项目名称：编程实现电机“启保停”控制

项目描述：

图1.1所示是三相交流异步电动机“启保停”的继电控制线路，启动时，合上自动开关QA0，主电路引入三相电源。按下启动按钮SF2，交流接触器QA1线圈通电，其常开触点闭合，电动机接通电源启动，同时接触器QA1的辅助常开触点闭合，使接触器有两途径给电。这样当松开启动按钮SF2后，接触器线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象称作自锁。起自锁作用的触点称作自锁触点。

要使电动机停止运转，按下停止按钮SF1，接触器线圈失电，其主触点断开，从而切断电动机三相电源，电动机自动停车；同时接触器自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮SF1，控制电路又回到启动前的状态。这是低压控制线路里面最基本的控制线路。那么如何使用PLC实现相同的功能呢？

1．控制要求

（1）能够利用基本的PLC指令编程实现三相交流异步电动机的“启保停”的控制。

（2）掌握三相交流异步电动机的“启保停”控制线路的硬件接线图。

2．继电器的控制电气原理图

继电器控制电动机的“启动-保持-停止”的继电控制电气原理图如图1.1所示。

图1.1三相交流异步电动机“启保停”控制线路的电气原理图

学习目标：

（一）专业能力目标

1、掌握熟练掌握PLC的组成及其系统的组成

2、掌握西门子S7-系列PLC的基本指令。

3、掌握编程软件Step7-Micro/WinSP9的基本使用方法。

4、能够理解和绘制PLC的硬件接线图，设计I/O分配表。

5、掌握基本PLC控制系统的安装、调试等操作过程。

（二）方法能力目标

1.具有获取、分析、类比、归纳新知识的能力。

2.具有自学能力、理解能力和表达能力。

3.具有根据设计方案动手实施的能力。

（三）社会能力目标

1.具有良好的职业道德和一丝不苟的敬业精神。

2.具有良好的团队意识和互助协作能力。

知识平台：

一、PLC的组成

1.PLC（ProgrammableLogicalController）是一种可编程的控制器，是一种以程序软件

方式控制设备动作的控制器。PLC主要由以下几个部分组成：

(1)电源

(2)中央处理器（CPU）

CPU相当于PLC的“大脑”，主要功能：逻辑及数学运算，控制和协调整个系统。

(3)存储器

分为系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。用于存储系统程序、

用户程序及工作过程中的各种数据。

(4)输入/输出单元

是PLC与现场的连接的桥梁。输入单元将现场设备传来的信号转换成CPU可识

别和处理的标准电平信号，输出单元将CPU输出的控制信号转换成适应于现场

设备的驱动信号。

(5)通信单元及扩展接口

二、PLC的系统的组成

图1.2PLC的系统的组成

①　CPU

②　存储器

③　I/O单元

④　电源

⑤　通信接口

⑥　扩展接口

⑦　编程设备

⑧　其他部件

任务实施：

一、设计PLC控制系统原理图及I/O分配表

设计PLC控制系统原理图如图1.3所示，左半部分为主电路，右半部分为控制电路，外部输入和输出器件与PLC的对应接口相连。注意任务中停止按钮SB2的选取需与梯形图程序中的I0.1触点类型相匹配。例如SB2选取常开触点连入控制线路，则梯形图中的I0.1触点应选择常闭触点。这样在SB2按钮按下后，I0.1线圈得电，常闭触点断开，达到电机停转目的。

图1.3三相异步电机起保停控制PLC控制系统原理图

表1.1I/O分配表

三相异步电动机启保停控制线路梯形图如表1.2所示：

二、设计梯形图程序

表1.2梯形图与指令表

按下起动按钮SB1，CPU在接下来的扫描周期的开始检测到输入端口信号，输入继电器I0.0线圈得电，常开触点导通，从而输出继电器Q0.0线圈得电，常开触点导通，电机起动；进入下一个扫描周期时，虽然按钮已松开，I0.0的常开触点已断开，但Q0.0的常开触点还保持导通，此时能流将通过自锁功能继续流入Q0.0线圈，其常开触点保持导通，电机持续转动；直至按下停止按钮SB2，此时I0.1线圈得电，常闭触电断开，能流受阻，从而Q0.0线圈失电，电机停转。

三、安装

1．工具、仪表及器材如表1.3所示。

（1）工具：螺丝刀、剥线钳、尖嘴钳等。

（2）仪表：万用表1只。

（3）器材选择（填写器材清单，此清单按此标准并根据实际电路由学生自己制作）。

表1.3工具、仪表及器材清单

元件经检查合格后根据绘制好的元件布置图在控制板上安装电气元件，如图1.6所示。2．绘制元件布置图。

电器安装应牢固，并符合工艺要求，并根据接线图接线。

三、程序的编写与下载

打开PLC编程软件V4.0STEP7-Micro/WinSP9，编写新的程序，用鼠标把程序指令拖拽到程序编辑区域，S7-PLC的RS-的通信口可与计算机的RS-串行口通过PC/PPI电缆进行连接，连接计算机，下载程序，点击在线工具按钮可使STEP7-Micro/WIN软件处于在线监控状态。

四、调试

1.硬件调试

使用万用表检查线路，电源正负极之间不能有短路现象，连接线的两端点到点要接通。要求确保无误教师检查后才允许通电调试。

2.软件调试

程序输入完毕后进行自检，按表1.4所示的步骤进行，并填写观察结果。

表1.4程序调试步骤

五、故障排除

（1）调试过程中若出现软件/硬件的错误/故障，应根据具体情况进行排除。分别从主电路、

控制电路、通信线路、PLC参数等方面考虑排故。

（2）根据要求填写表1.5所示的故障处理表。

表1.5故障处理表

注：故障排除时均使用该表格进行故障记录。

六、项目验收

程序调试成功后，根据验收要求进行任务验收，填写表1.6所示的任务验收表。

七、安全注意事项

表1.6任务验收表

本实践训练要接触到强电电路，安装与接线错误及操作不当会损坏设备，危及人的生命安全，必须严肃认真、格外注意实践训练中的设备和人身安全。

1）强电电路的实践训练，必须在指导老师检查后方可通电试车；

2）强电电路的安装与接线要穿戴好必要的保护措施（绝缘鞋及绝缘手套等）；

3）强电电路的安装与接线及调试要养成单手作业的习惯；

4）掌握必要的故障下的自救和抢救方法。

思考：

若停止按钮SB2选择常开触点接入控制电路，那么应该如何设计I/O分配表？应该如何编写梯形图程序？