可编程序控制器24.docx
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可编程序控制器24
2—4基本指令综合应用
实例一
工作台自动往返循环工作示意图如图2——86所示。
工作台的前进、后退由电动机通过丝杆驱动。
控制要求：
1、自动循环工作
2、点动控制（供调试用）
3、单循环运行，即工作台前进、后退一次循环后停在原位。
4、8次循环计数控制。
即工作台前进、后退为一个循环，循环8次后自动停止在原位。
基本知识
一、分析控制要求
工作台前进与后退是通过电动机正、反转来控制的，所以完成这一动作只要用电动机正反转控制基本程序即可。
工作台工作方式有点动控制和自动连续控制两种方式，可以采用程序（软件的方法）实现两种运行方式的转换，也可以采种控制开关SA1（即硬件的方法）来选择。
设控制开关SA1闭合时，工作台工作在点动控制状态，SA1断开时，工作台工作在自动连续控制状态。
工作台有单循环与多次循环两种工作状态，也可以采用控制开关来选择。
设SA2闭合时，工作台实现单循环工作，SA2断开时，工作台实现多次循环工作。
多次循环因要限定循环次数，所以选择计数器进行控制。
二、分配PLC的输入点与输出点
输入产/输出地址表见表2—11。
三、PLC接线图
工作台循环工作系统PLC接线图如图2—87所示。
四、设计控制程序
1、根据控制对象，设计基本控制环节的程序
控制对象是工作台，其工作方式有前进和后退，电动机正转时，通过丝杆使工作台前进；电动机反转时，通过丝杆使工作台后退，因此，基本控制程序应是正反转控制程序。
梯形图如图2—88所示。
2、实现自动往返功能的程序设计
分析工作台自动往返的工作过程可知，工作台前进中撞块压合SQ2后，SQ2动作，X6常闭触点应先断开Y0线圈，使工作台停止前进，然后X6常开触点再接通Y1线圈，使工作台后退，完成工作台由前进转为后退的动作，同样道理，撞块压合SQ1后，工作台完成由后退转为前进的动作，梯形图如图2—89所示。
3、实现点动控制功能程序设计
根据点动控制的概念可知，如果解除自锁功能，就能实现点动控制。
利用开关SA1来选择点动控制与自动控制，设SA1闭合后，实现工作台点动控制，梯形图如图2—90所示。
在梯形图中，利用X0分别与实现自锁控制的常触点Y0、Y1串联，实现点动与自动控制的选择。
SA1闭合后，输入继电器X0线圈得电，则X0常闭触点断开，使Y0、Y1失去自锁作用，实现了系统的点动控制。
4、实现单循环控制的程序设计
单循环工作方式是指按启动按扭后，工作台由原位前进，当撞块压合SQ2后由工作台前进转为后退，后退到原位后撞块压合SQ1后，使工作台停在原位。
由分析可知，如果撞块压合SQ1，则X5常闭触点断开，使Y1线圈失电，工作台停止后退，在X5常开触点闭合后，只要不使Y0线圈得电，工作台就不会前进，这样便实现了单循环控制。
采用开关SA2选择单循环控制，当SA2闭合后，输入继电器X10线圈得电，X4常闭触点断开，与X4常闭触点串联的X5常开触点失去作用，即在X5常开触点闭合后，Y0线圈也不能得电，工作台不能前进。
梯形图如图2—91所示。
5、循环计数功能程序设计
工作台由前进变为后退并使撞块压合SQ1后，为一次工作循环。
要求工作台循环8次后，自动停在原位，可由计数器累计工作台循环次数。
计数器的计数输入信号由X5（SQ1）提供，梯形图如图2—92所示。
梯形图中X2为启动信号，X2闭合时系统启动，同时计数器清零，为计数循环次数作准备。
SQ1被压合8次后，X5便通断8次，则C0就有8个计数脉冲输入，C0线圈得电，C0常闭触断开，使Y0线圈不可能得电，工作台停在原位。
6、设置必要的保护环节
工作台自动往返控制，必须设置限位保护，SQ3与SQ4分别为后退和前进方向的限位保护极限开关。
当SQ4被压合后，X10常闭触点断开，Y0线圈失电，工作台停止前进、实现了限位保护。
同样道理，压合SQ3后可实现后退限位保护，如图2—93所示。
7、工作台在两端停留5s后再返回
工作台循环工作完整程序梯形图如图2—94所示。
由本例梯形图设计过程，可总结出经验法设计梯形图的一般规律：
先根据控制要求设计基本程序，然后逐步补充完善程序，使其能完全满足控制要求，最后，设置必要的联锁保护程序。
这种设计访求的每一步，都要依靠平时所积累的程序设计经验来设计程序。
但因为弗控制线路的一些设计经验能为梯形图程序设计所借鉴，所以，如果对继电器控制电路的设计有一定的基础，这种方法就比较容易掌握。
值得注意的是，用这种方法进行梯形图程序设计时，必须考虑到PLC的工作方式和画梯形图的基本规则。
练习
一、目的
1、通过调试实例程序熟悉定时器、计数器的运用。
2、了解三菱PLC的定时器、计数器种类。
3、掌握FXGP—WIN—C软件的监控调试方法。
二、器材
工作台控制系统电器元件表见表2—12。
三、内容
1、系统接线图
系统接线如图2—87所示。
2、程序设计
工作台循环工作完整程序如图2—94所示。
3、系统调试
（1）在有人现场监护的情况下进行通电调试，将程序写入PLC，验证系统功能是否符合控制要求。
（2）如果出现故障，应独立检修。
线路检修完毕和梯形图修改完毕后应重新调试，直至系统正常工作。
4、工艺要求
（1）熟悉所用电器元件的作用和控制线路的工作原理。
列出I/O分配表，配齐所有电器元件，并检查质量。
（2）绘制元件布置图，经检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电气安装应牢固，并符合工艺要求。
（3）线路安装应遵循由内到外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠、不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
（4）安装完毕进行自检，该过程可使用万用表来检查线路。
要求确保无误后再通电调试。
实例二
电动机综合控制要求如下：
启动：
采用串电阻减压启动。
转向：
双向运行。
制动：
串电阻反接制动。
基本知识
一、分配PLC的输入点与输出点
三相鼠笼型异步电动机综合系统的输入/输出地址表见表2—13。
二、PLC接线图
三相鼠笼型异步电动机综合系统的PLC接线图如图2—95所示。
三、设计控制程序
1、状态分析
控制过程各个状态见表2—14。
输出元件对应的符号见表2—15。
2、程序设计
（1）正转、反转状态程序设计正转、反转状态程序如图2—96所示。
（2）正反转切换程序设计正反转切换程序如图2—97所示。
（3）制动状态标志继电器程序在接触器KM1、KM2工作过程中，按下停止按扭SB3，电动机应处于反接制动状态，经过一段时间后停止。
反接制动控制程序如图2—98所示。
（4）启动和制动延时程序启动和制动延时程序如图2—99所示。
（5）输出执行程序根据表2—13所示，参考电动机的控制要求，设计输出执行程序如图2—100所示。
（6）完整程序三相鼠笼异步电动机综合控制程序如图2—101所示。
练习
一、目的
1、通过调试实例程序熟悉基本指令的运用。
2、掌握FXGP—WIN—C软件的监控调试和程序逐步完善的方法。
二、器材
电动机缝合控制系统电器元件表见表2—16。
三、内容
电动机缝合控制系统调试。
1、系统接线图
系统接线图如图2—95所示。
2、程序设计
三相鼠笼异步电动机综合控制程序梯形图如图2—101所示。
3、系统调试
（1）在有人现场监护的情况下进行通电调试，将程序写入PLC，验证系统功能是否符合控制要求。
（2）如果出现故障，应独立检修。
线路检修完毕和梯形图修改完毕后应重新调试，直至系统正常工作。
4、工艺要求
（1）熟悉所用电器元件的作用和控制线路的工作原理。
列出I/O分配表，配齐所有电器元件，并检查质量。
（2）绘制元件布置图，经检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电气安装应牢固，并符合工艺要求。
（3）线路安装应遵循由内到外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠、不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
（4）安装完毕进行自检，该过程可使用万用表来检查线路。
要求确保无误后再通电调试。
表2—16电动机综合控制系统电器元件表
序号
分类
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
工具
电工工具
1
套
2
器材
万用表
MF47型
1
块
3
可编程序控制器
FX1s—30MR
1
只
4
计算机
P4
1
台
5
编程软件
FXGP—WIN—C
1
套
6
安装铁板
600mm×900mm
1
块
7
导轨
C45
0.3
米
8
低压断路器
Multi9C65ND20
1
只
9
熔断器
RT28—32
6
只
10
交流接触器
NR3—09/220
3
只
11
热继电器
NR4—63（1—1.6A）
1
只
12
稳压电源
JW6324—380V250W0.85A
1
只
13
控制变压器
JBK3—100380/220
1
只
14
按扭
LA4—3H
2
只
15
端子
D—20
20
只
16
消耗材料
铜塑线
BV1/1.37mm2
10
米
主电路
17
铜塑线
BV1/1.13mm2
15
米
控制电路
18
软线
BVR7/0.75mm2
10
米
19
坚固件
M4×20螺杆
若干
只
20
M4×12螺杆
若干
只
21
φ4平垫圈
若干
只
22
φ4弹簧垫圈及φ4螺母
若干
只
23
号码管
若干
米
24
号码笔
1
支
实例三
直流电动机实现反转有2种方法，一是电枢反接法，二是励磁反接法。
由于励磁绕组匝数多、电感大，在进行反接时因电流突变，奖产生很大的自感电动势，危及电动机及电器的绝缘安全。
同时励磁绕组在断开时，由于失磁造成很大的电枢电流，易引起“飞车”事故，因此一般采用电枢反接法。
在将电枢绕组反接的同时必须连同换向极绕组一起反接，以达到到改善换向的目的。
并励直流电动机的反接制动通常是采用电枢绕组反接法，即通过将正在电动运行的电动机的电枢绕组突然反接来实现。
采用此方法进行反接制动时，应注意2点：
一点是为防止因电枢绕组突然反接时，电枢电流过大，易使换向器和电刷产生强烈的火花，对电动机的换向不利，故一定要在电枢回路中串入外加电阻器，以限制电枢电流，而外加电阻器的电阻值的大小可取近似等于电枢的电阻值；另一点是当电动机的转速接近于零时，应准确可靠地断开电枢回路的电源，以防止电动机反转。
直流电动机的反接制动原理与反转基本相同，所不同的是，反接制动过程至转速为零时结束。
图2—102所示为并励直流电动机双向启动、反接制动控制电路图。
具体控制原理如下：
合上断路器QF励磁绕组A得电励磁
欠电流继电器KA线圈得电KA常开触点闭合，为启动作准备
时间继电器KT1、KT2线圈得电KT1、KT2延时闭合的常闭触点瞬间断开
接触器KM2、KM3线圈处于断电状态，以保证电阻器R1、R2全部串入电枢回路启动
按下SB1SB1常闭触点先断开对KM2的联锁
SB1常开触点后闭合KM1线圈得电KM1主触点闭合①
KM1自锁触点闭合自锁
①电动机M串R1和R2启动KM13对常闭辅助触点断开②
②对KM2、KM3联锁KM1常开辅助触点闭合
KT1、KT2线圈失电经KT1、KT2整定时间KT1、KT2的常闭触点先后闭合
KM6、KM7线圈先后得电KM6、KM7主触点先后闭合逐级切断电阻器R1、R2
电动机M启动结束进入正常运转
反转制动：
按下SB3SB3常闭触点先断开KM1线圈失电KM1触点复位。
此时电动机仍惯性运动，
反电动势Ea仍较高，电压继电器KV仍保持得电
SB3常开触点先闭合接触器KM2、KM3线圈得电KM2、KM3触点动作
电压继电器KV断电复位接触器KM3、KM4、KM2也断电，反接制动完毕
基本知识
一、控制要求
1、并励直流电动机能实现正反转控制。
2、并励直流电动机正转启动或反转启动时，电枢电路串入启动电阻器，随转速上升，逐段切除启动电阻器。
3、实现反转制动。
无论并励直流电动机是正转还是反转运行状态，按下停止按扭后，都进入反接制动，电动机迅速停止运转。
并励直流电动机正反转控制和反接制动控制的主电路如图2—103所示。
设接触器KM1控制直流电动机正转和反转时的反接制动，KM2控制直流电动机反转和正转时的反接制动。
接触器KM5保证制动电阻器RB在反接制动时，串联在电枢电路中，限制制动电流。
直流电动机正、反转启动时，接触器KM3、KM4逐段切除启动电阻器R1、R2，限制直流电动机启动电流，并使直流电动机有足够大的启动转矩，缩短直流电动机的启动时间。
过电流继电器KA对电动机过载保护，欠电压继电器KV防止电动机反接制动结束后反向启动。
二、分配PLC的输入点和输出点
输入/输出地址表见表2—17。
三、PLC接线图
并励直流电动机双向启动、反接制动控制的PLC接线图如图2—104所示。
四、设计控制程序
1、正反转控制程序
因为电动机正转运行和反转运行都是连续工作状态，所以在正反转控制程序中采用SET指令。
此外，为了防止电动机的电源发生短路故障，正反转控制应采用联锁措施。
正反转控制程序梯形图如图2—105所示。
2、无论直流电动机是正转启动，还是反转启动都采用电枢串电阻器的启动方法。
当电动机转速上升到一定值时，先切除电阻器R1，电动机继续启动，转速继续上升到一定值时，再切除电阻器R2。
电动机转速继续上升到额定转速，启动结束。
启动过程中，电阻器R1、R2的切除，采用时间控制原则，梯形图如图2—106所示。
图2—106所示梯形图中，Y5常开触点的作用是使电阻器R1、R2在电动机制动时不被短接。
3、反接制动控制程序
反接抽动控制程序梯形图如图2—107所示。
直流电动机反接制动时，制动电流接近堵转电流的两倍。
为限制制动电流，反接制动时，电枢电路必须串联制动电阻器。
由图2—103所示主电路可以看到，电动机反接制动时，为使电枢电路中串入电阻器R、R2、RB，KM5常开触点应断开。
但在启动过程中，只需串入电阻器R1、R2。
因此，按下启动按扭SB1（X1）或SB2（X2）后，其KM5常开触点应该闭合将电阻器RB切除，仅保留启动电阻器R1、R2。
在图2—107所示梯形图中，当X1常开触点或X2常开触点闭合时，SETY5指令使KM5线圈得电，KM5常开触点闭合，将RB短路。
由图2—104所示PLC接线图可看出，X5受欠电压继电器KV控制。
欠电压继电器的线圈与电枢绕组并联，当电动机正常运行时，电枢绕组中存在的反电动势Ea，使KV线圈上电压大于吸合电压，KV的常开触点闭合，PLC输入继电器X5线圈被驱动，X5常开触点闭合，X5常闭触点断开。
因此，凡是需要在电动机正常运转时执行的程序，都由X5常开触点控制，需要在电动机停止运转后执行的程序，都由X5常闭触点控制。
在图2—107所示梯形图中，电动机运转时，X5常开触点闭合，这时按下停止按扭SB3，X3常开触点闭合，RSTY5指令使KM5线圈失电，KM5常开触点断开，RB接到电路中。
直流电动机正向运行时，按下停止按扭SB3后，接触器KM1的主触点应该由闭合状态变为断开状态，接触器KM2的主触点应该由断开状态变为闭合状态，将直流电动机电枢电压极性改变，电动机进入反接制动状态。
此时，相应的PLC输出继电器Y1应该被复位，Y2应该被置位。
同样，直流电动机反向运行时，按下停止按扭SB3后，接触器KM2的主触点应该由闭合状态变为断开状态，接触器KM1的主触点应该由断开状态变为闭合状态，直流电动机电枢电压极性改变，电动机进入反接制动。
此时，相应的PLC输出继电器Y2应该被复位，Y1应该被置位。
因电动机正向运行和反向运行时，都是按SB3之后，电动机进入反接制动状态，而此时被置位的输出继电器又不相同，所以，采用两个辅助继电器M1和M2，分别为从正转和反转进入反接制动作准备。
M1和M2不应同时被置位。
在图2—107所示梯形图中，电动机正向运行时，Y1常开触点和X5常开触点都闭合，SETM1指令使M1置位，M1常开触点闭合，这时按下停止按扭SB3，X3常开触点闭合，RSTY1指令使Y1复位，KM1的主触点断开，电动机惯性转动。
Y1常开触点闭合，SETY2指令使Y2复位，KM2的主触点闭合，电动机进入反接制动。
同样，电动机反向运行时，Y2常开触点和X5常开触点闭合，SETM2指令使M2置位，M2常开触点闭合，这时接下停止按扭SB3，X3常开触点闭合，RSTY2指令使Y2复位，KM2的主触点断开，电动机惯性转动，Y2的常闭触点闭合，SETY1指令使Y1置位，KM1的主触点闭合，电动机进入反接制动。
电动机正转反接制动时M1常开触点闭合，当电动机转速下降到接近于零时，反电动势很小，欠电压继电器KV复位，输入继电器X5的常闭触点闭合，RSTY2指令使Y2复位，KM2的常开触点断开，反接制动结束，同时，RSTM1指令使M1复位，为下一次反接制动作准备。
电动机反转反接制动时，M2常开触点闭合，当电动机转速下降到接近于零时，欠电压继电器KV复位，输入继电器X5的常闭触点闭合，RSTY1指令使Y1复位，KM1的常开触点断开，反接制动结束，同时，RSTM2指令使M2复位。
为下一次反接制动作准备。
电动机过载时，过电流继电器KA动作，常开触点闭合，输入继电器X4常开触点闭合，RSTY1和RSTY2指令使Y1或Y2复位，KM1或KM2的主触点断开，电动机停止。
4、完整程序
并励直流电动机双向启动、反接制动的完整程序如图2—108所示。
练习
一、目的
1、通过调试实例程序熟悉定时器、计数器的运用。
2、了解三菱PLC的定时器、计数器种类。
3、掌握FXGP—WIN—C软件的监控调试方法。
二、器材
直流并励电动机控制系统电器元件表见表2—18。
三、内容
1、系统接线图
系统接线如图2—104所示。
2、程序设计
并励直流电动机双向启动、反接制动控制程序梯形图如图2—108所示。
3、系统调试
（1）在有人现场监护的情况下进行通电调试，将程序写入PLC，验证系统功能是否符合控制要求。
（2）如果出现故障，应独立检修。
线路检修完毕和梯形图修改完毕后应重新调试，直至系统正常工作。
4、工艺要求
（1）熟悉所用电器元件的作用和控制线路的工作原理。
列出I/O分配表，配齐所有电器元件，并检查质量。
（2）绘制元件布置图，经检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电气安装应牢固，并符合工艺要求。
（3）线路安装应遵循由内到外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠、不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
（4）安装完毕进行自检，该过程可使用万用表来检查线路。
要求确保无误后再通电调试。
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