任務4-5電動機Y/△降壓起動的PLC控制一、任務導入

在項目二中，我們曾安裝和調試過繼電器-接觸器控制的電動機Y/△降壓起動電路，如何用PLC來實現(xiàn)電動機Y/△降壓起動呢？其控制要求為：當按下起動按鈕SB1時，接觸器KM1和KM3得電，電動機接成

Y

形起動，6s后KM3失電而KM2則得電，電動機接成△形運行。當按下停止按鈕SB2時，電動機停止。熟悉基本指令MC、MCR、ORB、ANB、MPS、MRD、MPP等的使用；掌握使用定時器T的常用編程方法；熟悉PLC程序設計的常用方法。能對三相異步電動機Y/△降壓起動控制進行PLC程序設計；能正確連接輸入按鈕和外部負載；能正確在線監(jiān)控，軟、硬件調試。二、任務目標

學習情境1主控觸點指令（MC、MCR指令）在編程時，經(jīng)常會遇到許多線圈同時受1個或1組觸點控制的情況，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，將占用很多存儲單元，主控指令可以解決這一問題。使用主控指令的觸點稱為主控觸點，它在梯形圖中與一般的觸點垂直，主控觸點是控制1組電路的總開關。三、知識儲備

1、指令助記符及功能主控觸頭指令（MC、MCR指令）的功能、梯形圖表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-1所示。表5-5-1 主控觸點指令（MC、MCR指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表

圖5-5-1MC、MCR指令的應用

3.指令說明

1)被主控指令驅動的Y或M元件的常開觸點稱為主控觸點，主控觸點在梯形圖中與一般觸點垂直。主控觸點是與左母線相連的常開觸點，相當于電氣控制電路的總開關。與主控觸點相連的觸點必須用LD、LDI指令。2）在一個MC指令區(qū)內若再使用MC指令稱嵌套，嵌套的級數(shù)最多8級，編號按N0N1N2N3N4N5N6N7順序增大，N0為最外層，N7為最內層，使用MCR指令返回時，則從編號大的嵌套級開始復位，即按N7N6N5N4N3N2N1N0順序返回。

3)MC和MCR指令必須成對出現(xiàn)，其嵌套層數(shù)N值應相同。主控指令區(qū)的Y或M元件不能重復使用。4）MC指令驅動條件斷開時，在MC與MCR之間的積算型定時器和計數(shù)器，以及用SET、RST指令驅動的元件保持其之前的狀態(tài)不變；通用型定時器和用OUT指令驅動的元件均復位。4.主控指令在電動機正反轉控制中的應用

用主控指令對三相異步電動機實現(xiàn)正反轉控制的I/O接線圖如圖5-5-2所示，梯形圖如圖5-5-3所示。圖5-5-2用主控指令對三相異步電動機實現(xiàn)正反轉控制的I/O接線圖圖5-5-3用主控指令對三相異步電動機實現(xiàn)正反轉控制的梯形圖程序

學習情境2電路塊連接指令（ANB、ORB指令）當梯形圖中觸點的串、并聯(lián)關系稍微復雜一些時，用前面所講的取指令和觸點串并聯(lián)指令就不能準確地、唯一地寫出指令表。電路塊指令就是為了解決這個問題而設置的。電路塊指令有兩條：電路塊串聯(lián)指令ANB和電路塊并聯(lián)指令ORB。什么是電路塊？電路塊是指當梯形圖的梯級出現(xiàn)了分支，而且分支中出現(xiàn)了多余一個觸點相串聯(lián)或并聯(lián)的情況，把這個相串聯(lián)或相并聯(lián)的支路稱為電路塊。兩個及以上觸點相串聯(lián)的稱為串聯(lián)電路塊。兩個及以上觸點相并聯(lián)的稱為并聯(lián)電路塊。1、指令助記符及功能電路塊連接指令（ANB、ORB指令）的功能、梯形圖表示、操作元件、所占的程序步如表5-5-2所示。表5-5-2電路塊連接指令（ANB、ORB指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表

圖5-5-4ANB指令的應用a)梯形圖b)指令表

圖5-5-5ORB指令的應用不佳的程序

3.指令說明

1)ORB指令是不帶操作元件的指令。兩個及以上觸頭串聯(lián)連接的支路稱為串聯(lián)電路塊，將串聯(lián)電路塊再并聯(lián)連接時，分支開始用LD或LDI指令表示，分支結束用ORB指令表示。2）有多條串聯(lián)電路塊并聯(lián)時，可對每個電路塊使用ORB指令，對并聯(lián)電路數(shù)量沒有限制。3）對多條串聯(lián)電路塊并聯(lián)電路，也可成批使用ORB指令，但考慮到LD、LDI指令的重復使用限制在8次，因此ORB指令的連續(xù)使用次數(shù)也應限制在8次。4)ANB指令是不帶操作組件編號的指令。兩個或兩個以上觸頭并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊。當分支電路并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接時，使用ANB指令。分支起點用LD或LDI指令，并聯(lián)電路塊結束后使用ANB指令，表示與前面的電路串聯(lián)。5）若多個并聯(lián)電路塊按順序和前面的電路串聯(lián)連接時，則ANB指令的使用次數(shù)沒有限制。6）對多個并聯(lián)電路塊串聯(lián)時，ANB指令可以集中成批地使用，但在這種場合，與ORB指令一樣，LD、LDI指令的使用次數(shù)只能限制在8次以內，ANB指令成批使用次數(shù)也應限制在8次。

學習情境3棧指令（MPS、MRD、MPP指令）FX3U系列PLC有11個存儲單元，專門用于存儲程序運算的中間結果，稱為棧存儲器。棧存儲器數(shù)據(jù)進棧和出棧遵循的原則是“先進后出”,如圖5-5-6所示。當梯形圖中，一個梯級有一個公共觸點，并從該公共觸點分出兩條或以上支路且每個支路都有自己的觸點及輸出時，必須用棧指令來編寫指令表程序。圖5-5-6棧存儲器示意圖1、指令助記符及功能棧指令（MPS、MRD、MPP指令），又稱為多重輸出指令，其使用要素如表5-5-3所示。表5-5-3棧指令（MPS、MRD、MPP指令）使用要素表

2.用法示例a)梯形圖b)指令表圖5-5-7棧指令的應用

3.指令說明

1)MPS指令是將多重電路的公共觸點或電路塊先存儲起來，以便后面的多重支路使用。多重支路的第一個支路前使用MPS進棧指令，多重電路的中間支路前使用MRD讀棧指令，多重支路的最后一個支路前使用MPP指令。該組指令沒有目標元件，MPS、MPP指令必須成對出現(xiàn)。2）MPS指令可以反復使用，但必須少于11次。3)MRD指令可多次使用。4）MPS、MRD、MPP指令后如果接單個觸點，用AND、ANI、ANDP和ANDF指令。若有電路塊串聯(lián)，則要用ANB指令；若直接與線圈相連，則用OUT指令。四、任務實施當按下起動按鈕SB1時，接觸器KM1和KM3得電，電動機接成

Y

形起動，6s后KM3失電而KM2則得電，電動機接成△形運行。當按下停止按鈕SB2時，電動機停止；如何用PLC來實現(xiàn)電動機Y/△降壓起動呢？1.任務要求2.I/O地址分配與接線圖表5-5-4三相異步電動機Y/△降壓起動的PLC控制I/O分配表圖5-5-8三相異步電動機Y/△降壓起動PLC控制的I/O接線圖圖5-5-9三相異步電動機Y/△降壓起動PLC控制程序梯形圖3.編制程序1)將圖5-5-9所示的程序用GXDeveloper軟件編程并下載到PLC中。2)靜態(tài)調試。按圖5-5-8所示的I/O接線圖正確連接好輸入設備，進行PLC程序的靜態(tài)調試（按下起動按鈕X001后，Y000、Y001亮，6S后，Y000亮、Y001熄滅，0.5S后，Y000、Y002亮；按下停止按鈕X002或熱繼電器X003動作時，Y000、Y001、Y002同時熄滅），觀察PLC的輸出指示燈是否按要求指示，否則，檢查并修改程序，直至輸出指示正確。4.系統(tǒng)調試3）動態(tài)調試。按圖5-5-8所示的I/O接線圖正確連接好輸出設備，進行系統(tǒng)的空載調試，觀察交流接觸器能否按控制要求動作（按下起動按鈕X001后，KM1、KM3閉合，6S后，KM1閉合、KM3斷開，0.5S后，KM1、KM2閉合；按下停止按鈕X002或熱繼電器X003動作時，KM1、KM2、KM3同時斷開），否則，檢查電路接線或修改程序，直至交流接觸器能按控制要求動作；然后按項目二中圖2-5-2(a)所示主電路連接好電動機，進行帶載動態(tài)調試。5.分析與思考在Y/△降壓起動控制電路中，如果控制Y聯(lián)結的KM3和控制△聯(lián)結的KM2同時得電會出現(xiàn)什么問題？本任務在硬件和程序上采取了哪些措施避免了此問題的出現(xiàn)？五、任務拓展（一）程序設計的方法1、轉換法轉換法就是將繼電器電路圖轉換成與原有功能相同的PLC內部的梯形圖。根據(jù)繼電器電路圖來設計PLC的梯形圖時，關鍵是要抓住它們的一一對應關系，即控制功能的對應、邏輯功能的對應以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對應。（1）基本方法（2）轉換設計的步驟1）了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設計和調試系統(tǒng)時心中有數(shù)。2）確定PLC的輸入信號和輸出信號，畫出PLC的外部接線圖。3）確定PLC梯形圖中的輔助繼電器(M)和定時器(T)的元件號。4）根據(jù)上述對應關系畫出PLC的梯形圖。5）根據(jù)被控設備的工藝過程和機械的動作情況以及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性、條理性和可靠性。6）根據(jù)梯形圖寫出其對應的指令表程序。例：圖5-5-10是三相異步電動機正反轉控制的繼電器電路圖，試將該繼電器電路圖轉換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖。圖5-5-10

三相異步電動機正反轉控制的繼電器電路圖（3）轉換法的應用1)分析動作原理：按下正轉按鈕SB1，正轉接觸器KM1得電，電動機正轉；若按反轉按鈕SB2，反轉接觸器KM2得電，電動機反轉；若按下停止按鈕SB3或熱繼電器動作，正轉接觸器KM1或反轉接觸器KM2失電，電動機停止。2）確定輸入/輸出信號：輸入信號有停止按鈕SB3—X000、正轉起動按鈕SB1—X001、反轉起動按鈕SB2—X002、熱繼電器FR—X003，輸出信號有電動機正轉KM1—Y001、電動機反轉KM2—Y002。3）畫出PLC的外部接線圖，如圖5-5-11所示。圖5-5-11電動機正反轉的外部接線圖

4）畫出對應的梯形圖，如圖5-5-12所示。圖5-5-12電動機正反轉的繼電器電路圖所對應的梯形圖5）畫優(yōu)化梯形圖，如圖5-5-13所示。圖5-5-13電動機正反轉的優(yōu)化梯形圖圖5-5-13電動機正反轉的優(yōu)化梯形圖2、經(jīng)驗法（1）基本方法經(jīng)驗法是用設計繼電器電路圖的方法來設計比較簡單的開關量控制系統(tǒng)的梯形圖。經(jīng)驗法是在一些典型應用程序的基礎上，根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些應用程序進行適當組合，經(jīng)過多次反復地調試、修改和完善，最后得到一個較為滿意的結果。用經(jīng)驗法設計時，可以參考一些基本電路的梯形圖或以往的一些編程經(jīng)驗。（2）設計的步驟1）在準確了解控制要求后，合理地為控制系統(tǒng)中的信號分配I/O接口，并畫出I/O分配圖。2）對于一些控制要求比較簡單的輸出信號，可直接寫出它們的控制條件，依起保停電路的編程方法完成相應輸出信號的編程；對于控制條件較復雜的輸出信號，可借助輔助繼電器來編程。3）對于較復雜的控制，要正確分析控制要求，確定各輸出信號的關鍵控制點。在以空間位置為主的控制中，關鍵點為引起輸出信號狀態(tài)改變的位置點；在以時間為主的控制中，關鍵點為引起輸出信號狀態(tài)改變的時間點。4）確定了關鍵點后，用起保停電路的編程方法或基本電路的梯形圖，畫出各輸出信號的梯形圖。5）在完成關鍵點梯形圖的基礎上，針對系統(tǒng)的控制要求，畫出其它輸出信號的梯形圖。6）在此基礎上，審查以上梯形圖，更正錯誤，補充遺漏的功能，進行最后的優(yōu)化。（3）經(jīng)驗法的應用例：用經(jīng)驗法設計三相異步電動機正反轉控制的梯形圖。控制要求為：若按正轉按鈕SB1，正轉接觸器KM1得電，電動機正轉；若按反轉按鈕SB2，反轉接觸器KM2得電，電動機反轉；若按停止按鈕SB或熱繼電器動作，正轉接觸器KM1或反轉接觸器KM2失電，電動機停止；只有電氣互鎖，沒有按鈕互鎖。

1)根據(jù)以上控制要求，可畫出其I/O分配圖，如圖5-5-11所示。2)根據(jù)以上控制要求可知：正轉接觸器KM1得電的條件為按下正轉按鈕SB1，正轉接觸器KM1失電的條件為按下停止按鈕SB或熱繼電器動作。反轉接觸器KM2得電的條件為按下反轉按鈕SB2，反轉接觸器KM2失電的條件為按下停止按鈕SB或熱繼電器動作，線圈保持有電的條件是其相應的自鎖觸點。因此，可用兩個起保停電路疊加，在此基礎上再在線圈前增加對方的常閉觸點作電氣軟互鎖，如圖5-5-14a所示。另外，可用SET、RST指令進行編程，若按正轉按鈕X1，正轉接觸器Y1置位并自保持；若按反轉按鈕X2，反轉接觸器Y2置位并自保持；若按停止按鈕X0或熱繼電器X3動作，正轉接觸器Y1和反轉接觸器Y2復位并自保持；在此基礎上再增加對方的常閉觸點作電氣軟互鎖，如圖5-5-14b所示。圖5-5-14電動機正反轉控制梯形圖例：下圖所示為行程開關控制的正反轉電路圖，圖中行程開關SQ1、SQ2作為往復控制用，而行程開關SQ3、SQ4作為極限保護用，試用經(jīng)驗法設計其梯形圖。圖5-5-15行程開關控制的正反轉電路圖圖5-5-16行程開關控制的正反轉的外部接線圖圖5-5-17行程開關控制的正反轉梯形圖（二）梯形圖的基本規(guī)則（1）線圈右邊無觸點。梯形圖中的階段都是從左母線開始，終于右母線。線圈只能接在右母線上，并且所有的觸頭不能放在線圈的右邊，如圖5-5-18所示。圖5-5-18規(guī)則1的說明（2）觸點水平不垂直。觸頭應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。觸頭垂直跨接在分支上的梯形圖，稱為橋式電路，如圖5-5-19a所示，這種為不正確的梯形圖，正確的梯形圖如圖5-5-19b和圖5-5-19c所示。圖5-5-19規(guī)則2的說明（3）觸點可串可并無限制，多個線圈可并聯(lián)輸出。梯形圖中觸點可以任意的串聯(lián)或并聯(lián)，而輸出繼電器線圈可以并聯(lián)但不可以串聯(lián)，多個線圈并聯(lián)輸出如圖5-5-20所示。圖5-5-20規(guī)則3的說明（4）梯形圖應體現(xiàn)“左重右輕“，“上重下輕”的原則。如果有幾個電路塊并聯(lián)時，應將觸頭最多的支路塊放在最上面。若有幾個支路塊串聯(lián)時，應將并聯(lián)支路多的盡量靠近左母線。這樣可以使編制的程序簡潔明了，指令語句減少，如圖5-5-21所示。圖5-5-21規(guī)則4的說明（5）盡量避免出現(xiàn)分支點梯形圖。如果有多重輸出電路，最好將串聯(lián)觸頭多的電路放在下面，這樣可以不使用MPS、MPP指令，如圖5-5-22所示。圖5-5-22規(guī)則5的說明（6）線圈不能重復使用。在梯形圖中，線圈前邊的觸頭代表線圈輸出的條件，線圈代表輸出。在同一程序中，某個線圈的輸出條件可能非常復雜，但應是唯一且可集中表達的。由PLC的操作系統(tǒng)引出的梯形圖編繪法