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3.2 3.2 电动机电动机连续运行连续运行PLCPLC控制控制 主讲主讲：万三国万三国 第七周第七周主要内容主要内容1.电动机运行控制线路2.置位和复位指令，SR指令3.根据继电器电路图设计PLC梯形图4.程序编写5.控制逻辑仿真 一、电动机一、电动机连续运行连续运行PLCPLC控制控制一、电动机一、电动机连续运行连续运行控制线路控制线路v功能分析：功能分析：v（1）当接通三相电源时，电动机M不转；v（2）当按下正转启动按钮时，电动机M连续运转v（3）当按下停止按钮时，电动机M停转二、基础知识v梯形图梯形图v梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。v四个概念四个概念v软继电器、能流、母线v梯形图的逻辑解算 v软继电器软继电器v PLCPLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与与PLCPLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为应。该存储单元如果为“1”“1”状态，则表示梯形图状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈中对应软继电器的线圈“通电通电”，v其常开触点接通，常闭触点断开，称这种其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的状态是该软继电器的“1”“1”或或“ON”“ON”状态。状态。如果该存储单元为如果该存储单元为“0”“0”状态，对应软继电状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为该软继电器为“0”“0”或或“OFF”“OFF”状态。使用状态。使用中也常将这些中也常将这些“软继电器软继电器”称为编程元件。称为编程元件。能能 流流 v 如上图所示触点如上图所示触点1、2接通时，有一个假想的接通时，有一个假想的“概念电流概念电流”或或“能流能流”(Power Flow)从左向右流动，从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。图图a中可能有两个方向的能流流过触点中可能有两个方向的能流流过触点5（经过触（经过触点点1、5、4或经过触点或经过触点3、5、2），这不符合能流），这不符合能流只能从左向右流动的原则，因此应改为图只能从左向右流动的原则，因此应改为图b所示的所示的梯形图。梯形图。母母 线线v 梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar）。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。梯形图的逻辑解算梯形图的逻辑解算v 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的部输入触点的状态来进行的 三、位逻辑指令三、位逻辑指令1）输入继电器 II0.0=“1”：输入点状态为“通”I0.0=“0”：输入点状态为“断”2）输出继电器（输出映像寄存器）：QQ0.0=“1”：输出点状态为“通电”Q0.0=“0”：输出点状态为“断电”3）辅助继电器：MM作为逻辑运算中的中间继电器来使用，暂存中间状态。M也称为内部标志位（Marker）。1.1.逻辑取（装载）及线圈驱动指令逻辑取（装载）及线圈驱动指令 LD（load）：常开触点逻辑运算的开始。LDN（load not）：常闭触点逻辑运算的开始 =（OUT）：线圈驱动指令。位操作类指令 2.2.触点串联指令触点串联指令A/ANA/AN指令指令 A(And)A(And)：与操作，表示串联连接单个常开触点。AN(And not)AN(And not)：与非操作，表示串联连接单个常闭触点。3.3.触点并联指令：触点并联指令：O O（OrOr）/ON/ON（Or Or notnot）O O：或操作，表示并联连接一个常开触点。ONON：或非操作，表示并联连接一个常闭触点。网络网络1LDI0.0OI0.1ONM0.0=Q0.0网络网络2LDNQ0.0AI0.2OM0.1ANI0.3OM0.2=M0.1置位置位/复位指令复位指令 S/R S/R v 置位（置位（S S）和复位（）和复位（R R）指令根据）指令根据逻辑运算逻辑运算结果结果（RLORLO）的值来决定操作数的信号状态的值来决定操作数的信号状态是否改变，是否改变，v对于置位指令对于置位指令（S S），v一旦一旦RLORLO为为“1”“1”，则操作数的状，则操作数的状态置态置“1”“1”，即使，即使RLORLO又变为又变为“0”“0”，输出仍保持为，输出仍保持为“1”“1”；若；若RLORLO为为“0”“0”，则操作数的信号状态保持，则操作数的信号状态保持不变。不变。v只有复位指令（只有复位指令（R R）才能把它变为）才能把它变为零零v对于复位对于复位（R R）操作操作，v一旦一旦RLORLO为为“1”“1”，则操作数的状，则操作数的状态置态置“0”“0”，即使，即使RLORLO又变为又变为“0”“0”，输出仍保持为，输出仍保持为“0”“0”；若；若RLORLO为为“0”“0”，则操作数的信号状态保持，则操作数的信号状态保持不变。不变。网络网络1LDI0.0SQ0.0,1网络网络2LDI0.1RQ0.0,1位操作类指令 RSRS和和SRSR触发器触发器 lS SR R触发器触发器为为“置位优先置位优先”型触发器（当型触发器（当R R和和S S驱驱动信号同时为动信号同时为“1”“1”时，触发器最终为时，触发器最终为置位状态置位状态）；）；lR RS S触发器触发器为为“复位优先复位优先”型触发器（当型触发器（当R R和和S S驱驱动信号同时为动信号同时为“1”“1”时，触发器最终为时，触发器最终为复位状态复位状态）。）。RS RS触发器和触发器和SRSR触发器的触发器的“位地址位地址”、置位（、置位（S S）、）、复（复（S S）及输出（）及输出（Q Q）所使用的操作数可以是：）所使用的操作数可以是：I I、Q Q、M M、L L、D D。回本段回本段RSRS触发器指令的真值表触发器指令的真值表起动保持停止电路（起保停电路）LD I0.0起动 I0.0停止 I0.1Q0.0O Q0.0AN I0.1=Q0.001011 1位操作类指令应用实例 用用S7-200S7-200仿真演示仿真演示四、梯形图的基本绘制规则四、梯形图的基本绘制规则v1）NETWORKv2)能流/使能v3）编辑顺序v4）编号分配v5）内、外触点的配合v6）触点的使用次数v7）线圈的使用次数梯形图的编程规则梯形图的编程规则 PLC使用与继电器电路图极为相似梯形图语言。根据控制继电器的电路图设计PLC梯形图，是系统升级改造和学习PLC梯形图编程的比较实用的方法。五五、根据继电器电路图设计、根据继电器电路图设计PLC梯形图梯形图 继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图。将它改为PLC控制时，需要用PLC的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图。可以将PLC想象成是一个控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入位和输出位是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。基本方法基本方法 基本方法 了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。基本方法基本方法 确定PLC的输入信号和输出负载。交流交流接触器和电磁阀接触器和电磁阀等如果用PLC来控制，它们的线圈在PLC的输出端。按钮、操作开按钮、操作开关和行程开关、接近开关关和行程开关、接近开关等提供PLC的数字量输入信号，中间继电器、时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入 位、输出位无关。选择选择PLCPLC的的CPUCPU模块型号、电源模块和数字量输入模块型号、电源模块和数字量输入和输出模块。对硬件进行组态和安装位置。和输出模块。对硬件进行组态和安装位置。确定确定PLCPLC各数字量输入信号与输出负载对应的输入各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出位和输出位的地址，画出PLCPLC的外部接线图。的外部接线图。确定确定PLCPLC各数字量输入信号与输出负载对应的输入各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出位和输出位的地址，画出PLCPLC的外部接线图。的外部接线图。确定PLC各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。KM交流接触器的线圈SB2启动按钮SB1停止按钮FR热继电器的常闭触点 确定与继电器电路图中的中间、时间继电器对应的梯形图中的存储器和定时器、计数器的地址。根据上述的对应关系画出梯形图。基本方法 注意事项注意事项 应遵守梯形图语言中的语法规定。由于工作原理不同，梯形图不能完全照搬继电器控制电路。在继电器电路中，线圈可以放在任意位置侧，但是在梯形图中，线圈必须放在电路的最右边。顺序控制适当的分离继电器电路图中的某些电路。注意事项 设计继电器电路图时的一个基本原则是尽量减少图中使用的触点的个数，因为这意味着成本的节约，但是这往往会使某些线圈的控制电路交织在一起。在设计梯形图时首要的问题是设计的思路要清楚，设计出的梯形图容易阅读和理解，并不是特别在意是否多用几个触点，因为这不会增加硬作的成本，只是在输入程序稍微长一点。适当的分离继电器电路图中的某些电路。尽量减少PLC的输入和输出点。PLC的价格与I/O点数有关，因此输入、输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。注意事项 在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制。为了简化电路，在梯形图中可以设置中间单元，即用该电路来控制某存储位，在各线圈的控制电路中使用其常开触点。这种中间元件类似于继电器电路中的中间继电器。设置中间单元注意事项 M0.0缓存器中存放着I1.0和I1.1相与的结果；M1.1存放着I1.0、I1.1、I1.2和I1.3相与后取反的结果；M2.2存放着整个逻辑运算的结果。控制异步电动机正反转的交流接触器如果同时动作，将会造成三相电源短路。为了防止出现这样的事故，应在PLC外部设置硬件互锁电路。设立外部互锁电路 PLC晶体管输出一般只能驱动额定电压24V的直流负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V或220V的线圈，应设置外部中间继电器。外部负载的额定电压注意事项 启动STEP 7 MicroWin 4.0，建立项目“电动机起停控制”，输入控制梯形图。输入的地址为“I”开头，加上PLC面板上的编号。如：连接的输入端子为“0.3”，地址就是“I0.3”；输入地址是“2.0”，地址就是“I2.0”。输入输出指令的物理地址编写方式：输出地址为“Q”开头，加上PLC面板上的编号。如：输出端子是“0.2”，则地址就是“Q0.2”。六六、控制逻辑仿真、控制逻辑仿真首先导出程序，从菜单命令“文件导出”导出后缀为“awl”的文件“电动机起停控制.awl”。导出：导出的程序供给仿真程序或PLC使用。保存：保存的程序只能给编程软件使用。程序导出后，打开S7-200仿真程序装入程序，然后开始进行仿真。程序装载完成后，运行仿真程序，CPU上的运行“run”指示灯亮。拨动开关2：“I0.2”指示灯亮，热继电器状态正常四、控制逻辑仿真四、控制逻辑仿真拨动开关1：“I0.1”指示灯亮，停止按钮未按下拨动开关0：“I0.0”指示灯亮，启动按钮按下 “Q0.0”指示灯亮，表示继电器输出，交流接触器闭合，电机运行。向下拨动开关0：“I0.0”指示灯灭,启动按钮松开“Q0.0”指示灯亮,自锁 向下拨动开关1：“I0.1”指示灯灭,停止按钮按下“Q0.0”指示灯亮,停止输出