林小宁_《可编程控制器应用技术》模块2任务2-1_图文

电动机作为自动控制中最常用的设备之一, 在电气控制系统中起着举足轻重的作用,为使 在电动机的启动、调速、制动等方面控制得更 加准确可靠,构建复杂控制系统时常采用PLC来 实现对电动机的控制。

学习目标
通过3项与电动机控制相关任务的实施,达到熟悉梯形图的编程 规则、掌握基本逻辑指令的应用、进一步掌握PLC的接线方法,能够 熟练运用编程软件进行联机调试;了解经验设计法的一般步骤、了 解联锁控制的意义并掌握PLC联锁控制的设计要点、掌握堆栈操作指 令的应用;掌握定时器的种类及基本用法;掌握定时器常见的基本 应用电路、掌握复位/置位指令、边沿触发指令的用法。 任务2-1 三相异步电动机连续控制 任务2-2 三相异步电动机正反转控制 任务2-3 S7-200三相异步电动机Y-?降压启动控制

任务2-1 三相异步电动机连续控制

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务目标

(1)熟悉梯形图的编程规则。 (2)掌握基本逻辑指令的应用。 (3)进一步掌握PLC的接线方法,能够熟练运用编程 软件STEP 7-Micro/WIN对三相异步电动机连续控制系 统进行联机调试。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

S7-200系列PLC具有丰富的指令集,按功能可分为基本逻辑指 令、算术与逻辑指令、数据处理指令、程序控制指令以及集成功 能指令5部分。其中前4部分是编写PLC基本应用程序经常用到的, 称为基本指令,最后一部分是PLC完成复杂的功能控制所需要的, 称为功能指令。 指令是程序的最小独立单位,用户程序是由若干条顺序排列 的指令构成。对于各种编程语言(如梯形图和语句表),尽管其 表达形式不同,但表示的内容是相同或类似的。 基本逻辑指令是PLC中应用最多的指令,是构成基本逻辑运算 功能指令的集合,包括基本位操作、取非和空操作、置位/复位、 边沿触发、逻辑堆栈、定时、计数、比较等逻辑指令。从梯形图 指令的角度来讲,这些指令可分为触点指令和线圈指令两大类。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

1.触点指令 触点指令用来是提取触点状态或触点之间逻辑关系的指令集。 触点分为常开(动合)触点和常闭(动断)触点两种形式。在梯 形图中,触点之间可以自由地以串联或并联的形式存在。 触点指令代表CPU对存储器的读操作,常开触点和存储器的位 状态一致,常闭触点和存储器的位状态相反。常开触点对应的存 储器地址位为1状态时,触点闭合,常闭触点对应的存储器地址位 为0状态,触点闭合。用户程序中同一触点可以多次使用。S7200PLC部分触点指令的格式及功能下表所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

1.触点指令

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

1.触点指令 说明:
? 语句表程序的触点指令由操作码和操作数组成。在语句表

程序中,控制逻辑的执行通过CPU中的一个逻辑堆栈来实现, 这个堆栈有九层深度,每层只有一位宽度。语句表程序的触 点指令运算全部都在栈顶进行。 ? 表中操作数bit寻址寄存器I、Q、M、SM、T、C、V、S、L的 位值。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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2.线圈指令 线圈指令是用来表达一段程序的运行结果的指令集。线圈指 令包括普通线圈指令、置位及复位线圈指令、立即线圈指令等。 线圈指令代表CPU对存储器的写操作,若线圈左侧的逻辑运算 结果为“1”,则表示能流能够到达线圈,CPU将该线圈所对应的存 储器的位置“1”;若线圈左侧的逻辑运算结果为“0”,则表示能 流不能够到达线圈,CPU将该线圈所对应的存储器的位写入“0”, 在同一程序中,同一线圈一般只能使用一次。S7-200PLC普通线圈 指令的格式及功能如下表所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

2.线圈指令

说明:
? 线圈指令的操作数bit寻址寄存器I、Q、M、SM、T、C、V、

S、L的位值。 ? 线圈指令对同一元件(操作数)一般只能使用一次。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 1)LD、LDN和 = 指令 LD(Load):装载指令,用于常开触点与起始母线的连接。 每一个以常开触点开始的逻辑行(或电路块)均使用这一指令。 LDN(Load Not):装载指令,用于常闭触点与起始母线的连 接。每一个以常闭触点开始的逻辑行(或电路块)均使用这一指 令。 =(Out):线圈驱动指令,用于驱动各类继电器的线圈。 LD、LDN、= 指令的使用方法如图所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 1)LD、LDN和 = 指令

说明: 1)LD与LDN指令既可用于与起始母线相接的触点,也可与OLD、 ALD指令配合,用于分支电路的起点。 2)= 指令是驱动线圈的指令。用于驱动各类继电器线圈,但 梯形图中不应出现输入继电器的线圈。 3)并行的=指令可以使用任意次,但不能串联使用。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 2)A和AN指令 A(And):与操作指令,用于单个常开触点与前面的触点 (或电路块)的串联连接。 AN(And Not):与操作指令,用于单个常闭触点与前面的触 点(或电路块)的串联连接。 A、AN指令的使用方法如图所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 2)A和AN指令

说明: A和AN指令用于单个触点与前面的触点(或电路块)的串联 (此时不能用LD、LDN指令),串联触点的次数不限,即该指令可 多次重复使用。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 3)O和ON指令 O(Or):或操作指令,用于单个常开触点与上面的触点(或 电路块)的并联连接。 ON(Or Not):或操作指令,用于单个常闭触点与上面的触 点(或电路块)的并联连接。O、ON指令的使用方法如图所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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3.触点及线圈指令的使用 3)O和ON指令

说明: 1)O、ON是用于将单个触点与上面的触点(或电路块)并联 连接的指令。 2)O和ON指令引起的并联是从O和ON一直并联到前面最近的母 线上,并联的数量不受限制。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 梯形图直观易懂,与继电器控制电路图相近,很容易为电气 技术人员所掌握,是应用最多的一种编程语言。尽管梯形图与继 电器控制电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面是 相类似的,但它们又有很多不同之处。梯形图具有自己的特点及 设计规则。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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4.梯形图的特点与编程规则 (1)梯形图的特点 1)梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线 圈为一个逻辑行,即一层阶梯。每一逻辑行起于左母线,然后是 触点的连接,最后终止于继电器线圈及右母线(有些PLC右母线可 省略,如S7-200PLC)。 在S7-200PLC的编程软件STEP 7-Micro/WIN中,一个或几个逻 辑行构成一个网络,用NETWORK***表示,NETWORK为网络段,后面 的***是网络段序号。为了使程序易读,可以在NETWORK后面输入 程序标题或注释,但不参与程序执行。 注意:左母线与线圈之间一定要有触点,而线圈与右母线之 间则不能有任何触点。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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4.梯形图的特点与编程规则 (1)梯形图的特点 2)梯形图中的继电器不是物理继电器,每个继电器均为存储 器中的一位,因此称为“软继电器”。当存储器相应位的状态为 “1”,表示该继电器线圈得电,其动合触点闭合或动断触点断开。 也就是说,线圈通常代表逻辑“输出”结果,如指示灯、接触器、 中间继电器、电磁阀等。 对S7-200系列PLC来说,还有一种输出“盒”(也称为功能框 或电路块或指令盒),它代表附加指令,如定时器、计数器、移 位寄存器以及各种数学运算等功能指令。 所以说梯形图中的线圈是广义的,它只代表逻辑“输出”结 果。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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4.梯形图的特点与编程规则 (1)梯形图的特点 3)梯形图是PLC形象化的编程手段,梯形图两端的母线并非 实际电源的两端。因此,梯形图中流过的电流也不是实际的物理 电流,而是“概念”电流,也称为“能流/使能”,是用户程序执 行过程中满足输出条件的形象表示方式。 梯形图中,能流只能从左到右流动,层次改变只能先上后下。 PLC总是按照梯形图排列的先后顺序(从上到下、从左到右)逐一 处理。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 (1)梯形图的特点 4)一般情况下,在梯形图中某个编号继电器线圈只能出现一 次,而继电器触点(动合或动断)可无限次引用。 如果在同一程序中,同一继电器的线圈使用了两次或多次, 则称为“双线圈输出”。对于“双线圈输出”,有些PLC将其视为 语法错误,绝对不允许;有些PLC则将前面的输出视为无效.只有 最后一次输出有效;而有些PLC在含有跳转、步进等指令的梯形图 中允许双线圈输出。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 (1)梯形图的特点 5)梯形图中,前面所有逻辑行的逻辑执行结果,将立即被后 而逻辑行的逻辑操作所利用。 6)梯形图中,除了输入继电器没有线圈,只有触点外,其他 继电器既有线圈,又有触点。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
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4.梯形图的特点与编程规则 (2)梯形图编程规则 梯形图的设计必须满足控制要求,这是设计梯形图的前提条 件。此外,在绘制梯形图时,还要遵循以下基本规则。 1)在每一个逻辑行中,串联触点多的支路应放在上方。如果 将串联触点多的支路放在下方,则语句增多、程序变长。 2)在每一个逻辑行中,并联触点多的电路应放在左方。如果 将并联触点多的电路放在右方,则语句增多、程序变长。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 (2)梯形图编程规则

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 (2)梯形图编程规则 3)梯形图中,不允许一个触点上有双向能流通过。如图所示, 触点5上有双向能流通过,该梯形图不可编程。对于这样的梯形图, 应根据其逻辑功能作适当的等效变换,再将其简化成。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 (2)梯形图编程规则 4)梯形图中,当多个逻辑行都具有相同条件时,为了节省语 句数量,常将这些逻辑行合并,如图所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?前导知识

4.梯形图的特点与编程规则 课堂训练
将下列不可编程梯形图电路改为可编程梯形图电路

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务内容

图示为采用继电器控制 的电动机单向连续运行电路。 1)主电路:由电源开关Q、 熔断器FU1、交流接触器KM 的常开主触点、热继电器FR 热元件和电动机M构成; 2)控制电路:由熔断器FU2、 起动按钮SB1、停止按钮SB2、 交流接触器KM的常开辅助触 点、热继电器FR的常闭触点 和交流接触器线圈KM组成。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务内容

继电器控制的电动机单向连续运行电路工作过程如下: 先接通三相电源开关Q

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务内容

设计PLC控制的三相异步电动机连续运转控制系统,功能要 求如下: ? ? ? ? 当接通三相电源时,电动机M不运转; 当按下启动按钮SB1后,电动机M连续运转; 当按下停止按钮SB2后,电动机M停止运转; 电动机具有长期过载保护。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?制定计划

工作计划: 在实际行动之前,预先对目标和行动方案作出选择和具体安 排,计划是预测与构想,即预先进行行动安排;围绕预期的目标, 采取具体行动措施的工作过程,随着目标的调整进行行动的调整。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务实施

1.分析控制要求,确定输入/输出设备 通过对继电器控制的电动机单向连续运行电路的分析,可以 归纳出电路中出现的输入/输出设备。 3个输入设备:启动按钮SB1、停止按钮SB2和热继电器FR; 1个输出设备:接触器KM。

这是将继电器控制转换为PLC控制必做的准备工作。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务实施

2.对输入/输出设备进行I/O地址分配

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务实施

3.绘制PLC外部接线图

图2-9 三相异步电动机单向连续运行控制电路的PLC外部接线图

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务实施

4.PLC程序设计 根据控制电路的要求,设计PLC控制程序如图所示。

图2-10 三相异步电动机单向连续运行控制电路的PLC控制程序

5.安装配线 按照PLC外部接线图进行配线,安装方法及要求与继电器控制 电路相同。 6.运行调试

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?检查评价

按任务检查与评价标准进行。
?成果展示、分组交流 ?成果展示

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

1.PLC程序设计方法—继电器控制电路移植法 PLC在控制系统的应用中,外部硬件接线部分较为简单,对被 控对象的控制作用,都体现在PLC的程序上。由此,PLC程序设计 得好坏,直接影响控制系统的性能。 PLC在逻辑控制系统中的程序设计方法主要有经验设计法、继 电器控制电路移植法和逻辑设计法。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

1.PLC程序设计方法—继电器控制电路移植法 继电器控制电路移植法,主要用于继电器控制电路改造时的 编程,按原电路逻辑关系对照翻译即可。具体步骤大致如下: 1)认真研究继电器控制电路及有关资料,深人理解控制要求, 这是设计PLC控制程序的基础。找出主电路和控制电路的关键元件 和电路,逐一对它们进行功能分析,如哪些是主令电器,哪些是 执行电器等。也就是要找出哪些电器元件可以作为PLC的输入/输 出设备。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

1.PLC程序设计方法—继电器控制电路移植法 2)对照PLC的输入/输出接线端,将继电器控制线路中归纳出 的输人/输出设备进行PLC控制的I/O编号设置。即对输入/输出设 备进行PLC I/O地址分配,并绘制出PLC的输入/输出接线图。要特 别注意对原继电器控制电路中作为输入设备的动断形式的处理。 3)将现有继电器控制线路的中间继电器、时间继电器用PLC 辅助继电器、定时器代替。 4)完成翻译后,对梯形图进行简化、修改完善(注意避免因 PLC的周期扫描工作方式可能引起的错误),并联机调试。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

2.常闭触点的输入处理 PLC是继电器控制柜的理想替代物,在实际应用中,常遇到对 老设备的改造,即用PLC取代继电器控制柜。这时已有了继电器控 制原理图,此原理图与PLC的梯形图相类似,可以进行相应的转换, 但在转换过程中必须注意对作为PLC输入信号的常闭触点的处理。 以前述三相异步电动机连续运行控制电路为例,在进行PLC改 造时,仍沿用继电器控制的习惯,启动按钮SB1选用常开形式,停 止按钮SB2选用常闭形式,热继电器FR的触点选用常闭形式,则改 造后的PLC输入输出接线如图所示。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

2.常闭触点的输入处理

图2-11 常闭输入触点的处理

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?相关知识

2.常闭触点的输入处理 实际设计梯形图时,输入继电器的触点状态全部按相应的输 入设备为常开形式进行设计更为合适。因此,建议尽可能用输入 设备的动合触点与PLC输入端连接,尤其在改造项目中,要尽量将 作为PLC输入的原常闭触点改作常开触点(某些只能用常闭触点输 入的除外)。 采用常闭触点输入时,可使PLC的输入端口在大多数时间内处 于断开状态,这样做既可以节电,又可以延长PLC输入端口的使用 寿命,同时在转换为梯形图时也能保持与继电器控制原理图的习 惯相一致,不会给编程带来麻烦。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务训练

在电力拖动系统中,采用继电器控制方式实现对两台电动机 的顺序启动控制电路如图2-13所示。 任务要求如下: 1)分析继电器控制电路的工作过程。 2)确定哪些电器元件可作为PLC的输入/输出设备,并进行 I/O地址分配。 3)用继电器控制电路移植法进行PLC控制改造,编写PLC控制 程序。 4)进行PLC接线并联机调试。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?任务训练

图2-13 两台电动机的顺序启动控制电路

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?小结

(1)指令是程序的最小独立单位,用户程序是由若干条顺序排列的指令 构成。 (2)触点指令用来是提取触点状态或触点之间逻辑关系的指令集。代表 CPU对存储器的读操作。 (3)线圈指令是用来表达一段程序的运行结果的指令集。代表CPU对存 储器的写操作。 (4)基本逻辑指令LD、LDN、=、A、AN、O、ON的应用。指令及操作码的 形式。 (5)梯形图的设计必须满足控制要求,这是设计梯形图的前提条件。此 外,在绘制梯形图时,还要遵循相关基本规则。 (6)理解常闭触点的输入处理。实际设计梯形图时,输入继电器的触点 状态全部按相应的输入设备为常开形式进行设计更为合适。

任务2-1 三相异步电动机连续控制
?思考练习

1.触点指令和线圈指令分别代表CPU对存储器的何种操作? 2.一般情况下为什么不允许双线圈输出? 3.为什么梯形图中同一编程元件的触点数量没有限制? 4.为什么梯形图中的触点不能放在线圈和输出类指令的右边? 5.PLC的外部输入电路中,为什么要尽量少用常闭触点? 6.改正图2-14中的错误。写出图2-15的指令程序,并说明该程序的功能。


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