1.2.11 实训3 电动机连续运行的PLC控制——与/与反及或/或反指令

【实训目的】

● 掌握起保停电路的程序设计方法；

● 掌握软元件注释的生成方法；

● 掌握常闭触点输入信号的处理方法。

【实训任务】

用PLC实现三相异步电动机的连续运行控制，即按下起动按钮，电动机起动并单向运转，按下停止按钮，电动机停止运转。该电路必须具有必要的短路保护、过载保护等功能。

【实训步骤】

1.继电器-接触器控制原理分析

三相异步电动机的连续运行继电器控制系统的电路如图1-70所示。起动时，接通空气开关QF，当按下起动按钮SB1时，交流接触器KM线圈得电，其主触点闭合，电动机接入三相电源而起动。同时与SB1并联的接触器常开辅助触点闭合形成自锁使接触器线圈有两条路通电，这样当松开按钮SB1时，接触器KM的线圈仍可通过自身的辅助触点继续通电，保持电动机的连续运行。

当按下停止按钮SB2时，KM线圈失电，其主触点和常开触点复位断开，电动机因无供电而停止运行。同样，当电动机过载时，其常闭触点断开，电动机停止运行。

2.I/O分配

根据项目分析可知，对输入量、输出量进行分配如表1-12所示。

3.I/O接线图

根据控制要求及表1-12的I/O分配表，电动机的连续运行控制I/O接线图如图1-71所示（停止按钮和热继电器触点采用常闭触点，与继电器—接触器控制系统相同），主电路与图1-70相同。

4.创建工程项目

双击GX Works2软件图标，启动编程软件，按实训2中所介绍的方法新建一个工程，并命名为电动机的连续运行控制。

5.编写程序

根据要求，并按1.2节介绍的方法生成本工程的控制梯形图，如图1-72所示。

6.注释、声明和注解

在程序中，可以生成和显示下列的附加信息：

● 为每个软元件指定一个注释；

● 可为梯形图的电路添加最多64个字符的声明，为跳转、子程序指针（P指针）和中断指针（I指针）添加最多64个字符的声明；

● 可为线圈添加最多32个字符的注解。

（1）生成和显示软件的注释

双击图1-73左边“导航”窗口中的“全局软元件注释”，打开软元件注释编辑器。“软元件名”列表中是默认的X0，在“注释”列中，输入X000的注释“起动按钮”，输入X001的注释“停止按钮”，输入X002的注释“过载保护”；然后在“软元件名”文本框中输入“Y0”，按下计算机键盘上的〈Enter〉键后切换到输出继电器注释界面，输入Y0的注释“电动机M”。

软元件注释生成后，在梯形图程序中并不会自动显示出来。单击“MAIN”编辑窗口按钮，打开程序，执行菜单栏中“视图”→“注释显示”命令，该命令的左边出一个“√”，在软元件注释编辑器中定义的注释将会在触点和线圈的下面显示，如图1-74所示。再次执行该命令，该命令左边的“√”消失，梯形图中软元件下面的注释也会消失。

在梯形图写入模式下，单击工具栏上的“软元件注释编辑”按钮 ，进入注释编辑模式。双击梯形图中的某个触点（如X001，如图1-75）或线圈，在“注释输入”对话框输入注释或修改已有的注释。单击“确定”按钮后，梯形图中将显示新的或修改后的注释，新的注释同时自动进入软元件注释表。再次单击工具栏上的“软元件注释编辑”按钮，退出注释编辑模式。

（2）设置注释和监视行的显示格式

执行菜单栏中“视图”→“软元件注释显示格式”命令，如果单击弹出的“选项”对话框中的“恢复为默认值”按钮（如图1-76），将会采用第一次运行软件时默认的注释显示格式，注释将占用4行，这样程序显得很不紧凑，不便于阅读和编辑，因此需要设置注释的显示格式。可选1～4行，每行8列或5列。建议设置为1行8列（一行8个字符或4个汉字）。选中图1-76左边窗口“梯形图”可以设置梯形图的显示格式，例如将显示的触点数由11个改为9个（可在9～21中选择）。

在RUN模式下，单击工具栏上的“监视模式”按钮 ，将会在功能指令的操作数、定时器和计数器的线圈下面的“当前值监视”行，显示它们的监视值。执行菜单“视图”→“当前值监视行显示”命令，打开“选项”对话框，如图1-77所示。可选“始终显示”“始终隐藏”和“仅在监视时显示”。现设置为“仅在监视时显示”，即未进入监视模式时不显示当前值监视行。

（3）生成和显示声明

可以在梯形图上面生成和显示声明（可以是某一行或某几行的程序说明）。在写入模式下，单击工具栏上的“声明编辑”按钮，进入声明编辑模式。双击梯形图中的某个步序号或某块电路，可以在弹出的“行间声明输入”对话框中输入声明，如图1-78所示。单击“确定”按钮后，在该电路块的上面将会立即显示新的或修改后的声明。再次单击“声明编辑”按钮，退出声明编辑模式。若想删除声明行，则选中声明行，再按下计算机键盘上的〈Delete〉键即可将其删除。

执行菜单栏中“视图”→“声明显示”，可以显示或隐藏声明。

退出声明编辑模式后，双击显示的声明，可以用弹出的“梯形图输入”对话框编辑它。

（4）生成和显示注解

在写入模式下，单击工具栏上的“注解编辑”按钮 ，进入注解编辑模式。双击梯形图中的某个线圈或输出指令，可以在弹出的“注解输入”对话框中输入注解或修改已有的注解，如图1-79所示。单击“确定”按钮后在该电路块的上面将会立即显示新的或修改后的注解。再次单击“注解编辑”按钮，退出注解编辑模式。若想删除注解，则选中注解，再按下计算机键盘上的〈Delete〉键即可将其删除。

执行菜单栏中“视图”→“注解显示”命令，可以显示或隐藏注解。

退出后双击显示出的注解，可以用弹出的“注解输入”对话框编辑它。

7.调试程序

在仿真软件中先调试一下程序的正确性，然后按照实训2介绍的方法将电动机的连续运行控制程序下载到PLC中。首先断开负载交流接触器KM的电源，然后按下起动按钮，观察输入点X000和输出点Y000的指示灯亮否？松开起动按钮，输出点Y000的指示灯是否依然点亮？按下停止按钮，观察输出点Y000的指示灯是否熄灭，若熄灭，则再次按下起动按钮，此时输出点Y000的指示灯再次点亮，然后手动拨动热继电器的测试开关，观察输出点Y000的指示灯是否熄灭？若熄灭，则说明程序及PLC输入外部接线正确。别忘了按下热继电器的复位按钮，使其触点复位，以便电动机正常工作。最后给负载交流接触器KM供电，按下上述方法操作，观察电动机的工作是否和控制要求一致，如一致，则说明程序及外部硬件接线全部正确。

【实训交流】

1.FR与PLC的连接

在工程项目实际应用中，经常遇到将热继电器FR的常闭触点接到PLC的输出端，如图1-80所示。

这样编写梯形图时，只需要将图1-74中FR的常开触点X002删除即可，从程序上看好像变得简单了，但在实际运行过程中会出现电动机二次起动现象。

图1-80中若电动机长期过载时，FR常闭触点会断开，电动机则停止运行，保护了电动机。

若使用的是自恢复热继电器，随着FR热元件的热量散发而冷却，常闭触点又会自动恢复，或被人为手动复位。

若PLC未断电，程序依然在执行，由于PLC内部Y000的线圈依然处于“通电”状态，KM的线圈会再次得电，这样电动机将在无人操作的情况下再次起动，这会给机床设备或操作人员带来危害或灾难。而热继电器FR的常闭触点（或常开触点）作为PLC的输入时，不会发生上述现象。一般情况下在PLC输入点数量充足的情况下不建议将FR的常闭触点接在PLC的输出端使用。

2.起动和停止按钮的常用触点

很多工程技术人员在设计梯形图时都比较习惯将按钮的常开触点作为起动使用（常开触点也可作为停止使用），常闭触点作为停止使用，这样的梯形图则与继电器-接触器控制系统的线路非常相似，便于工程技术人员维护和检修设备。若本项目也采用停止按钮和热继电器的常开触点作为输入信号，程序又该如何编写呢？只要将控制程序中停止按钮和热继电器的常开触点换成常闭触点即可（如图1-81），这种方法也为很多工程技术人员所熟悉，这也是最为典型的编程方法，即起保停程序设计法。

3.两台电动机的同时起停控制

在工程应用中，常常用一个起动按钮和一个停止按钮同时控制两台小容量电动机的起动和停止，那硬件连接和程序该如何编写呢？

（1）两个接触器线圈并联

在PLC的输出端将两个接触器线圈并联，这样只需要编写一行起保停程序（注意两个热继电器触点的连接）。千万不能将两个接触器线圈串联（如果它们串联，在有输出信号时两个接触器线圈均分得一半电压，使两个接触器触点均无法动作），初学者易犯这样的错误。

（2）两个输出线圈并联

用PLC的两个输出端分别连接两个接触器线圈，在程序编写时将两个输出的接触器线圈并联即可。

两台电动机同时起停控制的两种方法的电路原理图和程序请读者自行绘制和编写。

【实训拓展】

训练1 用PLC实现两台电动机的独立运行控制：要求按下第一台电动机起动按钮，第一台电动机起动并运行，按下第一台电动机停止按钮，第一台电动机停止运行；按下第二台电动机起动按钮，第二台电动机起动并运行，按下第二台电动机停止按钮，第二台电动机停止运行。若第一台电动机过载，则第一台电动机立即停止运行；若第二台电动机过载，则第二台电动机立即停止运行。

训练2 用PLC实现两台电动机的同时起动控制：按下起动按钮，第一台和第二台电动机同时起动，按下第一台电动机的停止按钮，第一台电动机停止，按下第二台电动机的停止按钮，第二台电动机停止。若两台电动机中任意一台发生过载现象，两台电动机均立即停止。

【实训进阶】

维修电工中级（四级）职业资格鉴定中，PLC考核部分由“实操+笔试”组成，考核时间为120min，要求考生按照电气安装规范，依据提供的继电器-接触器控制系统主电路及控制电路原理图绘制PLC的I/O接线图，正确完成PLC控制线路的安装、接线和调试。

笔试部分：

1）正确识读给定的电路图，将控制电路部分改为PLC控制，在答题纸上正确绘制PLC的I/O口（输入/输出）接线图并设计PLC梯形图。

2）正确使用工具，简述某工具的使用注意事项，如电烙铁、剥线钳、螺钉旋具等。

3）正确使用仪表，简述某仪表的使用方法，如万用表、钳形电流表、兆欧表等的使用方法。

4）在安全文明生产方面，何为安全电压？

操作部分：

1）按照电气安装规范，依据所提供的主电路和I/O接线图正确完成PLC控制线路的安装和接线。

2）正确编制程序并输入到PLC中。

3）通电试运行。

维修电工中级（四级）职业资格鉴定中，PLC部分考题相对比较简单，主要涉及的指令为PLC中的位逻辑指令、定时器及计数器指令，本书列举部分考题供读者参考。

任务：PLC控制电动机的点连复合控制装调，所提供的继电器-接触器控制电路如图1-82所示，即使用两个起动按钮和一个停止按钮实现电动机的点连复合控制功能。

请读者根据上述电路及控制功能自行绘制PLC的I/O接线图、编写相应控制程序，本书后续实训进阶中有关维修电工中级（四级）职业资格鉴定的任务要求相同。

有些读者会使用移植法将图1-82转换为相应的梯形图，结果是按下点动和连续按钮，电动机均连续运行。原因是继电器-接触器式控制系统与PLC的工作原理不同，前者同一元件的所有触点同时处于受控状态，后者梯形图中各个软元件都处于周期循环扫描工作状态，即线圈工作和其触点动作并不同时发生。

拓展训练：用PLC实现点动和连续运行的控制，要求用一个起动按钮、一个停止按钮和一个转换开关实现点动和连接运行复合控制功能。