任务六用PLC实现三相异步电动机串电阻降压启动控制.docx
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任务六用PLC实现三相异步电动机串电阻降压启动控制
任务六用PLC实现三相异步电动机
串电阻降压启动控制
【任务目标】
一、掌握微分输出指令PLS/PLF的应用方法。
二、能熟悉两条与左母线相连的触点类微分指令LDP/LDF及四条单个触点串联微分指令ANDP/ANDF与并联微分指令ORP/ORF的使用方法。
三、熟练用PLC实现的三相异步电动机串电阻降压启动控制电路的程序设计、安装与调
试，熟练进行线路故障的排除；
四、熟练安装FX2N系列的仿真软件，学会对plc用户程序的仿真调试；
五、能独立、熟练完成【思考练习】的内容
六、提高自我学习、信息处理、数字应用、解决问题等方法能力及与人交流、与人合作等社会能力；自查6S执行力。
【任务描述】
专业能力训练环节一
图6-1的是三相异步电动机串电阻降压启动控制电路，现在我们用PLC来实现该电路的改造。
图6-1三相异步电动机串电阻降压启动控制电路
改造要求如下：
1）在plc学习机上用发光二极管模拟调试程序，即用发光管LED1、LDE2、LED3的亮灭情况分别代表主电路的三只接触器KM1、KM2、KM3的分合动作情况。
发光管模拟调试动作分合对照表如表6-1。
表6-1发光管模拟调试动作分合对照表
功能
执行
电动机正向串电阻降压启动及3s后自动切除
电动机停止
电动机反向串电阻降压启动及3s后自动切除
操作SB1
LED1先亮，3s后LED3亮
（即KM1先得点，3s后KM3得点）
/
/
操作SB2
/
LED2先亮，3s后LED3亮
（即KM2先得点，3s后KM3得点）
操作SB3
/
正向时LED1、LED3同时灭，反向时LED2、LED3同时灭
（即KM1、KM3断电或KM2、KM3断电）
操作FR
2）按照控制要求设计PLC的输入输出（I/O）地址分配表。
3）按照控制要求进行PLC的输入输出（I/O）接线图的设计。
4）按照控制要求进行PLC梯形图程序的设计。
5）按照控制要求进行PLC指令程序的设计。
6）程序调试正确后，笔试回答表6-2中所列的该程序设计时的核心问题。
7）调试与笔试工时：
60分钟，每超时5分钟扣5分。
8）配分：
本技能项目满分为100分，比重20%。
评分标准见表6-5。
专业能力训练环节二
用FX-20P-E简易手持编程器（HPP）实现专业能力训练环节一所述的任务，即采用手持编程器进行PLC主机的程序录入。
要求如下：
1）复习任务五【知识链接】的相关内容，准备好使用HPP进行编程的相关知识；
2）以小组为单位，以单位时间内小组输入不同类型的正确答案最多为胜。
3）程序设计及调试工时：
90分钟，不得超时。
8）配分：
本技能项目满分100分，比重40%。
核心能力训练环节
以小组为单位总结以上述任务的实施经验，并回答教师提出的问题，具体实施过程参照“任务一中核心能力训练”。
配分：
本项目满分100分，比重30%。
【任务实施】
一、训练器材
验电笔、斜口钳、螺钉旋具、万用表、PLC、HPP、连接导线、3A熔丝
二、预习内容
1、写出图6-1所示的三相异步电动机串电阻降压启动控制电路的工作原理：
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2、试画出图6-2所示的三相异步电动机正反向串电阻降压启动过程的转速变化轨迹。
图中只有正向（第一象限）的机械特性曲线，试给与补全。
图6-2三相异步电动机串电阻降压启动时的机械特性曲线
3、复习任务五【知识链接】的相关内容，准备好使用HPP进行编程的相关知识。
四、训练步骤
“专业能力训练环节一”训练步骤
1、实训指导教师简要说明“能力训练环节一”的要求后，学生各就各位在plc学习机上进行串电阻降压启动控制电路的发光二极管的模拟调试。
调试步骤如下：
（1）按照控制要求设计PLC的输入输出（I/O）地址分配表。
（2）按照控制要求进行PLC的输入输出（I/O）接线图的设计。
（这是硬件连接的依据）
（3）运行三菱PLC的GXDeveloper编程软件。
（4）程序录入。
（5）根据第
（2）步已经设计好的PLC输入输出（I/O）接线图进行plc外围电路的连接。
（6）程序调试。
1）按照表6-1模拟调试的动作要求依次按下按钮SB1、SB2、SB3及模拟操作过载保护触点FR，结合三相异步电动机串电阻降压启动的工作原理分析程序的正误。
2）若不符合控制要求则进行程序的修改，若符合要求，则对程序设计的四个基本要素进行整理与总结，并将正确的答案填入表6-2。
表6-2笔试回答核心问题
自检
要求
将您认为正确的答案填入相应表格
扣分
得分
PLC
的输入输出（I/O）地址分配
表
PLC
的输入输出（I/O）接线图
（改造后的控制电路图）
PLC
梯形图程
序的设计
PLC
指令程序
的设计
进行程序调试即试车环节的安全注意事项详见任务四。
2、程序调试成功后按照正确的断电顺序与拆线顺序进行PLC外围线路的拆除，并整理好工位，填写好表6-2。
3、编写元器件选择表，见表6-3。
表6-3元件明细表（购置计划表或元器件借用表）单价（金额）单位：
元
代号
名称
型号
规格
单位
数
量
单价
金额
用途
备注
M
三相异步
电动机
Y132S-4
7.5KW、380V、15.2A、
△接法、1440r/min
台
1
QS
FU1
FU2
FU3
KM1
KM2
KM3
FR
SB1～SB3
plc
XT1（主电路）
XT2（控制电路）
主电路导线
控制电路导线
电动机引线
电源引线
电源引线插头
按钮线
接地线
自功螺丝
编码套管
U型接线鼻
行线槽
配线板
金属网孔板或木质配电板
合计
4、携带工具、图纸进入PLC综合实训进行该控制线路的真实控制训练。
并将修改后的
PLC的输入输出（I/O）接线图的设计信息填入表6-4。
表6-4
自检
要求
将合理的答案填入相应栏目
扣分
得分
PLC
的输入输出（I/O）地址分配
表
PLC
的输入输出（I/O）接线图（即控制电路设计图）
5、待实训指导教师对自己的“专业能力训练环节一”进行评价后（也可以自评），简要小结本环节的训练经验并填入表6-5后，进入能力训练环节二。
表6-5“专业能力训练环节一”经验小结
6、实训指导教师进行试车结果的评价，并对本环节存在的问题进行评价。
（教师或学生依照【任务评价】的评价指标进行）
“专业能力训练环节二”训练步骤
用FX-20P-E简易手持编程器（HPP）实现三相异步电动机串电阻降压启动的PLC程序录入。
训练步骤如下：
1、复习任务五【知识链接】的相关内容，准备好使用HPP进行编程的相关知识；
2、每小组HPP一只；
3、每小组采用自学与互相探讨的学习方式进行HPP的使用训练，认知与摸索训练时间
统一为30分钟；
4、事先或课前准备好本任务的多个程序答案，并在WORD、PPT或在练习本上编辑出指
令表程序；
5、30分钟后开始计时，每小组共用时90分钟，小组成员依序进行的程序录入并逐一
将程序调试成功；
6、报告完成时间；
7、在张贴板上张贴每个小组的各成员答案,以便开展小组间的互检与互学活动。
张贴
版的张贴顺序如图6-3。
（实训室配备打印机）
图6-3张贴板的张贴要求示意图
8、调试成功后按照正确的断电顺序与拆线顺序进行配线板外围线路的拆除，待实训指导教师对自己的“专业能力训练环节二”进行评价后，每人简要小结本环节的训练经验并填
入表6-4，然后进入“综合能力训练环节”训练步骤。
表6-4“专业能力训练环节二”经验小结
9、汇总出本任务创新答案的个数_____________。
注意事项：
（1）以小组为单位，以单位时间内小组输入不同类型的正确答案最多为胜。
详见评分
标准。
（2）小组成员人人在规定的时间内均能独立完成一次编程操作。
（3）准备一下给教师检查的信息
1）纸质或电子编辑的程序答案；2）向教师汇报任务完成的时间；3）向教师展示每一个正确的结果；4）准备好向同学介绍的经验小结内容。
“核心能力训练环节”训练步骤
1、以小组为单位，简要写出三相异步电动机串电阻降压启动控制线路经PLC改造后，分别用三菱GXDeveloper编程软件进行PLC用户程序的录入与调试与用FX-20P-E简易手持编程器（HPP）进行PLC用户程序的录入与调试的区别，写出训练过程的经验总结报告，并在经验交流课上进行经验交流。
（目的是分享经验，分享成果，发现问题，提高水平，完善自我，增强团队意识，提高协作能力与写作水平，提高语言表达能力，提高计算机应用能力、达成有效学习等）
经验交流要表述的基本内容与任务二的“核心能力训练环节”的要求相同。
2、小组推举“主讲员”上台向全班同学介绍本小组任务实施后的心得，限时5分钟。
3、其它小组推荐的“点评员”对已经表述的“主讲员”进行点评，限时1分钟。
4、教师对核心能力训练环节的能力训练情况进行点评及综合评价并对学生掌握不到位的专业知识加以讲解与分析。
5、由第五小组进行本环节核心能力的成绩登记及汇总。
【任务评价】
（1）程序设计能力与模拟调试能力评价标准见表4-6
（2）基于FX-20P-E简易手持编程器（HPP）的程序设计能力与模拟调试能力评价标准见表6-6。
表6-6程序设计能力与模拟调试能力评价标准
（3）团队工作能力评价表见团队工作能力评价同表4-7。
（4）个人单项任务总分评定表见表4-8。
【知识链接】
一、PLC用户程序的仿真程序的安装与使用
（一）GXSimulatora仿真软件的安装
在安装有三菱公司GXDeveloper编程软件的基础上追加安装GXSimulatora软件就能实现离线时的程序调试。
把通过GXDeveloper软件编写的程序写入GXSimulatora内，能够实现通过GXSimulatora软件调试程序。
1、软件安装
（1）先安装好GXDeveloper编程软件，方法见任务二的【知识链接】。
（2）打开存放有三菱PLC编程软件与仿真软件的“我的电脑”的“D盘”，显示界面如图6-4所示。
图6-4寻找安装对象示意图
（3）点击“三菱PLC仿真软件”，进入GXSimulatora6-C仿真软件文件夹，显示如图6-5所示界面。
图6-5GXSimulatora6-C仿真软件文件夹内容
（4）安装通用环境，进入图6-5左上角的“EnvMEL”文件夹，界面显示如图6-6所示。
然后双击“SETUP”,程序进入自动安装状态。
图6-6“EnvMEL”文件夹中的安装对象“SETUP”的显示
（5）完成“环境”安装后，返回到GXSimulatora6-C仿真软件文件夹，如图6-5所示。
双击图6-5右下角的“SETUP”，程序进入自动安装状态，基本过程如图6-7所示。
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
（g）
图6-7GXSimulatora6-C仿真软件的安装过程
2、用户程序仿真调试
（1）打开GXDeveloper软件，在菜单栏单击“工程”菜单时，显示如图6-8所示的界面。
图6-8
（2）单击“创建新工程”时，界面如图6-9所示，可在此选择PLC的系列与类型，并可设置工程名和为建立的新工程设置保存路径。
图6-9创建新工程界面
（3）例如：
创建一个两台电动机顺序启动，同时停止控制电路的PLC用户程序的工程。
首先创建新工程名为“电机控制”，保存路径为“D:
\用户程序\MELSES\GPPW”,如图6-10所示。
图6-10创建新工程举例
注意：
1）图6-10中，要选择用户使用的PLC所属系列和型号，如图中选中两个下来菜单中的“FXCPU”和“FX2N（C）”；
2）需要选择设置程序的类型，即梯形或是SFC（顺序功能图）；
3）需要设置文件的保存路劲和工程名。
本例的梯形图如图6-11所示。
图6-11两台电动机顺序启动，同时停止控制电路的PLC用户程序
图6-11两台电动机顺序启动，同时停止控制电路的PLC用户程序
（4）点击图6-10创建新工程的对话框中点“确定”，出现图6-12所示的对话框。
图6-12
（5）点击图6-12的“是（Y）”,进入如图6-13的编程界面。
图6-13GXDeveloper主窗口
（6）在图6-13的GXDeveloper主窗口录入如图6-11的用户程序。
主窗口显示变换前的梯形图如图6-14。
图6-14变换前的用户梯形图
（7）点击主菜单栏的“变换（C）”，显示下拉菜单如图6-15所示。
图6-15用户程序变换操作示意图
（8）点击下拉菜单中的“变换（C）”或点击电脑键盘“F4”即可实现当前用户程序的编译，此时编辑区不再显示灰色状态，而是显示如图6-16所示的有步序号的可以进行存盘、仿真及传送的程序。
图6-16变换后的用户梯形图
（9）在安装有三菱PLC仿真软件GXSimulatora6的GXDeveloper编程软件主窗口上点击“工具”，则显示如图6-17的下拉菜单。
图6-17进行用户程序仿真启动的下拉菜单
（10）点击图6-17下拉菜单中的“梯形图逻辑测试启动（L）”或单击工具栏上如图6-18的标注的“梯形图逻辑测试起动/结束”按钮。
则显示如图6-19（a）所示的梯形图逻辑起动测试操作画面，此时，编程软件在脱机的情况下仿真对PLC进行程序写入，其实质是
图6-18用快捷键操作“梯形图逻辑测试起动（L）”的位置
将梯形图程序装入仿真软件中，起动完毕，运行指示灯变成黄色，如图6-19（b）所示，并会在GXDeveloper主窗口跳出“监视状态栏”，如图6-19（c）的仿真操作界面所示。
（a）
（b）
（c）
图6-19梯形图逻辑测试操作界面
（11）将光标放在欲设置ON和OFF的输入继电器触点X000上，单击右键，弹出下拉菜单，如图6-20所示。
图6-20
（12）在图6-20所示的菜单中点击“软元件测试（D）”，则弹出图6-21的软元件设置对话框。
图6-21软元件设置窗口
（13）将X000“强制ON”（即按下起动按钮），发现输出继电器Y007、定时器T3首先得电并自锁，定时器计时10s时间一到，定时器常开触点T3闭合，Y006得电。
于是在监视模式下在主窗口显示如图6-22的仿真执行后的两台电动机顺序启动同时停止控制电路的PLC用户程序的梯形图。
图6-22两台电动机顺序启动同时停止控制梯形图仿真结果
同样，将X001“强制ON”（即按下停止按钮），可发现程序中的软继电器线圈同时断电。
达到了两台电动机顺序启动同时停止的目的。
（14）程序仿真正确后，单击“梯形图逻辑测试起动/结束”按钮，使梯形图逻辑测试结束，点击GXDeveloper窗口主菜单“在线（D）”栏里的“传输设置”，出现如图6-23所示的PC机与PLC进行通信设置的界面。
图6-23通信设置的界面
在该界面中选择电脑串口COM1及通信速率。
接着单击“在线（D）”中的“PLC写入”，将程序下载至PLC中，下载完毕后，将PLC模式选择开关拨至RUN状态。
然后进行PLC与电动机的联机调试。
【思考与练习】
一、设计一个延时接通和延时断开电路并画出其梯形图，其时序图如图4-39所示。
图4-39
二、设计一个定时时间为6h的控制程序。
要求定时时间到指示灯亮。
三、设计一个能计数1500次的控制程序。
要求计数次数达到1500次，指示灯亮。
四、设计一个模拟时钟的控制程序。
Y1、Y2和Y3的输出分别代表秒针、分针和时针。
五、某电动葫芦起升机构的控制要求为：
自动运行时，上升8s,停10s,再下降8s，停10s,反复运行1小时，然后发出声光报警信号，并停止运行。
试设计控制程序。
六、有两台电动机M1和M2，控制要求为；M1和M2可以分别启动和停止；M1和M2可以同时启动和停止。
试设计控制程序。
七、有两台电动机M1和M2，控制要为：
M1启动后，经30s延时，M2自行启动；M2启动后，工作1h，M1和M2同时自动停止运转。
试设计控制程序。
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