项目三 三相异步电动机单向运转控制（课件）《PLC应用技术》（机械工业出版社）同步精品课堂

项目三 三相异步电动机单向运转控制 《PLC应用技术》（机械工业出版社） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 1.清晰阐述输入继电器、输出继电器的概念与作用 3.熟练绘制三相异步电动机单向运转控制系统电路图与梯形图 4.精准识别并解读指令表中的各类指令 2.准确解释 PLC 的输入 / 输出控制功能，掌握 I/O 点分配的原则与方法 新知学习 情景导入 同学们，想象一下，在一家现代化工厂里，生产线上有一台重要的三相异步电动机。它负责带动各种设备运转，保证产品源源不断地生产出来。但最近，工厂的控制系统出了问题，电动机无法正常单向运转，生产进度受到严重影响。厂长急需有人能解决这个难题，恢复生产。而今天，我们就要学习三相异步电动机单向运转控制的相关知识，掌握了这些，你们就有能力像专业工程师一样，运用输入继电器、输出继电器，借助 PLC 的输入 / 输出控制功能等，让这台 “罢工” 的电动机重新顺畅运转，帮助工厂解决燃眉之急。 新知学习 一、学习任务 1.项目任务 本项目的任务是安装与调试三相异步电动机单向运转 PLC控制系统。系统控制要求如下： (1)起停控制 按下起动按钮，电动机运转;按下停止按钮，电动机停止运转。(2)保护措施 系统具有必要的短路保护和过载保护。 新知学习 一、学习任务 2.任务流程图 本项目的任务流程如图 2-1所示。 新知学习 二、软元件 由项目一可知，一个PLC控制系统由硬件和软件两大部分组成。所谓软件，通常指根据系统控制要求设计的用户程序。就程序本身而言，必须借助指令和编程元件表达，考虑到工程人员的习惯，部分编程元件也按类似于继电器电路中的元器件分类，如输入继电器、输出继电器、定时器、辅助继电器等，但与继电器电路不同的是，每个编程元件具有无穷多个动合、动断触点供程序设计人员编程时使用，故又称软元件。其中输入、输出继电器是最常用的软元件，是PLC内部与外部发生联系的窗口。 新知学习 二、软元件 1.输入继电器 PLC每一个输人点都有一个对应的输人继电器，用编号X□□□表示。PLC输人点的状态由输人信号决定，即输入继电器的线圈只能由输人设备驱动，当某一输入端子与公共端OV接通时，该输入继电器线圈得电，其动合触点接通，动断触点断开；反之该输人继电器线圈失电，其触点恢复常态。故程序中不会出现输入继电器的线圈，编程时只使用其动合动断触点。 新知学习 二、软元件 1)编号范围。三菱FX系列PLC输入继电器的编号从X000开始，采用八进制，其输入/输出点总和不超过 248点。必须注意的是，程序设计使用的输人继电器编号不得超过所用 PLC 输人点的范围、否则无效。 2)符号。输入继电器的符号如图2-2所示。 新知学习 二、软元件 2.输出继电器 PLC每一个输出点都有一个对应的输出继电器，用编号 Y□□□表示。输出继电器主要用于驱动外部负载，当某一输出继电器线圈接通时，与之连接的外部负载接通电源工作；反之该负载断电停止工作，所以输出继电器的线圈只能由用户程序驱动，其动合、动断触点只作为其他软元件的工作条件在程序中出现。 新知学习 二、软元件 1)编号范围。三菱FX3U系列PLC输出继电器的编号从 Y000开始，也采用八进制编号，且同样要求输入/输出点总和不超过 248点。与输人继电器一样，进行程序设计时，使用的输出继电器编号不得超过所用PLC输出点的范围。 2)符号。输出继电器的符号如图2-3所示。 新知学习 二、软元件 3.PLC 的输入/输出控制功能 如图 2-4 所示，输入/输出继电器是输入/输出点在 PLC 内部的反映，其执行原理如下： 新知学习 二、软元件 1)起动。按下按钮 SB1 → 输人继电器 X000 线圈得电动作 → 梯形图中的 X000 动合触点闭合→输出继电器Y000线圈得电动作，形成自锁保持→输出触点 YO闭合→输出设备KM 线圈得电，系统起动。 2)停止。按下按钮 SB2→输入继电器X001线圈得电动作一梯形图中的 X001 动断触点断开→输出继电器YO00线圈失电→输出触点YO断开→输出设备KM线圈失电，系统停止工作。 新知学习 二、软元件 3)过载保护。热继电器下动合触点闭合→输入继电器X002线圈得电动作→梯形图中的X002动断触点断开→输出继电器 Y000 线圈失电 →输出触点YO断开→输出设备KM线圈失电，系统停止工作，实现了过载保护功能。输入、输出元件的动作时序如图 2-5所示。 新知学习 二、软元件 4.分析控制要求，确定输入输出设备 (1)分析控制要求 项目任务要求该系统具有电动机单向运转控制功能，按下起动按钮，电动机得电运转；按下停止按钮(或过载)，电动机停止运转。 (2)确定输入设备 根据控制要求分析，系统有3个输人信号：起动、停止和过载信号。由此确定，系统的输人设备有2个按钮和1个热继电器，PLC需用3个输人点分别与它们的动合触点相连。 新知学习 二、软元件 (3)确定输出设备 由项目一知，三相异步电动机的电源可由接触器的主触点引人，当接触器吸合时，电动机得电运转;接触器释放时，电动机失电停转。由此确定，系统的输出设备只有1个接触器，PLC用1个输出点驱动控制该接触器的线圈即可满足要求。 新知学习 二、软元件 5.I/O点分配 根据确定的输入/输出设备及输入/输出点数，分配I/O点，见表2-2。 新知学习 二、软元件 6.系统梯形图 不同 PLC的生产厂家所提供的编程语言不同，但程序的表达方式大致相同。一般最常用的表达方式是梯形图和指令表。图2-6是电动机单向运转控制系统梯形图，其动作时序图如图 2-7所示，当X001接通时，Y000动作，驱动输出设备工作；当X002(或X003)动作时，Y000复位，输出设备停止工作。梯形图中的END为结束指令，表示程序结束。 新知学习 二、软元件 7.系统电路图 (1)电路图。图2-8是电动机单向运转控制系统电路图，其电路组成及元件功能见表 2-3。 新知学习 二、软元件 (2)接线图。图2-9是电动机单向运转控制系统接线图，元件布置及布线情况见表 2-4。 新知学习 三、安装电路 1.检查元器件。根据表配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，检测元件的质量是否完好。 2.固定元器件。按照系统接线图接线。 3.配线安装。根据配线原则及工艺要求，按接线图 和表配线安装。 1)板上元件的配线安装 ① 安装控制电路。先依次安装 PLC输人电路的0、101、102、103、104、105、106 和107号线，再依次安装PLC输出电路的201和202号线。 新知学习 三、安装电路 ②安装主电路。依次安装下、L1、12、13、U11、V11、W11、U12、V12、W12U13、V13、W13、U14、V、U 和W号线。 2)外围设备的配线安装 ①安装连接按钮。依次连接按钮的104、105和106号线，再按照导线编号与接线端子XT 的下端对接。 ②安装连接电动机。安装电动机，引出电源连接线及金属外壳的接地线，按照导线编号与接线端子 XT的下端对接。 ③连接三相电源插头线。 新知学习 三、安装电路 4.自检 1)检查布线。对照线路图检查是否掉线、错线；是否编、错编，接线是否牢固等。 2)使用万用表检测。按表2-5，使用万用表检测安装的电路，如测量阻值与正确阻值不符，应根据电路图检查是否有错线、掉线、错位、短路等。 新知学习 三、安装电路 5.系统通电，观察PLC的指示LED经自检，确认电路连接正确和无安全隐患后在教师监护下，按表2-6通电观察 PLC 的指示 LED 并做好记录。 新知学习 四、输入梯形图 PLC编程设备一般有两类，一类是手持编程器，携带方便，适用于工业控制现场；另一类是个人计算机，借助PLC编程软件，简单容易、便于修改。三菱GX Developer 编程软件是一种适用于FX系列PLC的中文编程软件，用它可进行梯形图和指令表等程序的输人，还可完成程序编辑、传送、监控等操作。启动 GX Developer编程软件，输入所示的电动机单向运转控制系统梯形图。 新知学习 四、输入梯形图 1.启动GXDeveloper编程软件。双击面上的图标，弹出如图 2-11 所示的GXDeveloper编程软件窗口。 新知学习 四、输入梯形图 2.创建新工程，选择PLC 类型，执行[工程]→[创建新工程]命令，弹出“创建新工程”对话框。在“PLC系列”中选中“FXCPU”、“PLC类型”中选中“FX3U(C)”，在“程序类型”中单击“梯形图”后，按[Enter]键或单击〔确定]按钮后，进入程序编辑界面。 3.输入元件 （1）输入动合触点 X001。单击功能图窗口中的动合触点按钮背，弹出“梯形图输入”对话框，定位光标后，用键盘输人 X001。按[Enter]键或单击「确定]按钮后，梯形图编辑区光标处显示动合触点 X001。 新知学习 四、输入梯形图 （2）并联动合触点 Y000。单击X001动合触点的下方，将光标移至Y000 动合触点输入处。单击功能图窗口中的并联动合触点按钮出，弹出“输入元件”对话框，光标定位后输入 Y000。按[Enter]键或[确认]按钮后，梯形图编辑区光标处显示Y000 动合触点与 X001动合触点并联。 （3）串联动断触点 X002。单击 X001动合触点右侧，将光标移至 X002动断触点输人处。单击功能图窗口中的动断触点按钮话，在弹出的“梯形图输入”对话框中输人X002后回车确认。 （4）用同样的方法串联动断触点 X003。 新知学习 四、输入梯形图 （5）输人输出线圈Y000。单击功能图窗口中的线圈按钮台，在弹出的“梯形图输人对话框中输人 Y000后，回车确认。 （6）输入END。单击功能图窗口中的功能按钮信，在弹出的“梯形图输入”对话框中输人 END后，回车确认。图2-18所示为输人完成后的梯形图窗口。 新知学习 四、输入梯形图 4.转换梯形图。执行[变换]→[变换]命令，将创建的梯形图转换格式后存入计算机。转换完成的梯形图底纹由灰色变成白色。 5.保存文件。执行[工程]-[保存工程]命令后，弹出“另存工程为”对话框。在对话框中选择文件保存的磁盘、路径，将文件赋名“项目2-1.pmw”后、单击【保存】按钮进行保存。 新知学习 五、通电调试系统 1.连接计算机与PLC用SC-09编程线缆连接计算机COM1串行口与 PLC的编程接口。 2.写入程序 （1）接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨至“STOP”位置。 （2）端口设置。执行[在线]→[传输设置]命令，在弹出的“传输设置”对话框中双击“串行 USB”图标，弹出“PCI/F串口详细设置”对话框，在对话框中选择“RS-232C”“COM1”和“9.6Kbps”后，单击〔确认〕按钮完成。 新知学习 五、通电调试系统 （3）写入程序“项目2-1.pmw”。执行[在线]→[PLC写人]命令后，弹出“PLC写人”对话框。先在对话框中选择程序“MAIN”，再单击[程序]一指定范围]→[步范围]，最后在“步范围”一栏中输入程序结束步数据，单击[执行]按钮后，计算机便开始向PLC传送程序。在传送程序的同时，计算机显示传送的进程，直至结束。 3.调试系统。将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置后，按照表2-7操作，观察系统的运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源、分析原因、检查电路或梯形图后重新调试，直至系统实现功能。 新知学习 五、通电调试系统 4.分析运行结果 三相异步电动机单向运转控制 系统在外部按钮指令下，按照 设计的程序，对输入输出设备 的状态进行计算、处理和判断后，驱动输出设备完成相应的动作。按下起动按钮SB1，PLC驱动输出设备KM吸合，电动机得电连续运转；按下停止按钮 SB2，PLC停止驱动KM，电动机失电停止运转。 新知学习 六、学习指令表 PLC的梯形图和指令表之间有严格的一一对应关系，梯形图用图形符号之间的相互关系表达控制思想，指令则是其对应的语句表达形式。 1.打开指令表窗口。执行【显示】→【列表显示】命令，将视图切换至指令表窗口。 2.阅读指令表。各指 令功能见表2-8。 新知学习 七、验证输入输出控制 修改输入输出继电器的编号，验证PLC输人输出控制功能。将系统梯形图修改为图2-30所示，其中输人继电器X004取代X002，输出继电器Y001取代 Y000，其他不变。 1.打开梯形图窗口。执行[显示]→[梯形图显 示]命令，将视图切换至梯形图窗口。 2.修改梯形图 新知学习 七、验证输入输出控制 （1）将元件 X002 修改为 X004。双击 X002动断触点，在弹出的“梯形图输人”对话框中，将 X002 修改为 X004 后，回车确认。部分梯形图底纹由白色变为灰色表示此时梯形图处于编辑状态。 （2）将Y000修改为Y001。与上述方法一样，将动合触点Y000和线圈Y000都修改为 Y001。 （3）转换梯形图。 （4）另存文件。执行[工程]→[另存工程为]命令，在弹出的“另存工程为”对话框中，将文件另赋名为“项目2-2.pmw”后确认保存。 新知学习 七、验证输入输出控制 3.写入程序。将RUN/STOP开关打至“STOP”位置后，根据程序“项目2-1.pmw的写人方法将程序“项 目2-2.pmw”写人PLC。 4.调试系统。将RUN/STOP开 关打至“RUN”位置后，按表 2-9操作，观察系统运行情况， 并做好记录。 新知学习 七、验证输入输出控制 5.分析运行结果 （1）按下起动按钮 SB1，程序驱动输出继电器Y001动作；但在硬件上，KM由输出点Y0驱动，两者未能达成统一，故KM 不动作。 （2）按下停止按钮 SB2，程序未能做出判断。因为SB2接在输入点X2上，而程序实现停止功能的输人继电器是 X004，故 Y001 继续保持动作状态。 （3）当FR动作时，Y001指示LED熄灭，实现了停止功能。输入/输出点与输入/输出继电器是一一对应的关系，编程时使用的元件编号必须与硬件连接相对应。 新知学习 随堂练习 01 简述 PLC 输入 / 输出控制功能的作用。 02 请说明输入继电器和输出继电器在三相异步电动机单向运转控制中的作用。 课堂练习 1.PLC 中输入继电器的作用是（ ）​ A. 直接控制外部负载​ B. 接收外部信号​ C. 存储中间运算结果​ D. 驱动输出继电器 答案：B​ 解析：输入继电器用于接收外部设备如按钮、传感器等传来的信号，不能直接控制外部负载，A 错误；存储中间运算结果是内部继电器等的功能，C 错误；驱动输出继电器不是输入继电器的作用，D 错误。 课堂练习 2.输出继电器在 PLC 中主要用于（ ）​ A. 检测外部信号​ B. 控制外部负载​ C. 进行逻辑运算​ D. 存储数据 答案：B​ 解析：输出继电器的触点可连接外部负载，用于控制负载的通断，A 是输入继电器功能；逻辑运算由 PLC 内部处理器完成，C 错误；存储数据不是输出继电器主要功能，D 错误。 课堂练习 3.PLC 输入 / 输出控制功能中，输入信号通常是（ ）​ A. 220V 交流电​ B. 380V 交流电​ C. 开关量或模拟量​ D. 脉冲信号 答案：C​ 解析：PLC 输入信号包括反映设备状态的开关量（如按钮通断）和连续变化的模拟量（如温度、压力模拟信号），一般不直接接入 220V 或 380V 交流电，A、B 错误；脉冲信号只是输入信号中的一种类型，不全面，D 错误。 课堂练习 4.对于三相异步电动机单向运转控制的 I/O 点分配，按钮通常连接到（ ）​ A. 输入点​ B. 输出点​ C. 既可以是输入点也可以是输出点​ D. 与 I/O 点无关 答案：A​ 解析：按钮用于向 PLC 发送控制信号，属于外部输入设备，应连接到输入点，输出点用于连接被控负载，B 错误；C、D 表述错误。 课堂练习 5.绘制系统电路图时，三相异步电动机的图形符号是（ ）​ A. 一个圆中间有 M​ B. 一个三角形中间有 M​ C. 一个 Y 形中间有 M​ D. 以上都不对 答案：A​ 解析：三相异步电动机在电路图中的图形符号是一个圆中间有 M，三角形和 Y 形一般用于表示电动机绕组的连接方式，不是电动机本身的图形符号，所以选 A。 课堂练习 6.安装电路过程中，布线应遵循的原则是（ ）​ A. 横平竖直，尽量减少交叉​ B. 随意布线，只要连接正确即可​ C. 先布电源线，再布控制线​ D. 先布长线，后布短线 答案：A​ 解析：安装电路布线时应遵循横平竖直，尽量减少交叉的原则，这样布线整齐美观且便于检查和维护；随意布线不利于后期检修，B 错误；布线顺序没有严格规定先布电源线还是控制线，C 错误；也不是先布长线后布短线，D 错误。 课堂练习 7.在通电调试系统时，发现 PLC 输出指示灯亮，但接触器不动作，可能的原因是（ ）​ A. PLC 程序错误​ B. 接触器线圈损坏​ C. 输入按钮故障​ D. 电源电压过高 答案：B​ 解析：PLC 输出指示灯亮说明 PLC 输出信号正常，程序一般没问题，A 错误；输入按钮故障影响的是输入信号，不会导致这种输出正常但接触器不动作的情况，C 错误；电源电压过高一般不会直接导致接触器不动作，D 错误；接触器线圈损坏会使接触器无法吸合，即使有 PLC 输出信号也不动作，B 正确。 课堂练习 8.PLC 指令表中，AND 指令用于（ ）​ A. 单个常开触点的串联​ B. 单个常闭触点的串联​ C. 单个常开触点的并联​ D. 单个常闭触点的并联 答案：A​ 解析：AND 指令在 PLC 指令表中用于单个常开触点的串联；单个常闭触点串联用 ANI 指令，B 错误；常开触点并联用 OR 指令，C 错误；常闭触点并联用 ORI 指令，D 错误。 课堂小结 感谢观看 $$