三相异步电动机单向连续运行的PLC控制(教案)
电气控制与PLC技术- 三相异步电动机的连续运行控制
1、简述三相异步电动机连续运行的继电器－接触器控制电路工作原理。
任务3：三相异步电动机的连续运行控制
二、三相异步电动机连续运行的继电器－接触器控制（续）
（二）课上讲解
1、继电器－接触器控制电路原理图 2、工作原理
自锁控制线路：松开按钮而仍能自行保持线 圈得电吸合的控制线路 自锁（或自保持）触头：与SB1并联的这一 对动合辅助触头KM 热继电器（FR）：防止电动机过热
任务3：三相异步电动机的连续运行控制
知识回顾及作业讲评
1、三相异步电动机点动运行的继电器-接触器控制电路的工作原理
2、常用低压电器
低压断路器 QF
熔断器 FU
按钮开关 SB
电动机 M
交流接触器 KM
任务3：三相异步电动机的连续运行控制
知识回顾及作业讲评（续）
3、三相异步电动机点动运行的PLC控制工作过程
任务3：三相异步电动机的连续运行控制
二、三相异步电动机连续运行的继电器－接触器控制（续）
（一）课上问题（续）
2、分析热继电器FR的工作原理
任务3：三相异步电动机的连续运行控制
二、三相异步电动机连续运行的继电器－接触器控制（续）
（二）课上讲解（续）
3、热继电器 继电器：根据某种输入信号（如电流、电压、时间和速度等物理量）的变化来自动 接通或分断小电流电路和电器。 作用：控制、放大、联锁、保护和调节
二、三相异步电动机连续运行的继电器－接触器控制（续）
（二）课上讲解（续）
3、热继电器（续）
工作原理：主电路电流超过 额定值电阻丝发热双金 属片受热膨胀向上弯曲 双金属片与扣板脱扣弹簧 带动扣板将常闭触点断开 断开控制电路断开主电路
任务单3：选三题相异步电1分动机的连续运行控制
三相异步电动机PLC基本控制
• LD , LDI是一个程序步指令，即一个字。OUT是多程序步指令， 要视目标元件而定。
• LD , LDI和OUT指令的使用说明如图5-2所示。 • 2.单个触点串并联指令AND, ANI, OR, ORI • AND，与指令，用于单个常开触点的串联连接; • ANI，与非指令，用于单个常闭触点的串联连接 • OR，或指令，用于单个常开触点的并联连接;
上一页下一页返回任务一三相异步电动机点动长动plc控制4同一编号的输出继电器的线圈不能被驱动两次否则容易误操作应尽量避免但不同编号的输出元件可以并行输出如图58所示5输入继电器的线圈是由来自现场的外部信号驱动的不能出现在程序中但它的触点可以使用
项目五三相异步电动机PLC基本控制
• 任务一三相异步电动机点动、长动PLC控制 • 任务二三相异步电动机Y-△降压启动PLC控制 • 任务三电动机运行单按钮启停PLC控制
应尽量避免但不同编号的输出元件可以并行输出，如图5-8所示 • (5)输入继电器的线圈是由来自现场的外部信号驱动的，不能出现在
程序中，但它的触点可以使用。 • (6)适当安排编程顺序，可以简化编程并减少程序步骤。
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任务一三相异步电动机点动、长动PLC控制
• 5. 1. 3三相异步电动机点、长动运行PLC控制 • I.分析任务控制要求 • 参见“任务描述”部分。 • 按下点动按钮SB1，电动机作点动运行，无自锁;按下长动启动按
定时时间，可以采用以下方法。
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任务二三相异步Leabharlann 动机Y-△降压启动PLC控 制• 1.多个定时器组合使用 • 如图5-24所示，当常开触点XO接通时，定时器TO得电并开始延时
1.3项目一任务三 三相异步电动机正反转循环运行的PLC控制
项目一任务三三相异步电动机正反转循环运行的PLC控制一、复习旧知分析三相交流异步电动机的顺起逆停的PLC控制。
二、引入新课在《电机与电气控制应用技术》课程中，利用低压电器构建的继电-接触器控制电路实现对三相异步电动机正反转的控制。
本任务要求用PLC来实现对三相异步电动机正、反转循环运行的控制，即按下起动按钮，三相异步电动机正转5s、停2s，反转5s、停2s，如此循环5个周期，然后自动停止，运行过程中按下停止按钮电动机立即停止。
要实现上述控制要求，除了使用定时器、利用定时器产生脉冲信号以外，还需要使用栈指令、计数器以及其他基本指令。
三、讲解新知（一）计数器（C元件）内部计数器是PLC在执行扫描操作时对其内部元件（如X、Y、M、S、T、C）的信号进行计数。
1、内部计数器内部计数器是PLC在执行扫描操作时对其内部元件（如X、Y、M、S、T、C）的信号进行计数。
16位增计数器（设定值：K1~K32767）16位增计数器有两种类型：2、高速计数器高速计数器用来对外部输入信号进行计数，工作方式是按中断方式运行的，与扫描周期无关。
FX3U系列PLC中共有21点（C235~C255）高速计数器。
这些计数器在PLC中共享6个高速计数器输入端X000～X005。
最多只能同时使用6个高数计数器。
高速计数器的选择不是任意的，它取决于所需计数器类型及高速输入的端子。
计数器类型如下：单相单计数输入带启动/复位端子高速计数器：C241～C245单相双计数输入高速计数器：C246～C250双相双计数输入（A-B相型）高速计数器：C251～C255注意：高速计数器的6个输入端中的任意一个只能同时被一个高速计数器占用，即最多只能有6个高速计数器同时工作。
（二）栈指令（MPS、MRD、MPP）FX3U系列PLC内有11个存储单元，专门用于存储程序运算的中间结果，称为栈存储器。
栈存储器数据进栈和出栈遵循的原则是先进后出，如图1-84所示。
电动机单向点动—连续运行PLC控制电路的设计
点动—连续运行PLC控制电路
教学重点：
AND、OR、ADI和ORI指令，“划线输入”和“划线删除”
教学难点：
三相异步电动机单向点动—连续运行PLC控制电路
教学过程：
【项目引入】
利用课前已经安装、调试好的三相异步电动机点动—连续运行PLC控制电路展示和功能演示，并与继电器接触器控制电路的对比，引入新项目。
【项目概述】
即向学生介绍“项目目标”和“项目描述”，使学生了解项目概况（可结“合项目准备”和“项目实施”详细一点介绍）
【项目准备】
1．认识AND、OR、ADI和ORI指令
（1）认识AND、OR、ADI和ORI指令
1
教学提示：
②只要求画出控制电路，不要求画主电路。
三相异步电动机的PLC控制
技能训练三相异步电动机的PLC控制工程实际中的PLC控制系统总是比拟复杂的，作为其中的根本环节，三相异步电动机的几种典型控制回路常见于PLC控制系统中。
本模块详细讲述了几种三相异步电动机的PLC 控制电路硬件构造及实用程序，并通过三相异步电动机星形－三角形启动实训，让读者进一步掌握简单PLC控制系统的开发运用。
第一局部教学要求一、目的要求①学习PLC在三相异步电动机控制电路中的运用情况②通过例如，掌握PLC控制程序编制技巧③了解常用PLC编程软件的根本运用，培养简单PLC控制系统的开发能力三、教学节奏与方式四、成绩评定三相异步电动机各种控制电路，是工业控制系统中使用最为普遍的根本环节。
本模块对三相异步电动机点动-长动、正转-反转、顺序启动等几种常见PLC控制电路进展讨论，每一种电路均给出了与之对应的继电-接触器控制电路，两种电路中的所有按钮及输出接触器均采用一样的代号，以方便读者对照理解。
一、三相异步电动机点动-长动控制回路1.点动-长动控制电路接线图图9-1〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制I/O接线图，图9-1〔b〕是与之对应的继电器接触器控制电路。
〔a〕PLC控制I/O接线图〔b〕继电器接触器控制电路图9-1点动-长动控制电路接线图2.梯形图及指令表程序图9-2〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制梯形图程序，图9-2〔b〕是与之对应的指令表程序〔a〕梯形图程序〔b〕指令表程序图9-2 三相异步电动机点动-长动PLC控制程序3.编程元件的地址分配输入输出继电器地址分配，如表9-1所示。
表9-1 输入输出继电器的地址分配表4.操作要求①在停顿状态，按下点动按钮SB2，电机运转，松开SB2，电机停顿；②在停顿状态，按下长动按钮SB3，电机运转，松开SB3，电机仍保持运转； ③按停顿按钮SB1，电机停转。
5.简要说明程序中用到了通用辅助继电器M0，其作用与继电-接触器控制电路中的中间继电器极为相似。
项目02三相异步电动机单向连续运行PLC控制
FX系列PLC的辅助继电器编号采用M和十进制共同组成。
项目实施
【任务一】：学习相关知识 活动1：学习辅助继电器M的知识
项目实施
【任务六】：调试运行程序并达到控制要求 活动1：检查外部电路连接，准确无误后通电，进行程序
调试； 活动2：根据控制要求调试运行程序；
项目扩展
一台10KW小功率电动机，使用转换法，编程实现用PLC 控制电动机在两地启动和停止。 要求：
（1）进行I/O分配 （2）画出外部接线图 （3）编写PLC梯形图程序，并写出指令表
项目实施
【任务三】：画出外部接线图，并进行接线 活动2：外部输入信号动断触点的处理 活动3：学生根据外部接线图，完成接线。
项目实施
【任务四】：编写梯形图程序，写出指令表 活动1：程序设计——转换法
项目实施
【任务四】：编写梯形图程序，写出指令表 活动2：写出指令表 活动3：程序分析
项目实施
【任务五】：输入程序 活动1：启动编程软件GX Developer 活动2：创建新工程 活动3：梯形图程序输入 活动4：梯形图程序的转换 活动5：工程保存 活动6：程序写入
教学目标 1.学习与指令、与非指令、或指令和或非指令的应用 2.学会使用编程元件辅助继电器M 3.学会外部输入信号使用动断触点的处理 4.能根据控制要求正确编写PLC梯形图程序
项目描述 三相异步电动机的单向连续运行控制是应用最
多的正转控制线路。本项目要求用PLC改造三相异 步电动机单向连续运行控制线路。
6.1 三相异步电动机单向连续运行的PLC控制设计与调试
）
A. OR B. ORI C. AND D. ANI
5单个动断触点并联后实现的逻辑功能是（ ）
A．与
B．与非 C．或 D．或非
6.与左母线连接的动断触点的下降沿检测指令是（ ）
A. ORI B. LD C. LDF D. LDP
19
五、知识能力测评
（二）请画出下面指令表对应的梯形图。
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六、任务评估
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五、知识能力测评
1.动断触点与左母线相连接的指令是（ ）
A． LD B. AND C. ORI D. ORB
2.线圈驱动指令OUT不能驱动下面那个软元件（ ）
A. X B. Y C. T D. M
3.输出继电器的动合触点在逻辑行中可以使用（
）次。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 无数次
4.单个动断触点与上面的触点进行并联连接的指令是（
与左母线连接的动断触点的下降沿检测指令。 （5）OUT（输出指令）
5
二、知识准备
取指令与输出指令的使用说明：
1）LD、LDI指令既可用于输入左母线相连的触点，也可与ANB、ORB指令配合
实现块逻辑运算；
2）LDP、LDF指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。如图6-1-5中，
当M1有一个下降沿时，则Y3只有一个扫描周期为ON。
（1）AND（与指令） 串联一个动合触点连接指令，完成逻辑“与”运算。 （2）ANI（与反指令） 串联一个动断触点连接指令，完成逻辑“与非”运算。 （3）ANDP （上升沿检测串联连接指令） （4）ANDF （ 下降沿检测串联连接指令）
7
二、知识准备
触点串联指令的使用的使用说明： 1）AND、ANI、ANDP、ANDF都是指单个触点串联连接的指令，串联次
项目一 电动机的单向连续运行控制
诸暨技师学院《PLC应用与实训》之间的联系，培养学生的职业素养。
项目分析1.知识梳理初步探究通过播放和操作电动机单向连续运行的多媒体课件和实物控制，进行本项目的任务描述，并让学生通过观察，熟悉本项目的控制要求。
2.感悟交流组内分工按照程序员、调试员进行分工，制定计划做好实施前准备。
1.开展知识梳理①分析项目任务总结归纳电动机的控制规律；②引导学生讲解电动机的工作流程图。
2.引导学生交流分工引导学生进行组内交流，按照程序员、调试员进行分工，制定计划准备实施。
1.知识梳理①共同总结电动机的控制规律。
②分析画出电动机的流程图。
③倾听教师讲解。
2.交流、分工进行组内交流，按照程序员、调试员进行分工，明确各成员负责内容。
通过问题聚焦、小组讨论，提高学生的体验参与度，提升小组协作能力和沟通表达能力；学生大胆的展示学习成果，阐述自己观点，锻炼了学生勇气，培养了学生能力，更通过外向表现活跃了全体学生的创新思维。
项目实施电路安装、运行调试①动手安装检查A、每个学生都根据PLC输入/输出接线图完成电路安装。
B、安装完毕后，不通电工段内互查。
C、接通电源，观察PLC工作情况。
②运行调试教师指导，小组讨论，以优带差。
对实训过程中出现的问题进行集中讲解，定规定标。
引导学生进行电路安装、运行调试。
巡视要点①讲解安全注意事项，要保证人身、设备安全，要养成好习惯就是通电前要检测。
②反馈各小组完成情况；③逐一了解各个小组完成调试情况，记录下问题。
④对实训过程中出现的典型问题进行集中讲解，强调应用逻辑分析的方法进行调试，引导爱岗敬业、精益求精进行电路安装、运行调试①根据PLC输入/输出接线图完成电路安装。
②运行调试并将调试结果整理。
③听取讲解：停止操作，聆听教师讲解和同学分享。
学必练，练必熟，熟必久，让学生练习使GXworks软件，掌握程序的编辑方法，学会硬件的连接，培养规范.安全操作意识。
通过调试程序，培养学生发现问题解决问题的能力。
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三相异步电动机单向连续运行的PLC控制
宜都职教中心蔡鹏
授课内容：三相异步电动机的单向连续运行的PLC控制
授课班级：12级电子班授课时间：2013年10月11日第3、4节学生人数：40人授课地点：PLC实训室
授课使用教材：《可编程序控制器技术与应用（西门子系列）》
丛书主编：程周主编：常辉电子工业出版社
教学目的及要求：
知识目标：
1、深入理解输入继电器I及输出继电器Q；
2、掌握PLC启保停形式的梯形图；
能力目标：
1、培养学习能力和对知识的应用能力。
2、培养学生动手能力和实践能力。
过程与方法目标：
1、体验PLC控制系统设计的基本步骤；
2、学会硬件连接的方法；
3、熟悉STEP 7-MICRO/WIN编程软件；
4、初步学会用梯形图语言编写应用程序；
5、体验“做中学”、“学中做”的学习方法。
德育渗透目标：
（1）、培养协作精神和团队意识
（2）、培养认真细致的工作态度
课程类型：实验课
教学方法：观察法、演示法、讲授法、实习法。
教学重点及难点
1、输入继电器I和输出继电器Q;
2、硬件连接；
3、启保停形式的梯形图；
教学过程：
【复习】
输入继电器I
(如：
输出继电器Q
（如：）
接触器
（硬元件）
组成
（编程时不使
用）
对应的
I/O点
开关量输入点开关量输出点在存
储器中的
位地址
线圈驱动来源外部开关信号
程序执行的结
果
辅助控制电路
功能接受外部开关
信号
驱动外部负载
主触点开闭电
路，辅助触点开闭
控制回路。
触点使
用次数
无数次无数次有限
是通过输入继电器I来获得的。
输入继电器I是专门用来获取PLC外部开关信号的元件。
PLC通过输入单元电路将外部输入信号的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储到输入映像寄存器对应的位中。
②输出继电器Q是如何驱动PLC外部的负载的
输出继电器Q由程序执行的结果驱动，其线圈的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）传送给输出单元电路，由输出单元电路接通或断开PLC外部的负载。
③PLC的软元件与继电控制元件有哪些相似之处
PLC的软元件具有继电控制特性，在编程时可以替代继电控制元件（硬元件）。
2、复习由纯继电控制元件所构成的电机单向连续运行电路。
①请指出这个电路图的哪一部分为主电路哪一部分为辅助电路
②在辅助电路中含有哪些元件这些元件其功能是什么是如何连接的
热继电器FR常闭触点（过载保护）、按钮SB1（停止）、按钮SB2（启动）、接触器KM常开辅助触点（自锁）串联
【引入】
如果用PLC来对三相异步电动机进行单向连续运行控制，我们应该怎么做
【实验】
一、分析系统控制要求
（1）分析实验所需元件及设备：（需要哪些元件及设备）
启动按钮、停止按钮、热继电器、接触器、PLC
（2）选择实验元件及设备（为硬件连接作准备）
按钮SB2（绿色）、按钮SB3（红色）、接触器KM1、热继电器FR、西门子PLC(226CN) （3）明确系统控制要求：（有哪些控制要求）
给启动信号，电机连续运转；
给停止信号，电机停止运转；
给过载信号，电机停止运转；
概括为启保停。
二、画I/O分配表（这些硬元件应当连接到PLC的什么位置）
引导学生对外部元件进行I/O分配，画出I/O分配表。
三、画PLC外部接线图（为了施工和维修方便）
(1)画CPU模块简图
①CPU模块的型号：CPU 226CN；②3个输入点、、及对应的输入单元电路方框、输入公共点L；③画1个开关量输出点、输出单元电路方框及输出公共点M。
(2)画输入回路：把每个外部开关元件与输入点及对应的输入单元电路、输入公共点、输入传感器电源串联成回路。
（为什么要把输入部分画成回路因为PLC外部开关元件就是通过输入回路对输入继电器产生影响的）
①将按钮SB2的常开触点与输入点及的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V电源串联成回路。
②将按钮SB3的常开触点与输入点及的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V电源串联成回路。
③将热继电器FR的常开触点与输入点及的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V 电源串联成回路。
思考：在由PLC构成的控制电路中，为什么没有采用按钮SB3的常闭触点作停止信号为什么没有采用热继电器的常闭触点作过载停机信号（只是为了符合编程习惯，其实采用常闭触点也是可以的，只是编程时对相应的输入继电器所采用的触点正好相反）
(2)画输出回路：把每个外部负载与输出点及对应的输出单元电路、输出公共点、输出电源串联成回路。
（为什么要把输出部分画成回路因为外部负载是通过输出回路来驱动的。
）
把接触器KM1的线圈、输出点及的输出单元电路、输出公共点1L、输出电源为AC 220V，
思考：PLC控制电路与纯继电控制电路硬件连接上有哪些区别（在PLC控制电路中，启动按钮、停止按钮、热继电器的触点并不直接参与驱动接触器的线圈，只是给PLC提供信号输入，而接触器的线圈由PLC的输出点驱动，因此不能象纯继电控制电路那样来进行硬件连接。
）
这里指出这两者在硬件连接上的区别，是为了克服由纯继电控制电路带来的思维定势。
（4）画主电路接线图（略）
四、硬件连接
(1)切断实验台电源。
在接线之前，先把实验台左侧的空气开关（带漏电保护）扳到OFF位置，这是为了防止学生在接线时触电，同时防止因错误接线发生短路而导致的烧保险。
（2）硬件连接。
技巧①：分部接线，先接由PLC及外部元件所构成的控制电路，后接主电路。
在接控制电路时，先接输入回路，后接输出回路。
技巧②：先指定每个回路电流的参考方向，顺着回路电流的参考方向接线。
这样就可以避免因各部分交叉接线而造成的电源短路、漏接、错接。
五、检查、通电
检查接线有无电源短路、漏接、错接，无误后通电。
检查接线的方法与硬件连接的方法相同。
六、编程：
（1）新建项目；
系统默认的项目名为项目1
（2）画梯形图:
①分析控制要求，指定编程所需的软元件。
（需要哪些软元件）
输入继电器，输入继电器，输入继电器，输出继电器
②对照前面由纯继电控制元件构成的辅助电路，用软元件替代硬元件，画出梯形图（如何画梯形图）
（3）保存项目
项目名：三相异步电动机单向连续运行的PLC控制
（4）编译
编译完成后，看输出窗口中显示的编译结果，程序有无错误或警告。
（5）下载
如果在下载的过程中出现通信错误，则检查通信设置（通常采用默认设置）。
（6）运行程序
七、系统调试（程序能否达到设计的控制要求如何调试程序）
（1）开始程序状态监控，观察梯形图中软元件的状态和能流（梯形图中的能流相当于实体电路中的电流），看程序运行的结果是否达到系统设计要求。
按下启动按钮SB2，观察电机是否运转，观察电脑屏幕上软元件的状态和能流。
如果该网络从左母线开始到网络末端的软元件及软元件间的连接都变成蓝色，就说明该网络形成了通路，相当于实体电路通了电，这条蓝色的通路就是网络中能流的通路。
按下停止按钮SB3，观察电机是否停止，观察电脑屏幕上软元件的状态和能流。
（2）打开状态表，观察软元件的值，看程序运行的结果是否达到系统设计要求。
在状态表中填入程序中四个软元件的地址，观察在对电动机进行操控的过程中这些软元件在对应存储器位（bit）中的二进制值的变化。
加深对输入继电器I、输出继电器Q的理解。
（3）修改和完善程序
说明：程序状态监控和状态表所起的作用是一致的，只是表达问题的方式不同，程序状态监控采用的是模拟方式，很形象、很生动，而状态表是用软元件在存储器中的状态（数值）来表示的
八、根据实验现象，概括启保停形式的梯形图
①指出梯形图中有负责启动、保持、和停止的触点
②分别指出启动环节和保持环节能流经过的路径及停止时能流被切断的过程。
教学反思：请学生谈谈本次实验课的收获。
作业：
1、三相异步电动机单向连续运行的PLC控制外部接线图；
三相异步电动机单向连续运行的PLC控制外部程序。
2、。