33用PLC实现电机正反转运行.docx
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33用PLC实现电机正反转运行
项目四 电动机正反转PLC控制电路的设计与调试
学习项目名称
电动机正反转控制电路的设计与调试
情境应用
X62铣床的主轴电机的正反转
基础知识点
1.正反转控制PLC梯形图程序编制
2.掌握SET、RST和ZRST的使用方法
3.理解并掌握定时器的使用方法
认知技能点
1.三菱PLC定时器应用
2.会进行电动机正反转PLC控制电路的设计
操作技能点
1.正反转电路PLC电路连接
2.正反转电路PLC控制程序编制
3.正反转电路PLC控制电路调试
课程场地
《PLC技术基础》实训室
设计课时
14
一、项目应用
在生产设备中，常通过电动机正反转来改变运动部件的移动方向。
如X62W铣床的主轴控制是按钮和接触器双重联锁的正反转控制线路，该电路要使电动机换向时，可直接按下反转启动按钮，无需先按下停止按钮，使线路操作更加方便，工作安全可靠。
图4-1X62W型万能铣床主轴的顺铣与逆铣
X62W型万能铣床如图4-1所示，它的主轴控制是按钮和接触器双重联锁实现，通过按钮和接触器双重联锁PLC控制电路安装的工作任务，学会选择按钮和接触器，学会双重联锁控制电路的PLC安装。
二、项目认知
1.认识定时器T
定时器是PLC内置的一个重要软元件，用符号“T”表示，主要用于对时间的控制，是PLC程序中常用的软元件，有普通型定时器和积算型定时器两大类。
PLC的软元件定时器T与继电器控制电路中的时间继电器作用基本相同，也是由线圈与触点组成。
PLC的定时器有无数对常开触点和常闭触点供使用。
定时器应用时，要设置一个十进制数的时间设定值。
PLC中的定时器T是根据时钟脉冲的累计计时的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms三种。
（1）普通型定时器T0-T245，
有以下两种计时单位：
1）计时单位为100ms（0.1s）
地址号为T0-T199，共200个；时间设定值范围是0.1-3276.7s。
2）计时单位为10ms（0.01s）
地址号为T200-T245，共46个；时间设定值范围是0.01-327.67s。
定时器编程如图4-2所示。
梯形图中，K200是定时器T1的常数设定值，定时器T0延时时间为：
t=200*0.1s=20s
图4-2定时器使用实例
式中，200由常数设定值决定；0.1s是定时器T0的时钟脉冲周期（T=100ms=0.1s）。
当X0的常开触点闭合时，定时器T0线圈得电，定时器开始延时，20s时间一到定时器T0的常开触点闭合，常闭触点断开；当X0的常开触点断开时，定时器T1的线圈失电，定时器T1的常开触点瞬间恢复断开，常闭触点瞬间恢复闭合。
（注意：
当设备断电或定时器短路时，定时器会立即停止计时并清零复位。
）
（2）积算型定时器T246—T255
有以下两种计时单位：
1）计时单位为1ms（0.001s）
地址号T246-T249，共4个；时间设定值范围是0.001-32.767s。
2）计时单位为100ms（0.1s）
地址号T250-T255，共6个；时间设定值范围是0.1-3276.7s。
积算定时器在计时条件失去或者PLC失电时，其当前值寄存器的数据及触点状态均可保持；可“累计”计时时间，所以称为“积算”，主要是由于积算定时器的当前值寄存器及触点具有记忆功能，其复位时必须在程序中加入专门的复位指令。
如图4-3所示为积算定时器的工作原理图。
X1为复位条件，当X1常开触点接通时，执行“RSTT250”指令，T250的当前值寄存器清零，同时触点复位。
（a）梯形图（b）时序图
图4-3积算定时器使用
2.定时器的串联应用
如下图4-4所示。
定时器的最大设定值为32767，不足1小时，为了扩展定时器的延时时间，可以采用定时器的串联。
延时时间T=T0+T1=3600S。
图4-4定时器串联使用
三、应用指令
1.SET置位指令
SET指令的功能是驱动线圈，使其具有自锁功能，维持接通状态；“SET”为置位指令的助记符。
置位指令的操作元件为输出继电器Y、辅助继电器M和状态继电器S；SET指令的应用如图4-2所示。
在图4-5中，当常开触点X0闭合时，执行SET指令，使M0线圈接通。
在X0断开后，M0线圈继续保持接通状态，要使M0线圈失电，则必须要用复位指令。
2.RST复位指令
指令的功能是使线圈复位。
RST为复位指令的助记符。
复位指令的操作元件为输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、积算定时器T和计数器C。
RST指令的应用如图4-6所示。
图4-5SET指令的应用图4-6RST指令的应用
3.ZRST区间复位指令
ZRST指令为区间复位指令。
ZRST指令的功能是将[D1][D2]指定的元件号范围内的同类元件成批复位。
目标操作数可取T、C、D或Y、M、S。
[D1·]、[D2·]指定的元件应为同类元件，[D1]的元件号应小于[D2]的元件号。
如图4-7所示，利用上电脉冲将S10-S100的100位状态继电器清零。
图4-7ZRST指令示例
四、项目实施
1.项目概述
图4-8是X62W型万能铣床接触器正反转控制线路。
其控制要求如下：
按下正转按钮SB1，电动机正转；按下反转按钮SB2，电动机反转；按下停止按钮SB3，电动机停止。
由于正转和反转接触器不能同时工作，否则将造成电源短路事故，所以采取按钮和接触器双重联锁措施。
图4-8双重联锁正反转控制电路原理图
该控制电路是双重联锁控制线路，在线路中，QS是电源开关，负责整个电路电源的通断；FU1是主电路电路保护的熔断器，FU2是控制电路短路保护的熔断器；KM1是控制电动机正转运行的交流接触器；KM2是控制电动机反转运行的交流接触器；SB1是正转按钮；SB2是反转按钮；SB3是停止按钮；FR是提供电动机过载保护的热继电器。
线路的工作原理如下：
2.工艺设计
（1）材料准备，见表4-1所示。
表4-1电动机双重联锁正反转PLC控制电路元件清单
序号
符号
名称
规格
数量
1
QS
刀开关
HK2-16/3
1
2
FU1
熔断器
RL1-15/10
3
4
SB
按钮
LA23-3
3
5
KM
交流接触器
CJX2-9
2
6
PLC
可编程序控制器
FX3U-32M
1
7
FR
热继电器
JR36-63
1
（2）方案设计
1）I/O分配
分配目的:
确定PLC输入输出接口的使用及功能定义。
I/O分配端口如表4-2所示，学生也可按实际情况定义其他端口。
表4-2I/O分配表
输入
输出
设备名称
输入端子编号
设备名称
输出端子编号
正向启动按钮SB1
X000
电机正传接触器KM1
Y000
反向启动按钮SB2
X001
电机反正接触器KM2
Y001
停止按钮SB3
X002
过载保护FR
X003
2）设计原理图
见图4-9所示。
图4-9双重联锁正反转控制PLC改造电路接线图
3）参考程序
程序设计见图4-10所示。
指令表
步序
操作码操作数
步序
操作码操作数
0
LDX000
8
ORY001
1
ORY000
9
ANIX000
2
ANIX002
10
ANIX002
3
ANIY001
11
ANIY000
4
ANDX003
12
ANDX003
5
ANIX001
13
OUTY001
6
OUTY000
14
END
7
LDX001
图4-10程序设计图
4）设计布局图
见图4-11所示
图4-11双重联锁正反转控制电路PLC改造元件布置图
5）设计接线图
见图4-12所示。
图4-12电动机点动控制PLC改造电路安装接线图
3．电路调试
对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。
若出现故障，应分别检查硬件电路接线和梯形图是否有误，修改后，重新调试，直至系统按照要求正常运行。
4.任务执行
按表4-3完成下列电路安装与调试。
表4-3项目任务执行表
序号
执行步骤
执行内容
执行标准
参考时间
执行结果
1
核对元件清单
选用PLC
按表8-1元件清单执行
10分钟
选用熔断器
选用接触器
选用按钮
选用热继电器
2
元件布局
按照电路图进行布局
参考图8-3布局
20分钟
3
I/O分配
输入分配
按表1-4I/O分配表执行
10分钟
输出分配
设计PLC接线图
设计主电路接线图
参考图1-11设计
10分钟
设计控制电路接线图
电路连接
电源L1、L2、L3接入QS
用万用表检测各段线路连接是否接通
80分钟
U11、V11、W11将QS与FU接在一起
U12、V12、W12将FU、KM1与KM2主触头连接在一起
U13、V13、W13将KM1主触头、KM2主触头与FR连接在一起
U、V、W将FR热元件经过端子排与电动机连接在一起
L、N接入PLC电源端子
连接1号线
连接2号线
连接3号线
连接4号线
连接5号线
连接6号线
连接7号线
连接8号线
连接9号线
连接10号线
连接PLC输出端电源L、N
4
编写程序
编写梯形图程序
参考图4-14梯形图程序
10分钟
5
电路调试
断电状态下链接PC/PPI电缆
电动机点动运行
20分钟
上电，将PLC运行模式开关拨到STOP位置
将程序文件下载到PLC
将PLC运行模式开关拨到RUN位置
按下SB1，电动机正转运行；按下SB2，电动机反转运行；按下SB3，电动机停止运行
总计
160分钟
五、项目评价
根据表4-4完成任务检测。
表4-4任务检测标准
序号
检测内容
执行标准
自评
教师评
1
电路功能
1.电路功能完全实现-A
2.实现部分功能-B
3.不能实现功能-C
2
工艺要求
1.电路布局美观合理-A
2.布局欠美观-B
3.布局杂乱无章-C
3
安全文明
1.工具摆放整齐，仪表使用规范，无安全事故-A
2.工具不齐，但无安全事故-B
3.出现安全事故或损坏仪表-C
六、项目拓展
电动机单按钮起停正反转PLC控制电路。
控制要求：
按下按钮，电动机正转，第二次按下按钮，电动机正转停止；第三次按下按钮，电动机反转，第四次按下按钮，电动机反转停止。
见图4-16。
图4-16单按钮起停正反转控制原理图
七、巩固练习
1.PLC中区间复位指令是（）。
A.RSTB.SETC.ZRSTD.PLF
2.FX3U系列PLC的定时器T的编号是采用（）进制。
A.十B.八C.十六D.二
3.FX3U系列PLC中通用定时器的编号为（）。
A.TO-T256B.TO-T245C.T1-T256D.T1-T245
4.使用定时器T18时,设定常数K为20,则定时时间是（）。
A.2分钟B.20秒C.2秒D.2毫秒
5.FX系列PLC中RST表示（）指令。
A.下降沿B.上升沿C.复位D.输出有效
6.FX系列PLC中SET表示（）指令。
A.下降沿B.上升沿C.输入有效D.复位
7.PLC中区间复位指令是（）。
A.RSTB.SETC.ZRSTD.PLF
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