任务三 PLC改造三相异步电动机自动循环控制

用PLC实现三相异步电动机的正反转控制电路一、学情分析学生上学期以开始学习电力拖动，因此对于简单的继电器接触器控制回路的分析基本无大碍。

但学习程度参差不齐，学习能力一般，虽然学生对PLC技术的学习具有一定的兴趣，但这种兴趣不够稳定，需要教师创设适度的情境，适时地激发。

二、学习任务分析本节内容是中国劳动社会保障出版社瞿彩萍主编的《PLC应用技术(三菱)》第三单元中任务二的内容，在教材的P58~P59中。

其主要内容包括继电器接触器控制系统转换到PLC控制系统的方法、操作SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件和对PLC的读写、电路块串、并联指令、堆栈指令和程序的优化。

三相异步电动机的正反转控制电路是简单的继电器控制系统，该系统可以反应PLC梯形图转换的方法、规则和注意事项。

本节内容属于新授课，分为三课时完成，以下为第一课时内容。

要求学生会按照PLC控制电路的设计顺序对继电器接触接器控制电路进行设计，并利用THPLC可编程控制器完成调试。

同时，通过对本节内容的学习，让学生将逐步养成严谨求实，合作创新的科学态度，为继续学习和发展奠定方法基础。

三、教材目标依据维修电工类专业《PLC应用技术（三菱）》的教学基本要求，结合教学内容的逻辑顺序和08机电班学生的认知水平和思维发展水平，从以下三方面制定本节课的教学目标：知识目标和能力目标（1）会列出I/0分配表、PLC接线图、梯形图和指令表（2）能熟练操作SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件和对PLC的读写方法和过程(1)会根据学习目标，阅读教材(2)会对简单继电接触控制电路进行PLC控制电路转换(3)学会类比、比较和归纳总结学习方法情感态度和价值观（1）在学习过程中，感受学习PLC的乐趣，激发学习兴趣；（2）在合作学习过程中，学会合作，形成合作精神和竞争意识；（3）通过规范解题步骤，帮助学生养成严谨求实的科学态度。

依据教学基本要求和本节课的教学目标以及对学生现有的知识基础和理解水平对于本节课的教学重点和难点定为：继电器接触器控制系统转换到PLC控制系统既PLC的编程。

任务三PLC改造三相异步电动机自动循环控制知识目标：熟悉并掌握继电器控制中位置控制、自动循环控制的基本工作原理。

技能目标：通过实训，熟练掌握用PLC控制位置控制、自动循环控制，并且能够进行实际应用。

实训课时：4学时。

知识位置控制线路的PLC控制1.行车位置控制线路原理图4-19所示是工厂车间内行车运动示意图。

在行车的两头终点处各安装一个位置开关SQ1、SQ2，作为行车的终端位置保护装置，并将行程开光的常闭触点分别串接在控制行车前后前进的正/反转控制线路中，在行车前后各安装挡铁1和挡铁2，当挡铁碰触到终点处的行程开关，其常闭触头切断了控制线路，切断了电源，保护了行车运行。

图4-19 行车运行示意图工厂车间里的行车常采用位置控制。

位置控制线路的原理如图4-20所示。

行车位置控制基本原理：当KM1(KM2)线圈得电时，此时电动机M正（反）转，行车向前运行，当挡铁1（2）碰到位置开关SQ1(SQ2),其常闭触头分断，接触器KM1（KM2）线圈失电，停止正转运行，此时若再按下SB1(SB2)，KM1(KM2)线圈也不得电，行车也不会再运行，从而保证了行车不会超过SQ1(SQ2)所在的位置，保护了行车的运行。

2.列出I/O口分配根据原理图，列出PLC控制I/O口元件地址分配表。

I/O口分配如表4-15所列。

表4-15 位置控制I/O口分配3.PLC外部硬接线图根据I/O口分配，画出PLC控制I/O口外部硬接线图。

位置控制PLC外接线示意图如图4-21所示。

图4-20 电动机位置控制线路原理注意：在正/反转控制中，除了要在外部硬件进行联锁之外，还应该在梯形图程序中进行必要的联锁，这样可以保证运行的安全性、正确性。

4.编写梯形图程序据电路的工作原理及PLC的I/O口分配，应用经验法进行合理编程。

PLC控制位置控制参考程序如图4-22所示。

图4-21位置控制PLC外接线示意图I0.0 I0.2 I0.3 I0.4 Q0.0( )Q0.0I0.1 I0.2 I0.3 I0.5 Q0.1( )Q0.1图4-22 位置控制梯形图参考程序5.实物演示根据实验室设备、元器件等情况对位置控制线路进行实物演示。

任务1.1 用PLC 改造三相异步电动机正反转控制线路1.1.1任务描述下图1-1-1是三相异步电动机正反转控制线路，它由主电路和辅助电路两部分组成，能够实现异步电动机的正反转控制，此外该电路还具有短路保护和过载保护的功能。

现利用三菱FX 系列PLC 改造三相异步电动机正反转控制线路，要求不改变原先的控制面板，保持系统原有的外部特性，即改造完成后工作人员不需要改变长期形成的操作习惯。

本任务要求电机正反转启动按钮、停止按钮以及过载保护常闭触点与改造前一致。

图1-1-1 三相异步电动机正反转控制线路1.1.2任务目标1．能根据控制要求分配PLC 的输入输出端口； 2．会根据输入输出端口完成线路的连接；3．能选择PLC 指令完成梯形图程序的编写，例如LD 、AND 、OUT 、SET 和RST 等指令； 4．会上电调试程序功能。

1.1.3任务分析与实施一、硬件线路1．系统输入输出信号分析根据图1-1-1的分析，系统的输入信号由两部分构成：一是三相异步电动机停止、正反向启动的控制信号，分别由按钮SB1、SB2 和SB3提供；二是三相异步电动机的过载检测信号，由热继电器FR 的常闭触点提供。

系统需提供两个输出信号，分别用于驱动接触器KM1和KM2，使三相异步电动机实现M3L1L2L3QSFU1FU2KM1KM2FRKM1KM2KM1KM2SB3SB2SB1KM1KM2FR123456789正反转运行。

根据上述分析，PLC 的I/O 端口分配如表1-1-1所示。

表1-1-1 I/O 端口分配表2．硬件线路的设计硬件线路由主电路和控制回路构成，具体如图1-1-2所示。

图1-1-2 三相异步电动机正反转PLC 控制线路说明：（1）为延长PLC 输入点的使用寿命，其输入信号一般采用常开的方式接入，但为更可靠接受保护类信号，其输入信号一般采用常闭的方式接入；（2）与上图中一致，凡是由PLC 实现的正反转控制线路，KM1和KM2必须实行电气联锁，否则在电动机正反转切换的过程中会导致主回路短路；（3）由于三菱FX2N-48MR （继电器输出型）的输出点承受电压最大为AC240V 或DC30V ，故本图中使用的接触器线圈额定电压选为AC220V 。

解析如何实现PLC对三相异步电动机的点动控制摘要：PLC可靠性高，抗干扰能力强，产品已经标准化、系列化、模块化，用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少；PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计,方便、简明；PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，PLC的较强带负载能力，用在直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器已成为主流。

那么如何对实现PLC与三相异步电动机的控制形成一种通用范本模式，以广泛应用于生产实践中显得非常重要。

本文以三菱FX2系列PLC为例，总结了实施对三相异步电动机的点动控制的方法、步骤与体会，以其可以为学校的教学、实习及促进工业发展提供一定的推动力。

关键字：PLC设计；点动控制；三相异步电动机一任务目标1、掌握三菱FX2系列PLC组成原理2、能根据控制要求分配PLC的输入输出端口3、会根据输入输出端口完成线路的连接4、掌握三菱FX2系列PLC基本指令5、能选择PLC指令完成梯形图程序的编写6、熟悉PLC程序的编写与写入二任务分析如图2-11所示为三相异步电动机的点动控制线路，即用按钮和接触器等来控制电动机单方运转的最简的正转控制线路,现用PLC进行控制。

图2-11 点动控制线路点动控制是指按下按钮,电动机就得电运转；松开按钮,电动机就失电停转。

这种控制方法常用于机械设的调试；机床设备的对位、对刀、定位；电葫芦的起重电动机控制。

在点动控制线路中,主电路由开关QS、熔断器FU1、接触器主触点及电动机组成；控制电路由熔断器FU2、启动按钮SB、接触器KM线圈组成,PLC代替继电器控制电路进行控制,主电路部分保留不变。

在控制电路中,启动按钮属于控制信号,应作为PLC的输入量分配接线端子；而接触器线圈属于被控对象,应作为PLC的输出量分配接线端子。

对于PLC的输出端子来说,允许额定电压为220V,因此需要将原线路图中接触器的线圈电压由380V改为220V,以适应PLC的输出端子需要。

PLC控制三项异步电机正反转控制摘要随着时代不断的发展，在实际生产过程中，尤其是在工业制造领域，对于机械设备以及操作技术的要求越来越严格，一般需要机械可以达到对向的运动，例如生活中常见的传送带的传输过程、电梯的上下运动以及汽车的前进与后退等运动，都需要借助正反两个不同方向的动力装置，才能够实现。

关键词：可编程控制器；工控设备；正反1.PLC控制技术概述1.1 PLC特性分析新型可编程控制系统的设计初衷是为了妥善处理相关复杂的操作要求以及操作环境，其具体的运行原理是借助不同功能的I/O接口，进而来控制设备以不同的指令运行的一种新型技术手段。

其相比于传统的控制技术来说，其特征为：1.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较直到PLC出现之前，电气控制广泛的在价格较低的继电器中应用，如图-1所示。

图-1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较项目继电器逻辑控制系统PLC控制逻辑接线逻辑，覆盖大，接线复杂，修改困难存储逻辑，体积较小、布线少，控制灵活，易于扩展控制速度控制功能通过开闭触点实现，动作速度达数万毫秒，触点易抖动存储逻辑，体积小、连线少，控制灵活，易于扩展限时控制由时间继电器实现，精度低，易受环境和温度的影响控制功能由半导体开关实现，每一指令执行时间微秒，无触点抖动触点数量4-8对，易磨损任意多个，永不磨损工作方式并行工作串行循环扫描设计与施工施工设计及调试必须按顺序进行，且工期长，修改难度大系统设计完成后，可同时进行施工和设计，施工周期短，易于调试且修改方便可靠性与可维护性寿命短，可靠性与可维护性差可靠性强，使用寿命久，且有自诊断功能，易于维修，维修方便价格使用机械开关、继电器及接触器等，价格实惠使用大规模集成电路，前期投资较大1.1.2 PLC与微型计算机控制系统的比较同样是采用微电子制作的PLC，它和微型计算机的构造相似，如二者都有中央处理器、ROM、RAM以及输入和输出，但是PLC采用了一定的抗干扰技术，加上丰富的扩展模块，可将它的可扩展能力提高，使其更易适应工业控制，PLC 和微型计算机的区别如图-2所示。

PLC改造三相异步电动机自动循环控制线路
【学习目标】1.理解掌握三相异步电动机自动循环控制线路的工作原理；
2.能用PLC改造三相异步电动机自动循环控制线路。

【学习重点】1.能理解三相异步电动机自动循环控制线路的工作原理；
2.能用PLC改造三相异步电动机自动循环控制线路。

【学习难点】1.能用PLC改造三相异步电动机自动循环控制线路；
2.能完成电路调试运行。

【复习巩固】
项目要求：接通三相交流电源，合上转换开关QS；
按下SB1，KM1线圈得电，电动机正转，工作台开始右移，至限定位置挡铁碰SQ1位置开关，电动机M停止，工作台停止右移；
按下SB2，KM2线圈得电，电动机反转，工作台开始左移，至限定位置挡铁碰SQ2位置开关，电动机M停止，工作台停止左移；
按下停止按钮SB3，电动机停转，工作台停止移动。

【新知学习】
一、用PLC改造三相异步电动机自锁正转控制线路；
1、列出I/O口地址分配表；
2、画出外部接线图；
3、设计梯形图；
【当堂检测】
1）按下启动按钮SB1，正转运行（工作台右行），碰触行程开关SQ1，停止右行；停留5秒后反转运行（工作台左行），碰触行程开关SQ2，停止左行；停留5秒后正转运行（工作台右行），如此往返循环。

2）发生意外情况，按下停止按钮SB2，电动机立即停止运行。

【学习反思】。

用PLC控制三相异步电动机正、反转用PLC控制三相异步电动机正、反转：三相交流异步电动机是生产设备常用的动力元件，PLC控制电动机的转动，是生产设备自动控制的最常用，也是基本的控制。

PLC控制电动机，用PLC控制负载，编程是主要的任务，接线驱动负载是次要的任务，不要本末倒置，将接线当成首要任务，编程当成次要任务。

用PLC控制三相异步电动机正、反转设计步骤控制案例：给正转信号，电动机正转运行；给反转信号，电动机反转运行；给停止信号，无论电动机正转还是反转，都要停止运行。

即电动机的控制能实现正反停。

1．电动机正反转的主电路中，交流接触器KM1和KM2的主触点不能同时闭合，并且必须保证，一个接触器的主触点断开以后，另一个接触器的主触点才能闭合。

2．为了做到上面一点，梯形图中输出继电器Y0、Y1的线圈就不能同时带电，这样在梯形图中就要加程序互锁。

即在输出Y0线圈的一路中，加元件Y1的常闭触点；在输出Y1线圈的一路中，加元件Y0的常闭触点。

当Y0的线圈带电时，Y1的线圈因Y¬0的常闭触点断开而不能得电；同样的道理，当Y1的线圈带电时，Y0的线圈因Y¬1的常闭触点断开而不能得电。

3．为了保证电动机能从正转直接切换到反转，梯形图中必须加类似按钮机械互锁的程序互锁。

即在输出Y0线圈的一路中，加反转控制信号X1的常闭触点；在输出Y1线圈的一路中，加正转控制信号X0的常闭触点。

这样能做到电动机正反转的直接切换。

当电动机加正转控制信号时，输入继电器X0的常开触点闭合，常闭触点断开。

常闭触点断开反转输出Y1的线圈，交流接触器KM2的线圈失电，电动机停止反转，同时Y1的常闭触点闭合，正转输出继电器Y0的线圈带电，交流接触器KM1的线圈得电，电动机正转。

当电动机加反转控制信号时，输入继电器X1的常开触点闭合，常闭触点断开。

常闭触点断开正转输出Y0的线圈，交流接触器KM1的线圈失电，电动机停止正转，同时Y 0的常闭触点闭合，反转输出继电器Y1的线圈带电，交流接触器KM2的线圈得电，电动机正转。