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1、项目3 PLC对电动机负载的控制,任务3 PLC如何实现对电动机 Y/降压启动运行的控制,任务引入,三相异步电动机作全压起动时，其启动电流很大，达到电动机额定电流的（37）倍。如果电动机的功率大，其启动电流会相当大，对电网会造成很大的冲击。为了降低电动机的启动电流，最常用的办法就是电动机星形启动，因为电机星形运行时其电流只是角形运行时电流的1/3，故电动机星形启动可降低启动电流。但电动机星形起动力矩也只有全电压启动时力矩的1/3，故电动机启动起来后，要马上切换到角形运行。中间的时间大概在46秒钟。,要完成该任务，必须具备以下知识：1掌握定时器T的结构和工作原理。2能画出定时器的波形。3熟悉电动
2、机Y/降压启动运行的工作原理。,任务分析,1定时器（T）（字、bit）,可编程控制器中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器。它提供无限多对常开、常闭延时触点，FX2n提供了256点 它有一个设定值寄存器（一个字长）、一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来储存其输出触点状态的映像寄存器（占二进制的一位）。这3个存储单元使用同一个元件号。FX系列可编程控制器的定时器分为通用定时器和积算（累计）定时器。,相关知识,常数K可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容来作设定值。例如外部数字开关输入的数据可以存入数据寄存器，作为定时器的设定值。,定时器T的结构 结构：线圈，符号：或 常开触点
3、，符号：常闭触点，符号：元件编号：按十进制编号。K：表示十进制数。50：表示PLC内部时钟脉冲的扫描次数，PLC内部有三种时钟脉冲，分别是100MS、10MS、1MS。定时范围为0.001-3276.7秒 延时时间等于对应的时钟脉冲乘以扫描次数。T0 K50-50*0.1=5S,定时器的动作原理：当定时器的线圈得电，定时器开始延时，当当前值等于设定值时，定时器的常开触点闭合，常闭触点断开。如果要保持常开触点闭合，常闭触点断开，定时器的线圈就不能失电。当定时器的线圈失电时，定时器当前值清零，定时器当前值与设定值相等的条件被打破，则定时器的常开触点断开，常闭触点闭合。,定时器的分类 1）通用定时器
4、（T0T245）T0T199为100ms定时器，定时范围为0.13276.7s，其中T192T199为子程序和中断服务程序专用的定时器。T200T245为10ms定时器（共46点），定时范围为001327.67s。特点：当输入电路断开或停电时复位，它不具备断电保持功能。,图3-24中XO的常开触点接通时，T200的当前值计数器从零开始，对10ms时钟脉冲进行累加计数。当前值等于设定值123时，定时器的常开触点接通，常闭触点断开，即T200的输出触点在其线圈被驱动1.23s后动作。XO的常开触点断开后，定时器被复位。它的常开触点断开，常闭触点接通，当前值恢复为零。通用定时器没有保持功能，在输入电
5、路断开或停电时复位，当前值清零。,图3-24 通用定时器,2）积算（累计）定时器（T246T255）T246T249为1ms积算定时器，定时范围为0.00132.767s。（4个）T250T255为100ms积算定时器，定时范围为0.13276.7s。（6个）如图3-25，当X1的常开触点接通时,T250的当前值计数器对100ms时钟脉冲进行累加计数。X1的常开触点再次接通或复电时继续计时，累计时间（t1+t2）为34.5s时，T250定时器的常开触点接通，常闭触点断开。,X1的常开触点断开或停电时，T250停止计时，当前值保持不变。只有当X2的常开触点接通时通过复位指令对T250复位，才能使
6、其当前值清零。,相关知识,图3-25 积算定时器,相关知识,2定时器的简单应用,脉冲发生器,方波发生器,分频电路,延时程序1,延时程序,当启动输入信号X0后，M0线圈得电，通过自身的常开触点形成自锁，然后定时器T0的线圈得电，开始延时，10S后，定时器T0的当前值与设定值相等，定时器T0的常开触点闭合，输出继电器Y0得电。,控制要求 按电动机的起动按钮，电动机M先作星形启动，6秒后，控制回路自动切换到三角形连接，电动机M作角形运行。,任务实施,用PLC实现对三相异步电动机Y-降压启动、运行的控制,讲解要达到的目的 1）熟悉三相异步电动机Y-降压启动的原理。2）学会定时器的简单应用。3）掌握外部
7、接线图的设计方法，学会实际接线。,控制要求分析 电动机启动时，应先接成星形，然后再送电，使电动机在星形下启动；转换成三角形运行时，应将电动机断电，待电动机重新接成角形后，再给电动机送电，让电动机在角形下运行。,任务实施,实训设备FX2N64MR 一台。电路控制板（由空气开关、交流接触器、热继电器、熔断器组成）一块。05KW 4极三相异步电动机 一台。,设计步骤 1）I/O信号分配 输入输出信号分配如表3-3所示。表3-3 输入输出信号分配表,任务实施,2）可编程控制器的外部接线图如图3-27所示,图3-27 电动机Y-降压启动的PLC外部接线图,3）梯形图及指令如图3-28所示,任务实施,图3
8、-28 三相电动机星三角降压启动的梯形图、指令表,还有多种编程方法，你试试？,程序讲解 对于正常运行为三角形接法的电动机，在启动时，定子绕组先接成星形，当电动机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组接线方式由星形改接成三角形，使电动机进入全压正常运行。一般功率在4KW以上的三相异步电动机均为三角形接法，因此均可采用 Y-降压启动的方法来限制启动电流。,任务实施,程序运行中，KM2、KM3不允许同时带电运行。为保证安全、可靠，梯形图设计时，使用程序互锁，限制Y2、Y1的线圈不能同时得电。接线图中，KM2、KM3的线圈回路中，加上电气互锁。双重互锁，保证KM2、KM3的线圈不能同时带电，避免短路事故
9、的发生。,Y-降压启动中，电动机应该是先接成Y形，然后再通电，使电动机在Y形下启动。形运行时，也应该是电动机先接成形，然后再通电，使电动机在形下运行。故PLC控制的接线图中，在KM1的线圈回路上，串接了KM2、KM3常开触点组成的并联电路。只有当KM2或KM3闭合后，KM1线圈才能得电。这样就可以避免当KM2或KM3元件出故障，电动机不能接成Y形或形时，KM1得电，还给电动机送电的情况发生。,功能指令的表现形式 功能指令和基本指令不同。功能指令类似一个子程序，直接由助记符（功能代号）表达本条指令要做什么。FX系列PLC在梯形图中使用功能框表示功能指令。图3-29是功能指令的梯形图示例。图中X0
10、是执行该条指令的条件，其后的方框为功能框，分别含有功能指令的名称和参数，参数可以是相关数据、地址或其他数据。这种表达方式直观明了。当X0=ON时，数据寄存器D0的内容加上十进制数123，然后再把结果送到数据寄存器D2中。,知识拓展,1功能指令,图3-29 功能指令的梯形图表达形式,功能指令的含义 使用功能指令需要注意功能框中各参数所指的含义。现以加法指令作出说明。图3-30所示为加法指令（ADD）的指令格式和相关参数。,知识拓展,图3-30 加法指令指令格式及参数形式,功能号（FNC）。每条功能指令都有一固定的功能代号。,助记符：功能指令的助记符是该条指令的英文缩写。,数据长度，有D表示32位
11、，无D表示16位。,脉冲/连续执行指令标志。有P表示脉冲执行，无P表示连续执行。,操作数：操作数即为功能指令所涉及的参数（或称数据），分为源操作数，目标操作数及其它操作数。,功能指令在数据处理和运算过程中,均要用到数据寄存器、位组合元件、变址寄存器、文件寄存器等，对这些功能指令的操作数，只有很好的了解和掌握它，才能在编程使用过程中，灵活的应用它。数据寄存器（D）,知识拓展,2数据类软元件,数据寄存器是用于存储数值数据的，其值可通过应用指令、数据存取单元及编程装置进行读出或写入。这些寄存器都是16位（最高位为符号位），可处理的数值范围为-32768+32767，如下图3-31所示。,图3-31
12、16位数据寄存器,两个相邻的数据寄存器可组成32位数据存储器（最高位为符号位），可处理的数字范围为2147483648+2147483647，如下图3-32所示。在进行32位操作时，只要指定低位的编号即可，例如D0。而高位则为继其之后相邻的元件D1，自动生成。低位地址号可以是奇数或偶数，由于考虑到外围设备的监视功能，建议低位的编号采用偶数编号。例如：用D0表示（D1，D0）、D4表示（D5，D4）32位数据寄存器的编号。,知识拓展,图3-32 32位数据寄存器,位组合数据（多位二进制数）在FX系列PLC中，一般使用4位BCD码表示1位十进制数据（9-1001,5-0101）。这样对于位元件，只
13、有使用4位一个组合，表示一个十进制数。所以在功能指令中，常常用KnX、KnY、KnM、KnS这种位组合数据形式表达一个十进制数。Kn表示的位数为4*n。,知识拓展,例如：K1X0就表示由X3X0 4个输入继电器的组合。K1X3表示由X6X5X4X3 4个输入继电器的组合。K2Y0就表示由Y7Y0 8个输出继电器的组合。K3M0就表示由M11M0 12个辅助继电器的组合。K4S0就表示由S15S0 16个状态元件的组合。被组合的位元件的首元件编号可以任选，但为避免混乱，一般以0为编号做结尾的元件号。,传送指令格式 该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表3-5所示。表3-5 传送指
14、令表,3传送指令MOV（FNC12）,指令说明 传送指令MOV（Move）的功能指令编号为FNC12，16位运算占5个程厅步，32位运算占9个程序步。传送指令是将源数据传送到指定目标。图3-33（a）中的X1为ON时，常数100自动转换为二进制数，并被传送到 D10，当X1断开时，指令不执行，D10中的数据保持不变。,MOV指令为连续执行指令，MOV（P）指令为脉冲执行指令。对于32位数据的传送，需要用（D）MOV指令，否则用MOV指令会出错。如图3-33（b）为一个32位数据传送指令。当X2=ON，则（D1、D0）的值传给（D11、D10），当X3=ON，则（C235的当前值）传给（D21、
15、D20），C235是32位计数器。,（a）16位传送指令（b）32位传送指令 图3-33 传送指令的基本形式,MOV K5 D0 执行完D0=5MOV D0 D1 执行完D1=D0MOV K5 K1Y0 执行完后Y3Y2Y1Y0=0101 也就是Y0Y2接通,应用举例 MOV指令在定时器、计数器中的应用实例如图3-34所示。（a）图所示是读出计数器C0的当前值送到D20中；（b）图所示是将K200传送到D12中，K200即表示T20的设定值。,知识拓展,（a）读出计数器当前值（b）定时器设定值的间接传送图3-37 传送指令功能应用,在本节“任务实施”中对三相异步电动机的Y-降压启动使用逻辑指令进行过编程，现在我们使用功能指令进行编程，同样能达到相同目的。PLC控制的梯形图如图3-35所示。,4使用传送指令控制三相异步电动机的Y-降压启动,按下起动按钮X0，电动机应Y型启动，Y0、Y2应为ON（传常数K5）；当电动机转速上升到额定转速。接通Y0、Y1（传常数K3），电动机型运行。停止或过载保护，传常数K0，则Y3Y0清零。,图3-35 电动机Y-降压起动的梯形图,完,
