1、 项目项目3 PLC对电动机负载的控制对电动机负载的控制任务任务3 PLC如何实现对电动机如何实现对电动机 Y/降压启动运行的控制降压启动运行的控制 1 任务引入任务引入 三相异步电动机作全压起动时，其启动电流很大，三相异步电动机作全压起动时，其启动电流很大，达到电动机达到电动机额定电流的（额定电流的（37）倍。）倍。如果电动机的功率大，其启动电如果电动机的功率大，其启动电流会相当大，对电网会造成很大的冲击。为了降低电动机的启动电流，最流会相当大，对电网会造成很大的冲击。为了降低电动机的启动电流，最常用的办法就是电动机星形启动，因为电机常用的办法就是电动机星形启动，因为电机星形运行时其电流星形
2、运行时其电流只是角形运行时电流的只是角形运行时电流的1/3，故电动机星形启动可降低启，故电动机星形启动可降低启动电流。但电动机星形起动力矩也只有全电压启动时力矩的动电流。但电动机星形起动力矩也只有全电压启动时力矩的1/3，故电动，故电动机启动起来后，要马上切换到角形运行。中间的时间大概在机启动起来后，要马上切换到角形运行。中间的时间大概在46秒钟。秒钟。2 要完成该任务，必须具备以下知识：要完成该任务，必须具备以下知识：1掌握定时器掌握定时器T的结构和工作原理。的结构和工作原理。2能画出定时器的波形。能画出定时器的波形。3熟悉电动机熟悉电动机Y/降压启动运行的工作原理。降压启动运行的工作原理。
3、任务分析任务分析3 1定时器（定时器（T）（字、）（字、bit）可编程控制器中的定时器相当于继电器系统中的可编程控制器中的定时器相当于继电器系统中的时间时间继电器继电器。它提供无限多对常开、常闭延时触点，。它提供无限多对常开、常闭延时触点，FX2n提供了提供了256点点 它有一个设定值寄存器（一个字长）、一个当前值寄它有一个设定值寄存器（一个字长）、一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来储存其输出触点状态的映像存器（一个字长）和一个用来储存其输出触点状态的映像寄存器（占二进制的一位）。这寄存器（占二进制的一位）。这3个存储单元使用同一个个存储单元使用同一个元件号。元件号。FX系列可编程控制器的
4、定时器分为通用定时器和系列可编程控制器的定时器分为通用定时器和积算（累计）定时器。积算（累计）定时器。相关知识相关知识4 常数常数K可以作为定时器的设定值，也可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器（可以用数据寄存器（D）的内容来作设）的内容来作设定值。例如外部数字开关输入的数据可定值。例如外部数字开关输入的数据可以存入数据寄存器，作为定时器的设定以存入数据寄存器，作为定时器的设定值。值。5 l 定时器定时器T的结构的结构 结构：线圈，符号：结构：线圈，符号：或或 常开触点，符号：常开触点，符号：常闭触点，符号：常闭触点，符号：元件编号：按十进制编号。元件编号：按十进制编号。K：表示十进制数
5、。：表示十进制数。50：表示：表示PLC内部时钟脉冲的扫描次数，内部时钟脉冲的扫描次数，PLC内部有内部有三种时钟脉冲，三种时钟脉冲，分别是分别是100MS、10MS、1MS。定时范围为定时范围为0.001-3276.7秒秒 延时时间等于对应的时钟脉冲乘以扫描次数。延时时间等于对应的时钟脉冲乘以扫描次数。T0 K50 -50*0.1=5S 6 l 定时器的动作原理：定时器的动作原理：当定时器的线圈当定时器的线圈得电，定时器开始延时，当当前值得电，定时器开始延时，当当前值等于设等于设定值时定值时，定时器的常开触点闭合，常闭触定时器的常开触点闭合，常闭触点断开点断开。如果要保持常开触点闭合，常闭。
6、如果要保持常开触点闭合，常闭触点断开，定时器的线圈就不能失电。当触点断开，定时器的线圈就不能失电。当定时器的线圈失电时，定时器当前值清零，定时器的线圈失电时，定时器当前值清零，定时器当前值与设定值相等的条件被打破，定时器当前值与设定值相等的条件被打破，则定时器的常开触点断开，常闭触点闭合。则定时器的常开触点断开，常闭触点闭合。7 l 定时器的分类定时器的分类 1）通用定时器（）通用定时器（T0T245）T0T199为为100ms定时器，定时范围为定时器，定时范围为0.13276.7s，其中，其中T192T199为子程序和为子程序和中断服务程序专用的定时器。中断服务程序专用的定时器。T200T2
7、45为为10ms定时器（共定时器（共46点），点），定时范围为定时范围为001327.67s。特点：当输入电路断开或停电时复位，它特点：当输入电路断开或停电时复位，它不具备断电保持功能。不具备断电保持功能。8 图图3-24中中XO的常开触点接通时，的常开触点接通时，T200的当前值的当前值计数器从零开始，对计数器从零开始，对10ms时钟脉冲进行累加计数。时钟脉冲进行累加计数。当前值当前值等于设定值等于设定值123123时，定时器的常开触点接通，时，定时器的常开触点接通，常闭触点断开，即常闭触点断开，即T200的输出触点在其线圈被驱动的输出触点在其线圈被驱动1.23s后动作。后动作。XO的常开触
8、点断开后，定时器被复位。它的常的常开触点断开后，定时器被复位。它的常开触点断开，常闭触点接通，当前值恢复为零。开触点断开，常闭触点接通，当前值恢复为零。通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时复位，当前值清零。停电时复位，当前值清零。9 图图3-24 通用定时器通用定时器 10 2）积算（累计）定时器（）积算（累计）定时器（T246T255）T246T249为为1ms积算定时器，定时范围为积算定时器，定时范围为0.00132.767s。（4个）个）T250T255为为100ms积算定时器，定时范围为积算定时器，定时范围为0.13276.7s。（。（
9、6个）个）如图如图3-25，当，当X1的常开触点接通时的常开触点接通时,T250的当前值计数的当前值计数器对器对100ms时钟脉冲进行累加计数。时钟脉冲进行累加计数。X1的常开触点再次接通的常开触点再次接通或复电时继续计时，累计时间（或复电时继续计时，累计时间（t1+t2）为）为34.5s时，时，T250定定时器的常开触点接通，常闭触点断开。时器的常开触点接通，常闭触点断开。21tt 11 X1的常开触点的常开触点断开或停电断开或停电时，时，T250停止计时，当前值保持不变。只有当停止计时，当前值保持不变。只有当X2的的常开触点接通时通过复位指令对常开触点接通时通过复位指令对T250复位，复位
10、，才能使其当前值清零。才能使其当前值清零。12 相关知识相关知识图图3-25 积算定时器积算定时器13 相关知识相关知识2定时器的简单应用定时器的简单应用脉冲发生器脉冲发生器14 方波发生器15 分频电路分频电路16 延时程序延时程序1l 延时程序延时程序 当启动输入信号当启动输入信号X0后，后，M0线圈得电，通过自身的常线圈得电，通过自身的常开触点形成自锁，然后定时器开触点形成自锁，然后定时器T0的线圈得电，开始延时，的线圈得电，开始延时，10S后，定时器后，定时器T0的当前值与的当前值与设定值相等，定时器设定值相等，定时器T0的常的常开触点闭合，输出继电器开触点闭合，输出继电器Y0得电。得
11、电。17 l 控制要求控制要求 按电动机的起动按钮，电动机按电动机的起动按钮，电动机M先作星形启动，先作星形启动，6秒后，控制回路自动切换到三角形连接，秒后，控制回路自动切换到三角形连接，电动机电动机M作角形运行。作角形运行。任务实施任务实施用用PLC实现对三相异步电动机实现对三相异步电动机Y-降压启动、运行的控制降压启动、运行的控制18 l讲解要达到的目的讲解要达到的目的 1）熟悉三相异步电动机）熟悉三相异步电动机Y-降压启动的原降压启动的原理。理。2）学会定时器的简单应用。）学会定时器的简单应用。3）掌握外部接线图的设计方法，学会实际）掌握外部接线图的设计方法，学会实际接线。接线。19 l
12、 控制要求分析控制要求分析 电动机启动时，应先接成电动机启动时，应先接成星形星形，然后再，然后再送电送电，使电动机在使电动机在星形星形下启动；转换成下启动；转换成三角形三角形运行时，运行时，应将电动机断电，待电动机重新接成角形后，应将电动机断电，待电动机重新接成角形后，再给电动机送电，让电动机在角形下运行。再给电动机送电，让电动机在角形下运行。20 任务实施任务实施l 实训设备实训设备FX2N64MR 一台。一台。电路控制板（由空气开关、交流接触器、热继电器、电路控制板（由空气开关、交流接触器、热继电器、熔断器组成）熔断器组成）一块。一块。05KW 4极三相异步电动机极三相异步电动机 一台。一
13、台。21 l 设计步骤设计步骤 1）I/O信号分配信号分配 输入输出信号分配如表输入输出信号分配如表3-3所示。所示。表表3-3 输入输出信号分配表输入输出信号分配表输输 入（入（I I）输输 出（出（O O）元件元件功能功能信号地址信号地址元件元件功能功能信号地址信号地址按钮按钮SB1SB1电机启动信号电机启动信号X0X0 KM1 KM1控制电机电源控制电机电源 Y0 Y0按钮按钮SB2SB2电机停止信号电机停止信号 X1 X1 KM2 KM2控制电机角形运行控制电机角形运行 Y1 Y1FR1FR1过载保护信号过载保护信号 X2 X2 KM3 KM3控制电机星形启动控制电机星形启动 Y2 Y
14、222 任务实施任务实施2）可编程控制器的外部接线图如图）可编程控制器的外部接线图如图3-27所示所示图图3-27 电动机电动机Y-降压启动的降压启动的PLC外部接线图外部接线图 23 3）梯形图及指令如图）梯形图及指令如图3-28所示所示 任务实施任务实施图图3-28 三相电动机星三角降压启动的梯形图、指令表三相电动机星三角降压启动的梯形图、指令表 还有多种还有多种编程方法，编程方法，你试试？你试试？24 l 程序讲解程序讲解 对于正常运行为三角形接法的电动机，在启动对于正常运行为三角形接法的电动机，在启动时，定子绕组先接成星形，当电动机转速上升到接时，定子绕组先接成星形，当电动机转速上升到
15、接近额定转速时，将定子绕组接线方式由星形改接成近额定转速时，将定子绕组接线方式由星形改接成三角形，使电动机进入全压正常运行。一般功率在三角形，使电动机进入全压正常运行。一般功率在4KW以上的三相异步电动机均为三角形接法，因此以上的三相异步电动机均为三角形接法，因此均可采用均可采用 Y-降压启动的方法来限制启动电流。降压启动的方法来限制启动电流。任务实施任务实施25 l 程序运行中，程序运行中，KM2、KM3不允许同时带电运行。不允许同时带电运行。为保证安全、可靠，梯形图设计时，使用程序互锁，为保证安全、可靠，梯形图设计时，使用程序互锁，限制限制Y2、Y1的线圈不能同时得电。接线图中，的线圈不能
16、同时得电。接线图中，KM2、KM3的线圈回路中，加上电气互锁。双重互的线圈回路中，加上电气互锁。双重互锁，保证锁，保证KM2、KM3的线圈不能同时带电，避免短的线圈不能同时带电，避免短路事故的发生。路事故的发生。26 Y-降压启动中，电动机应该是先接成降压启动中，电动机应该是先接成Y形，然后再通形，然后再通电，使电动机在电，使电动机在Y形下启动。形运行时，也应该是电动机形下启动。形运行时，也应该是电动机先接成形，然后再通电，使电动机在形下运行。故先接成形，然后再通电，使电动机在形下运行。故PLC控制的接线图中，在控制的接线图中，在KM1的线圈回路上，串接了的线圈回路上，串接了KM2、KM3常开
17、触点组成的并联电路。只有当常开触点组成的并联电路。只有当KM2或或KM3闭合后，闭合后，KM1线圈才能得电。这样就可以避免当线圈才能得电。这样就可以避免当KM2或或KM3元件出元件出故障，电动机不能接成故障，电动机不能接成Y形或形时，形或形时，KM1得电，还给电动得电，还给电动机送电的情况发生。机送电的情况发生。27 l 功能指令的表现形式功能指令的表现形式 功能指令和基本指令不同。功能指令类似一个子程序，功能指令和基本指令不同。功能指令类似一个子程序，直接由助记符（功能代号）表达本条指令要做什么。直接由助记符（功能代号）表达本条指令要做什么。FX系列系列PLC在梯形图中使用功能框表示功能指令
18、。图在梯形图中使用功能框表示功能指令。图3-29是功能指是功能指令的梯形图示例。图中令的梯形图示例。图中X0是执行该条指令的条件，其后的方是执行该条指令的条件，其后的方框为功能框，分别含有功能指令的框为功能框，分别含有功能指令的名称名称和和参数参数，参数可以是参数可以是相关数据、地址或其他数据相关数据、地址或其他数据。这种表达方式直观明了。当。这种表达方式直观明了。当X0=ON时，数据寄存器时，数据寄存器D0的内容加上十进制数的内容加上十进制数123，然后再，然后再把结果送到数据寄存器把结果送到数据寄存器D2中。中。知识拓展知识拓展1功能指令功能指令28 图图3-29 功能指令的梯形图表达形式
19、功能指令的梯形图表达形式29 l 功能指令的含义功能指令的含义 使用功能指令需要注意功能框中各参数所指的含义。现以加法指令作出说明。使用功能指令需要注意功能框中各参数所指的含义。现以加法指令作出说明。图图3-30所示为加法指令（所示为加法指令（ADD）的指令格式和相关参数。）的指令格式和相关参数。知识拓展知识拓展图图3-30 加法指令指令格式及参数形式加法指令指令格式及参数形式功能号（功能号（FNC）。）。每条功能指令都有每条功能指令都有一固定的功能代号。一固定的功能代号。助记符：功能指令的助记符：功能指令的助记符是该条指令的助记符是该条指令的英文缩写。英文缩写。数据长度数据长度，有，有D表表
20、示示32位，无位，无D表示表示16位。位。脉冲脉冲/连续执行指令标志。连续执行指令标志。有有P表示脉冲执行，无表示脉冲执行，无P表示连续执行。表示连续执行。操作数：操作数即为操作数：操作数即为功能指令所涉及的参功能指令所涉及的参数（或称数据），分数（或称数据），分为源操作数，目标操为源操作数，目标操作数及其它操作数。作数及其它操作数。30 功能指令在数据处理和运算过程中功能指令在数据处理和运算过程中,均要用到均要用到数据寄存器、位组合元件、变址寄存器、文件寄数据寄存器、位组合元件、变址寄存器、文件寄存器等，对这些功能指令的操作数，只有很好的存器等，对这些功能指令的操作数，只有很好的了解和掌握它
21、，才能在编程使用过程中，灵活的了解和掌握它，才能在编程使用过程中，灵活的应用它。应用它。l 数据寄存器（数据寄存器（D）知识拓展知识拓展2数据类软元件数据类软元件31 数据寄存器数据寄存器是用于存储数值数据的，其值可是用于存储数值数据的，其值可通过应用指令、数据存取单元及编程装置进行读出通过应用指令、数据存取单元及编程装置进行读出或写入。这些寄存器都是或写入。这些寄存器都是16位（最高位为符号位），位（最高位为符号位），可处理的数值范围为可处理的数值范围为-32768+32767，如下图，如下图3-31所示。所示。图图3-31 16位数据寄存器位数据寄存器32 两个相邻的数据寄存器可组成两个相
22、邻的数据寄存器可组成32位数据存储器（最高位为符号位），可处理的位数据存储器（最高位为符号位），可处理的数字范围为数字范围为2147483648+2147483647，如下图，如下图3-32所示。所示。在进行在进行32位操作时，只要指定低位的编号即可，例如位操作时，只要指定低位的编号即可，例如D0。而高位则为继其之后。而高位则为继其之后相邻的元件相邻的元件D1，自动生成。低位地址号可以是奇数或偶数，由于考虑到外围设备，自动生成。低位地址号可以是奇数或偶数，由于考虑到外围设备的监视功能，建议低位的编号采用偶数编号。例如：用的监视功能，建议低位的编号采用偶数编号。例如：用D0表示（表示（D1，D0
23、）、）、D4表示（表示（D5，D4）32位数据寄存器的编号。位数据寄存器的编号。知识拓展知识拓展图图3-32 32位数据寄存器位数据寄存器33 l 位组合数据（多位二进制数）位组合数据（多位二进制数）在在FX系列系列PLC中，一般使用中，一般使用4位位BCD码表示码表示1位位十进制数据（十进制数据（9-1001,5-0101）。这样对于位元件，）。这样对于位元件，只有使用只有使用4位一个组合位一个组合，表示一个十进制数。所以在，表示一个十进制数。所以在功能指令中，常常用功能指令中，常常用KnX、KnY、KnM、KnS这种这种位组合数据形式表达一个十进制数。位组合数据形式表达一个十进制数。Kn表
24、示的位数表示的位数为为4*n。知识拓展知识拓展34 l 例如：例如：K1X0就表示由就表示由X3X0 4个输入继电器的组合。个输入继电器的组合。K1X3表示由表示由X6X5X4X3 4个输入继电器的组合。个输入继电器的组合。K2Y0就表示由就表示由Y7Y0 8个输出继电器的组合。个输出继电器的组合。K3M0就表示由就表示由M11M0 12个辅助继电器的组合。个辅助继电器的组合。K4S0就表示由就表示由S15S0 16个状态元件的组合。个状态元件的组合。被组合的位元件的首元件编号可以任选，但为避免混被组合的位元件的首元件编号可以任选，但为避免混乱，一般以乱，一般以0为编号做结尾的元件号。为编号做
25、结尾的元件号。35 l 传送指令格式传送指令格式 该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表如表3-5所示所示。表表3-5 传送指令表传送指令表指令名指令名称称助记符助记符/功能功能号号操作数操作数程序步长程序步长备注备注SSDD传送传送FNC12（D）MOV（P）K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z1616位：位：5 5步步3232位：位：9 9步步连续连续/脉冲执脉冲执行行3传送指令传送指令MOV（FNC12）36 l 指令说明指令说明 传送指令传送指令MOV（Mo
26、ve）的功能指令编号为）的功能指令编号为FNC12，16位运算占位运算占5个程厅步，个程厅步，32位运算占位运算占9个程个程序步。序步。传送指令是将源数据传送到指定目标。图传送指令是将源数据传送到指定目标。图3-33（a）中的）中的X1为为ON时，常数时，常数100自动转换为二进制自动转换为二进制数，并被传送到数，并被传送到 D10，当，当X1断开时，指令不执行，断开时，指令不执行，D10中的数据保持不变。中的数据保持不变。37 MOV指令为连续执行指令，指令为连续执行指令，MOV（P）指令为）指令为脉冲执行指令。脉冲执行指令。对于对于32位数据的传送，需要用（位数据的传送，需要用（D）MOV
27、指令，指令，否则用否则用MOV指令会出错。如图指令会出错。如图3-33（b）为一个）为一个32位数据传送指令。当位数据传送指令。当X2=ON，则（，则（D1、D0）的值传）的值传给（给（D11、D10），当），当X3=ON，则（，则（C235的当前值）的当前值）传给（传给（D21、D20），），C235是是32位计数器。位计数器。38 （a）16位传送指令位传送指令 （b）32位传送指令位传送指令 图图3-33 传送指令的基本形式传送指令的基本形式39 MOV K5 D0 执行完D0=5MOV D0 D1 执行完D1=D0MOV K5 K1Y0 执行完后Y3Y2Y1Y0=0101 也就是Y0Y
28、2接通40 l 应用举例应用举例 MOV指令在定时器、计数器中的应用实例如图指令在定时器、计数器中的应用实例如图3-34所示。（所示。（a）图所示是）图所示是读出计数器读出计数器C0的当前值送到的当前值送到D20中；（中；（b）图所示是将）图所示是将K200传送到传送到D12中，中，K200即表示即表示T20的设定值。的设定值。知识拓展知识拓展 （a）读出计数器当前值读出计数器当前值 （b）定时器设定值的间接传送定时器设定值的间接传送图图3-37 传送指令功能应用传送指令功能应用41 在本节在本节“任务实施任务实施”中对三相异步电动机的中对三相异步电动机的Y-降压启动使用逻辑指令进行过编程，现
29、在我降压启动使用逻辑指令进行过编程，现在我们使用功能指令进行编程，同样能达到相同目们使用功能指令进行编程，同样能达到相同目的。的。PLC控制的梯形图如图控制的梯形图如图3-35所示。所示。4使用传送指令控制三相异步电动机的使用传送指令控制三相异步电动机的Y-降压启动降压启动42 按下起动按钮按下起动按钮X0，电，电动机应动机应Y型启动，型启动，Y0、Y2应为应为ON（传常数（传常数K5）；）；当电动机转速上升到额定当电动机转速上升到额定转速。接通转速。接通Y0、Y1（传（传常数常数K3），电动机型运），电动机型运行。停止或过载保护，传行。停止或过载保护，传常数常数K0，则，则Y3Y0清零。清零。图图3-35 电动机电动机Y-降压起动的梯形图降压起动的梯形图43 完44
