课题二基本控制指令应用之任务2 三相异步电动机正反转控制.docx
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课题二基本控制指令应用之任务2三相异步电动机正反转控制
课题二基本控制指令应用
任务2三相异步电动机正反转控制
知识目标：
1．掌握ORB、ANBMPS、MRD、MPP等基本驱动指令的功能及应用。
2．掌握梯形图的编程原则。
能力目标：
1.会根据控制要求，能灵活地运用经验法，通过基本指令或多重输出指令实现三相异步电动机正反转控制的梯形图程序设计。
2.能通过三菱GX-Developer编程软件，采用指令语句表输入法输入指令，并通过仿真软件采用逻辑梯形图测试的方法，进行仿真。
然后将仿真成功后的程序下载写入到事先接好外部接线的PLC中，完成控制系统的调试。
如图2-2-1所示是复合联锁接触器控制三相异步电动机正反转控制电路。
本任务内容就是：
用PLC控制系统来实现如图2-2-1所示的三相交流异步电动机的正反转控制，其控制的时序图如图2-2-2所示。
图2-2-1复合联锁接触器正反转控制电路
图2-2-2电动机正反转控制时序图
a）正转运行b）反转运行
任务控制要求：
（1）能够用按钮控制三相交流异步电动机的正、反转启动和停止。
（2）具有短路保护和过载保护等必要的联锁保护措施。
（3）利用PLC基本指令中的块及多重输出指令来实现上述控制。
实施本次任务教学所使用的实训设备及工具材料可参考表2-2-1所示。
表2-2-1实训设备及工具材料
序号
分类
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
工具
电工常用工具
1
套
2
仪表
万用表
MF47型
1
块
3
设备
器材
编程计算机
要求机型：
IBMPC/AT（兼容）；CPU：
486以上；内存：
8兆或更高（推荐16兆以上）；显示器：
分辨率为800×600点，16色或更高
1
台
4
接口单元
采用FX-232AWC型RS-232/RS-422转换器（便携式）或FX-232AW型RS-232C/RS-422转换器（内置式），以及其他指定的转换器
1
套
5
通讯电缆
FX-422CAB型RS-422缆线（用于FX2，FX2C型PLC，0.3m）或FX-422CAB-150型RS-422缆线（用于FX2，FX2C型PLC，1.5m），以及其他指定的缆线
1
条
6
可编程序控制器
FX2N-48MR
1
台
7
安装配电盘
600*900mm
1
块
8
导轨
C45
0.3
米
9
空气断路器
Multi9C65ND20
1
只
10
熔断器
RT28-32
6
只
11
按钮
LA4-3H
1
只
12
接触器
CJ10-10或CJT1-10
2
只
13
接线端子
D-20
20
只
14
三相异步电动机
自定
1
台
15
消耗
材料
铜塑线
BV1/1.37mm2
10
米
主电路
16
铜塑线
BV1/1.13mm2
15
米
控制电路
17
软线
BVR7/0.75mm2
10
米
18
紧固件
M4*20螺杆
若干
只
19
M4*12螺杆
若干
只
20
Φ4平垫圈
若干
只
21
Φ4弹簧垫圈及Φ4螺母
若干
只
22
号码管
若干
米
23
号码笔
1
支
通过对如图2-2-1所示的继电器控制线路图和如图2-2-2所示的控制时序图分析，可知三相异步电动机的正反转控制原理为：
启动时，首先合上总电源开关QF，按下正转启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，其辅助常开触头闭合自锁，辅助常闭触头断开联锁，主触头闭合，电动机正转运行。
当需要反转时，只需按下反转启动按钮SB3，接触器KM1线圈断电，KM1触头复位断开正向电源，接触器KM2线圈得电，其辅助常开触头闭合自锁，辅助常闭触头断开联锁，主触头闭合，电动机反转运行。
按下SB1为总停止按钮。
在本次任务学习时，应首先了解实现本次任务PLC控制的基本逻辑指令的功能及应用，以及PLC的软件系统及梯形图的编程原则。
然后根据控制要求，能灵活地运用经验法，按照梯形图的设计原则，将三相异步电动机正反转运行的继电控制电路转换成梯形图。
同时通过三菱GX-Developer编程软件，采用指令表输入法，输入控制程序的指令，在电脑荧屏上将指令表切换成梯形图，并通过仿真软件采用逻辑梯形图测试的方法，进行模拟仿真运行；最后将仿真成功后的程序下载，并写入到事先接好外部接线的PLC中，完成控制系统的调试。
一、基本指令（ORB、ANB、MPS、MRD、MPP）
1.电路块的并联与串联连接指令（ORB、ANB）
（1）指令的助记符和功能电路块的并联与串联连接指令的助记符和功能如表2-2-2所示
表2-2-2ORB和ANB指令的助记符及功能
指令助记
符、名称
功能
可作用的软元件
程序步
ORB（电路块或）
串联电路的并联连接
无
1
ANB（电路块与）
并联电路的串联连接
无
1
（2）编程实例ORB指令和ANB指令编程应用时的梯形图及指令表见表2-2-3所示。
表2-2-3ORB指令和ANB编程应用时的梯形图及指令表
梯形图
指令表1
指令表2
LDM0
ORM1
LDM1
ORM2
ANB
LDM0
ORM2
ANB
OUTY001
LDM0
ORM1
LDM1
ORM2
LDM0
ORM2
ANB
ANB
OUTY001
LDM0
ANDM1
LDM1
ANDM2
ORB
LDM2
ANDM0
ORB
OUTY001
LDM0
ANDM1
LDM1
ANDM2
LDM2
ANDM0
ORB
ORB
OUTY001
LDX000
ORX002
LDPX001分支的起点
ORX003
ANB与前面的电路块串联连接
LDX004分支的起点
ANIX005
ORB与前面的电路块并联连接
LDIX006分支的起点
ANDX007
ORB与前面的电路块并联连接
OUTY001
（3）关于指令功能的说明
1）2个或2个以上触点串联连接的电路块称为串联电路块。
将串联电路块作并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令。
2）由一个或多个触点的串联电路形成的并联分支电路称为并联电路块，并联电路块在串联连接时，要使用ANB指令。
此电路块的起始要用LD、LDI指令，分支结束用ANB指令。
3）多个串联电路块作并联连接，或多个并联电路作串联连接时，电路块数没有限制。
4）在使用ORB指令编程时，也可把所需要并联的回路连贯地写出，而在这些回路的末尾连续使用与支路个数相同的ORB指令，这时的指令最多使用7次。
5）在使用ANB指令编程时，也可把所需要串联的回路连贯地写出，而在这些回路的末尾连续使用与回路个数相同的ANB指令，这时的指令最多使用7次。
2.多重输出指令（MPS、MRD、MPP）
多重输出是指从某一点经串联触点驱动线圈之后，再由这一点驱动另一线圈，或再经串联触点驱动另一线圈的输出方式。
多重输出指令（MPS、MRD、MPP）也叫栈操作指令。
（1）指令的助记符和功能多重输出指令的助记符和功能如表2-2-4所示
表2-2-4多重输出指令的助记符及功能
指令助记
符、名称
功能
可作用的软元件
程序步
MPS（进栈）
记忆到MPS指令为止的状态
无
1
MRD（读栈）
读出到MPS指令为止的状态
无
1
MPP（出栈）
读出到MPS指令为止的状态并清除该状态
无
1
（2）编程实例在编程时，需要将中间运算结果存储时，就可以通过栈操作指令来实现。
如三菱FX2N的PLC就提供了11个存储中间运算结果的栈存储器，使用一次MPS指令，当时的逻辑运算结果压入栈的第一层，栈中原来的数据依次向下一层推移；当使用MRD指令时，栈内的数据不会发生变化，（即不上移或下移），而是将栈的最上层数据读出；当执行MPP指令时，将栈的最上层数据读出，同时该数据从栈中消失，而栈中其他层的数据向上移动一层，因此也称为弹栈。
如图2-2-3所示就是栈操作指令用于多重输出的梯形图的情况分析。
图2-2-3栈存储器和多重输出程序
a）栈存储器b）梯形图c）指令表
编程实例一：
一层堆栈编程，如图2-2-4所示。
图2-2-4一层堆栈编程
a）梯形图b）指令表
编程实例二：
二层堆栈编程，如图2-2-5所示。
图2-2-5二层堆栈编程
a）梯形图b）指令表
（3）关于指令功能的说明
1）MPS指令用于分支的开始处；MRD指令用于分支的中间处；MPP指令用于的结束处。
2）MPS、MRD和MPP指令均为不带操作元件指令，其中MPS和MPP指令必须配对使用。
3）由于三菱FX2N的PLC就提供了11个栈存储器，因此MPS和MPP指令连续使用的次数不得超过11次。
一、通过对本任务控制要求分析，分配输入点和输出点，写出I/O通道地址分配表
根据任务控制要求，可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I/O通道分配表见表2-2-5所示。
表2-2-5I/O通道地址分配表
输入
输出
元件代号
作用
输入继电器
元件代号
作用
输出继电器
SB1
停止按钮
X000
KM1
正转控制
Y000
SB2
正转按钮
X001
KM2
反转控制
Y001
SB3
反转按钮
X002
二、画出PLC接线图（I/O接线图）PLC接线图如图2-2-6所示。
图2-2-6正反转控制I/O接线图
在设计正反转控制I/O接线图时，由于PLC的扫描周期和接触器的动作时间不匹配，只在梯形图中加入“软继电器”的互锁会造成Y000虽然断开，可能接触器KM1还未断开，在没有外部硬件联锁的情况下，接触器KM2会得电动作，主触头闭合，会引起主电路电源相间短路；同理，在实际控制过程中，当接触器KM1或接触器KM2任何一个接触器的主触头熔焊时，由于没有外部硬件的联锁，只在梯形图中加入“软继电器”的互锁还会造成主电路电源相间短路。
三、程序设计
根据I/O通道地址分配表及图2-2-2所示的控制时序图可知，当按下正转启动按钮SB2时，输入继电器X001接通，输出继电器Y000置1，接触器KM1线圈得电并自保，主触头闭合，电动机正转连续运行。
若按下停止按钮SB1时，输入继电器X000接通，输出继电器Y000置0，接触器KM1线圈断电，主触头断开，电动机停止运行；当按下反转启动按钮SB3时，输入继电器X002接通，输出继电器Y001置1，接触器KM2线圈得电并自保，主触头闭合，电动机反转连续运行。
若按下停止按钮SB1时，输入继电器X000接通，输出继电器Y000置0，接触器KM2线圈断电，主触头断开，电动机停止运行。
从图2-2-1所示的继电器控制电路可知不但正反转按钮实现了互锁，而且正反转接触器之间也实现了联锁。
结合以上的编程分析及所学的启—保—停基本编程环节和栈操作指令，可以通过下面两种方案来实现PLC控制电动机正反转连续运行电路的要求。
设计方案一：
直接用启—保—停基本编程环节进行设计
启—保—停基本编程环节实现电动机正反转运行控制的梯形图如图2-2-7所示。
图2-2-7利用启—保—停基本编程环节设计的电动机正反转运行控制
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