)电机(Q0.0)和风扇(Q0.1)同时运行，按下停止按钮SB2(I0.1)，电机即刻停止，5S后风扇再停止运行►3.断延时定时器（TOF）2.3.1定时器►4.保持型接通延时定时器（TONR）定时器在预设的延时过后将输出Q设置为ON。2.3.1定时器

在使用R输入重置经过的时间之前，会跨越多个定时时段一直累加经过的时间。当输入IN端置“1”，定时器开始计时，当输入IN端置“0”，定时器停止并保持当前的计时值，当输入端继续由“0”置“1”，定时器在上一次计数值的基础上继续计时，达到预设值后输出端Q状态置“1”，当复位“R”端置“1”时，定时器被复位►4.保持型接通延时定时器（TONR）03PARTTHREE任务实施1.工作流程分析按照任务要求有时候传送带在检测工位检测完毕之后，确认检测结果就会启动另一传送带将产品送入包装线进行包装2.控制要求控制要求（1）按下SB1，电动机M1连续运转。

（2）M1运转5s后，M2自行起动连续运转。

（3）按下按钮SB2,电动机M1和M2同时停止运转。

（4）FR1和FR2动作时，M1和M2停止运转。3.流程图工作流程图

三相异步电动机接触器互锁控制电路原理图4.设备I/O分配如表输入(I)输出(Q)设备符号地址设备符号地址起动按钮SB1I0.0电机1交流接触器KM1Q0.0停止按钮SB2I0.1电机2交流接触器KM2Q0.1热继电器1FR1I0.2

热继电器2FR2I0.3