學(xué)習(xí)活動三 三相交流異步電機(jī)Y-Δ 降壓啟動PLC控制設(shè)計與實施

任務(wù)一 相關(guān)基礎(chǔ)理論知識

一、PLC軟元件

（一）輔助繼電器（M）

a）由內(nèi)部軟元件的觸點驅(qū)動，常開和常閉觸點使用次數(shù)不限，但不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，采用十進(jìn)制編號。

b）通用輔助繼電器M0～M499（500點）。

c）掉電保持輔助繼電器M500～M1023（524點）。

d）特殊輔助繼電器M8000～M8255（256點）。

i．只能利用其觸點的特殊輔助繼電器：

M8000：運行監(jiān)控用，PLC運行時M8000接通。

M8002：僅在運行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。

M8012：產(chǎn)生100 ms時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

ii．可驅(qū)動線圈的特殊輔助繼電器：

M8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。

M8033:PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。

M8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。

M8039：定時掃描特殊輔助繼電器。

e）通用輔助繼電器與掉電保持用輔助繼電器的比例，可通過外設(shè)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（二）狀態(tài)（S）

a）狀態(tài)是對工序步進(jìn)型控制進(jìn)行簡易編程的內(nèi)部軟元件，采用十進(jìn)制編號。與步進(jìn)指令STL配合使用。

b）狀態(tài)有無數(shù)個常開觸點與常閉觸點，編程時可隨意使用。

c）狀態(tài)不用于步進(jìn)階梯指令時，可做輔助繼電器使用。

d）狀態(tài)同樣有通用和掉電保持用狀態(tài)，其比例分配可由外設(shè)設(shè)定。

e）狀態(tài)有5種類型。

i．初始狀態(tài)S0～S9共10點。

ii．回零狀態(tài)S10～S19共10點。

iii．通用狀態(tài)S20～S499共480點。

iv．保持狀態(tài)S500～S899共400點。

v．報警用狀態(tài)S900～S999共100點。

（三）定時器（T）

a）定時器實際是內(nèi)部脈沖計數(shù)器，可對內(nèi)部1 ms、10 ms和100 ms時鐘脈沖進(jìn)行加計數(shù)，當(dāng)達(dá)到用戶設(shè)定值時，觸點動作。

b）定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)k或H作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。

c）普通定時器（T0～T245）。

i.100 ms定時器T0～T199共200點，設(shè)定范圍0.1～3276.7 s。

ii.10 ms定時器T200～T245共46點，設(shè)定范圍0.01～327.67 s。

d）積算定時器（T246～T255）。

i.1 ms定時器T246～T249共4點，設(shè)定范圍0.001～32.767 s。

ii.100 ms定時器T250～T255共6點，設(shè)定范圍為0.1～3276.7 s。

表1.2 FX2N系列PLC的定時器

圖1.33普通定時器工作原理圖

（四）計數(shù)器（C）

計數(shù)器可分為通用計數(shù)器和高速計數(shù)器。

1.16位通用加計數(shù)器，C0～C199共200點，設(shè)定值：1～32767。設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計數(shù)時，其輸出觸點動作。

16位加計數(shù)器有兩種類型：一是通用型：C0～C99共100點。二是斷電保持型：C100～C199共100點。

2. 32位通用加/減計數(shù)器，C200～C234共135點，設(shè)定值：- 2147483648～+2147483647。

3．高速計數(shù)器C235～C255共21點，共享PLC上6個高速計數(shù)器輸入（X0～X5）。高速計數(shù)器按中斷原則運行。

圖1.34計數(shù)器工作原理圖

（五）數(shù)據(jù)寄存器（D）

1．?dāng)?shù)據(jù)寄存器主要用于存儲參數(shù)和工作數(shù)據(jù)。

2．每一個數(shù)據(jù)寄存器都存放16位二進(jìn)制數(shù)，其最高位為符號位，0為正數(shù)，1為負(fù)數(shù)。

3．可以將兩個數(shù)據(jù)寄存器合并為一個數(shù)據(jù)寄存器，存放32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位。

4．通用數(shù)據(jù)寄存器D0～D199共200點。只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會變化。但是PLC狀態(tài)由運行→停止時，全部數(shù)據(jù)均清零。

5．?dāng)嚯姳３謹(jǐn)?shù)據(jù)寄存器D200～D511共312點，只要不改寫，原有數(shù)據(jù)不會丟失。

6．特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000～D8255共256點，這些數(shù)據(jù)寄存器用于監(jiān)視PLC中各種元件的運行方式。

7．文件寄存器D1000～D2999共2000點。

二、基本指令

（一）ORB指令

ORB：串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接指令。

指令的說明：

1．串聯(lián)電路塊：兩個或以上的觸點串聯(lián)而成的電路塊。

2．將串聯(lián)電路塊并聯(lián)時用ORB指令。

3. ORB指令不帶元件號（相當(dāng)于觸點間的垂直連線）。

4．每個串聯(lián)電路塊的起點都要用LD或LDI指令，電路塊后面用ORB指令。

圖1.35 ORB指令練習(xí)梯形圖

（二）ANB指令

ANB：并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接指令。

指令的說明：

1．并聯(lián)電路塊：兩個或以上的觸點串聯(lián)而成的電路。

2．將并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)時用ANB指令。

3．使用ANB指令前，應(yīng)先完成并聯(lián)電路塊內(nèi)部的連接。

4．并聯(lián)電路塊中各支路的起點使用LD或LDI指令。

5. ANB指令相當(dāng)于兩個電路塊之間的串聯(lián)連線。

圖1.36 ANB指令練習(xí)梯形圖

（三）MPS、MRD、MPP指令

1．指令的作用

（1）MPS：進(jìn)棧指令。

（2）MRD：讀棧指令。

（3）MPP：出棧指令。

2．指令的說明

（1）MPS、MRD、MPP指令無編程元件。

（2）MPS、MPP指令成對出現(xiàn)，可以嵌套。

（3）MRD指令可有可無，也可有兩個或兩個以上。

3．梯形圖（一層棧例）

圖1.37堆棧指令練習(xí)梯形圖

（四）MC、MCR指令

1．指令的作用

（1）MC：主控指令（公共觸點串聯(lián)）。

（2）MCR：主控復(fù)位指令。

2．指令的說明

（1）MC、MCR指令的編程元件：Y、M。

（2）MC、MCR指令成對出現(xiàn)，缺一不可。

（3）MC指令后用LD/LDI指令，表示建立子母線。

3．指令的梯形圖

圖1.38主控指令練習(xí)梯形圖

（五）SET、RST指令

1．指令的作用

（1）SET：置位指令（接通并保持）。

（2）RST：復(fù)位指令。

2．指令的說明

（1）SET指令的編程元件：Y、M、S。

（2）RST指令的編程元件：Y、M、S、T、C、D。

（3）RST指令具有優(yōu)先級。

3．指令的梯形圖

圖1.39 SET、RST指令練習(xí)梯形圖

圖1.40輸入、輸出信號波形圖

4．積分計數(shù)器、定時器復(fù)位

圖1.41復(fù)位練習(xí)梯形圖

（六）PLF、PLS指令

1．指令的作用

（1）PLS：上升沿微分輸出指令。

（2）PLF：下降沿微分輸出指令。

2．指令的說明

（1）指令只能用于編程元件Y和M。

（2）PLS為信號上升沿，（OFF→ON）接通一個掃描周期。

（3）PLF為信號下降沿，（ON→OFF）接通一個掃描周期。

3．指令的梯形圖

圖1.42 PLF、PLS指令練習(xí)梯形圖

圖1.43 PLF、PLS指令練習(xí)波形圖

三、編程的技巧

1．并聯(lián)電路上下位置可調(diào)，應(yīng)將單個觸點的支路放下面，如圖1.44所示

圖1.44編程技巧練習(xí)梯形圖及指令表1

2．串聯(lián)電路左右位置可調(diào)，應(yīng)將單個觸點放在右邊

圖1.45編程技巧練習(xí)梯形圖及指令表2

3．線圈并聯(lián)電路中，應(yīng)將單個線圈放在上邊

圖1.46編程技巧練習(xí)梯形圖及指令表3

4．雙線圈輸出的處理

圖1.47編程技巧練習(xí)梯形圖及指令表4

任務(wù)二 Y-Δ降壓啟動PLC控制

一、設(shè)計目的

1．能夠根據(jù)功能要求選擇PLC的類型，以及根據(jù)I/O點的要求選擇該類PLC的型號。

2．根據(jù)所選的PLC類型，掌握該P(yáng)LC的編程軟件，并能夠利用該軟件繪制設(shè)計課題的梯形圖。

3．根據(jù)繪制的梯形圖，編寫完整的程序清單。根據(jù)I/O點的定義，繪制PLC外部電氣接線圖。

二、設(shè)計要求與內(nèi)容

（一）控制要求

對于較大容量的交流電動機(jī)，可采用Y-Δ降壓啟動。電動機(jī)開始啟動時為Y形，延時一定時間后，自動切換到電動機(jī)△形連接運行。Y-Δ轉(zhuǎn)換由兩個接觸器完成，由PLC的輸出點控制。由于PLC的執(zhí)行速度快，外部交流接觸器動作速度慢，因此在外電路上必須考慮互鎖，防止瞬間短路事故發(fā)生。

（二）畫出系統(tǒng)動作流程圖

設(shè)計外部輸入、輸出點（I/O）；畫出PLC外部接線圖；設(shè)計完整梯形圖；寫出完整的軟件程序。

（三）主要設(shè)計內(nèi)容

1．電機(jī)主電路圖。

2. I/O地址分配表。

3．系統(tǒng)的PLC外部接線圖。

4．完整梯形圖。

5．完整的軟件程序。

（四）整體方案設(shè)計步驟

表1.3 PLC控制整體方案設(shè)計步驟

三、系統(tǒng)總體設(shè)計方案

（一）電機(jī)主電路圖及其控制電路

圖1.48電機(jī)主電路圖及其控制電路

（二）I/O地址分配表

表1.4 I/O地址分配表

（三）I/O接線圖

圖1.49 PLC的I/O接線圖

（四）梯形圖

1．應(yīng)用翻譯法直接得到的梯形圖

圖1.50翻譯法設(shè)計梯形圖

2．優(yōu)化后的梯形圖

圖1.51優(yōu)化后的梯形圖

（五）指令表

四、Y-Δ 降壓啟動PLC控制系統(tǒng)安裝

1．通過本項目的實訓(xùn)和操作，能夠正確編制、輸入和傳輸Y-Δ降壓啟動PLC控制程序。

2．能夠獨立完成模擬三相異步電動機(jī)Y-Δ降壓啟動PLC控制線路的安裝。

3．按規(guī)定進(jìn)行通電調(diào)試，出現(xiàn)故障時，應(yīng)能根據(jù)設(shè)計要求獨立檢修，直至系統(tǒng)正常工作。

五、調(diào)試步驟

1．檢查PLC程序；2．檢查控制回路；3．檢查主電路；4．帶電動機(jī)運行。

思考題

1．輔助繼電器M分為哪幾種類型？

2．輔助繼電器M8002有什么作用？

3．狀態(tài)S分為哪幾種類型？

4. FX系列PLC的定時器可對內(nèi)部哪幾種時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)？

5.16位計數(shù)器有哪幾種類型？