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三相交流電動機的PLC控制實驗板

??圖2-11為三相交流電動機PLC控制的實驗板。其要完成的功能是用PLC控制三相交流異步電動機的正反轉與星-三角啟動等，其控制對象是一臺三相交流異步電動機。要完成這些功能，除電動機外，還要有四組三相交流接觸器KM1、KM2、KMY、KM△和3個按鈕開關SB1、SB2、SB3。3個按鈕開關采用體積很小的按鈕，可以將實物安裝在實驗板上。而電動機和接觸器體積大，不宜安裝在實驗板上。若用實物將使整個實驗板變得龐大，可在實驗板上采用示意圖加指示燈顯示的方法模擬這些元件。圖2-11中的M代表三相交流異步電動機，兩個方向的箭頭下面有發(fā)光二極管LED，實驗時發(fā)光的一個LED表示電動機在按箭頭所示方向旋轉：兩者均不發(fā)光，患示電動機停轉。對于由KM1、KM2、KMYKM△組成的方框中分別有一個發(fā)光二極管，它發(fā)光時表示該接觸器線圈得電，對應的常開觸點也閉合；不發(fā)光時表示接觸器線圈失電，對應的常開觸點斷開。

??主機輸入或輸出點與模擬實驗板的連接是通過安裝在實驗板上的7個插孔，用帶有插頭的連線來實現(xiàn)。該實驗用到的3個輸入按鈕開關和模擬接觸器的幾個發(fā)光二極管在實驗板上均有。無須再用其他模塊。只需將主機模塊上用到的輸入、輸出端口與實驗板上的輸入、輸出插孔相連。

??其他各塊模擬實驗板也是基于類似的方法編程。

??控制要求

??1)控制電動機正、反轉。

??①按下啟動按鈕SB1，KM1得電，電動機正轉。按下啟動按鈕SB2，KM2得電，電動機反轉。

??②按下停止按鈕SB3，電動機停轉。電動機正反轉之間要有可靠的互鎖。

??2)控制電機星-三角啟動。

??按下啟動按鈕SB1，KM1、KMY得電接通，電動機星形啟動。2s后KMY失電斷開，KM△得電接通，切換到三角運行。按下停止按鈕SB3，電動機停止運行。電動機星-三角之間要有可靠的互鎖。

??3)電動機正、反轉的反接制動控制。

??用兩個開關模擬速度繼電器，實現(xiàn)正反轉停機時的反接制動控制。

??4)控制電機往復運行。

??按下啟動按鈕SB1，KM1得電，電動機正轉10s，然后再反轉運行10s，如此不斷循環(huán)。當按下停止按鈕SB3后，電動機停轉。電動機正反轉之間要有可靠的互鎖。

??5)PLC控制電動機正、反轉。

??星-三角啟動，往復運行和正反轉停機時的反接制動綜合控制。

??在分別做了前述4種基本環(huán)節(jié)的PLC控制之后，將其組合在一起，可實現(xiàn)機床的綜合控制。

PLC控制三相異步電動機的常用硬件線路與梯形圖

?起動、自鎖和停止控制是PLC基本的控制功能。起動、自鎖和停止控制可采用驅動指令(OUT)，也可以采用置位指令(SET、RST)來實現(xiàn)。

??1.采用線圈驅動指令實現(xiàn)起動、自鎖和停止控制

??線圈驅動(OUT)指令的功能是將輸出線圈與右母線連接。用線圈驅動指令實現(xiàn)起動、自鎖和停止控制的PILC線路和梯形圖如圖11-23所示。

??線路與梯形圖說明如下:0.

??當按下起動按鈕SB1時，PLC內部梯形圖程序中的起動觸點X000閉合，輸出線圈Y000得電，輸出端子Y0內部硬觸點閉合，Y0端子與COM端子之間內部接通，接觸器線圈KM得電，主電路中的KM主觸點閉合，電動機得電起動。

??輸出線圈Y000得電后，除了會使Y000、COM端子之間的硬觸點閉合外，還會使自鎖觸點Y000閉合，在起動觸點X000斷開后，依靠自鎖觸點閉合可使線圈Y000繼續(xù)得電，電動機就會繼續(xù)運轉，從而實現(xiàn)自鎖控制功能。

??當按下停止按鈕SB2時，PLC內部梯形圖程序中的停止觸點X001斷開，輸出線圈Y000失電，Y0、COM端子之間的內部硬觸點斷開，接觸器線圈KM失電，主電路中的KM主觸點斷開，電動機失電停轉。

??2.采用置位復位指令實現(xiàn)起動、自鎖和停止控制

??采用置位復位指令SET、RST實現(xiàn)起動、自鎖和停止控制的梯形圖如圖11-24所示，其PLC接線圖與圖11-23a所示線路是一樣的。

??線路與梯形圖說明如下:

??當按下起動按鈕SBI時，梯形圖中的起動觸點X000閉合，[SETYo00]指令執(zhí)行，指令執(zhí)行結果將輸出繼電器線圈Y000置1，相當于線圈Y000得電，使Y0、COM端子之間的內部硬觸點接通，接觸器線圈KM得電，主電路中的KM主觸點閉合，電動機得電起動。

??線圈Y000置位后，松開起動按鈕SB1、起動觸點X000斷開，但線圈Y000仍保持“1”態(tài)，即仍維持得電狀態(tài)，電動機就會繼續(xù)運轉，從而實現(xiàn)自鎖控制功能。

??當按下停止按鈕SB2時，梯形圖程序中的停止觸點X001閉合，[RSTY000]指令被執(zhí)行，指令執(zhí)行結果將輸出線圈Y000復位，相當于線圈Y000失電，Y0、C0M端子之間的內部觸點斷開，接觸器線圈KM失電，主電路中的KM主觸點斷開，電動機失電停轉。

??采用置位復位指令與線圈驅動都可以實現(xiàn)起動、自鎖和停止控制，兩者的PLC接線都相同，僅給PLC編寫輸入的梯形圖程序不同。

??11.5.2正、反轉聯(lián)鎖控制的PLC線路與梯形圖

??正、反轉聯(lián)鎖控制的PLC線路與梯形圖如圖11-25所示。

??1)正轉聯(lián)鎖控制。按下正轉按鈕SB1→梯形圖程序中的正轉觸點X000閉合→線圈Y000得電→Y000自鎖觸點閉合，Y000聯(lián)鎖觸點斷開，Y0端子與COM端子間的內部硬觸點閉合→Y000自鎖觸點閉合，使線圈Y000在X000觸點斷開后仍可得電;Y000聯(lián)鎖觸點斷開，使線圈Y001即使在X001觸點閉合(誤操作由SB2引起)時也無法得電，實現(xiàn)聯(lián)鎖控制;Y0端子與COM端子間的內部硬觸點閉合，接觸器KM1線圈得電，主電路中的KM1主觸點閉合，電動機得電正轉。

??2)反轉聯(lián)鎖控制。按下反轉按鈕SB2梯形圖程序中的反轉觸點X001閉合→線圈Y001得電→Y001自鎖觸點閉合，Y001聯(lián)鎖觸點斷開，Y1端子與COM端子間的內部硬觸點閉合→Y001自鎖觸點閉合，使線圈Y001在X001觸點斷開后繼續(xù)得電;Y001聯(lián)鎖觸點斷開，使線圈Y000即使在X000觸點閉合(誤操作SB1引起)時也無法得電，從而實現(xiàn)聯(lián)鎖控制;Y1端子與COM端子間的內部硬觸點閉合，接觸器KM2線圈得電，主電路中的KM2主觸點閉合，電動機得電反轉。

??3)停轉控制。按下停止按鈕SB3→梯形圖程序中的兩個停止觸點X002均斷開→線圈Y000、Y001均失電→接觸器KM1、KM2線圈均失電>主電路中的KM1、KM2主觸點均斷開，電動機失電停轉。

標準：
SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險區(qū)組別 A、B、C 和D，T4A）。生產質量管理體系已按照 ISO 9001 進行認證。

通信

SIMATIC S7-1200 支持各種通信機制：

集成 PROFINET IO 控制器接口
帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊
帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊
GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 網(wǎng)絡
LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進）網(wǎng)絡中進行通信。
通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 eControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP的網(wǎng)絡進行安全通信。
通信處理器，可連接到服務應用的控制中心。
RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。
模塊 SM1278，用于連接 IO-Link 傳感器和執(zhí)行器。
通過通信模塊實現(xiàn)點到點連接。

PROFINET 接口

通過集成 PROFINET接口，可與以下設備通信：

編程設備
HMI 設備
其它 SIMATIC 控制器
PROFINET IO 自動化組件
支持以下協(xié)議：
TCP/IP
ISO-on-TCP
S7 通信
可連接以下設備：
通過標準 5 類電纜連接現(xiàn)場編程器和 PC。
在編程器和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接
SIMATIC HMI 精簡面板

在精簡面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU之間建立連接

其它 SIMATIC S7-1200 控制器

通過 CSM 1277 以太網(wǎng)交換機連接多臺設備

點到點接口，可自由編程的接口模式

通信模塊可通過點到點連接進行通信。采用 RS232 和 RS485物理傳輸介質。在 CPU 的“自由口 (Freeport)”模式下進行數(shù)據(jù)傳輸。采用面向位的用戶特定通信協(xié)議（例如，ASCII協(xié)議、USS 或 Modbus）。

可以連接任何具有串行接口的終端設備，如驅動、打印機、條碼讀碼器、調制解調器等。

S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統(tǒng)。

CPU單元設計

集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU226分別輸出280，400mA。可用作負載電源。

不同的設備類型。

CPU221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。

本機數(shù)字量輸入/輸出點。

CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。

本機模擬量輸入/輸出點。

CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。

中斷輸入。

允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。

高速計數(shù)器。

CPU 221/222

4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復位輸入，2個立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。

CPU224/224XP/226。

6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。

CPU 222/224/224XP/226。

可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調試用戶程序。

模擬電位器

CPU221/222 1個。

CPU224/224XP/226 2個。

CPU221/222/224/224XP/226還具有。

脈沖輸出

2路高頻率脈沖輸出（大20KHz），用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。

實時時鐘

例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制。

EEPROM存儲器模塊（選件）

可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。

電池模塊

用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。

編程：CPU221/222/224/224XP/226

STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU221/222/224/224XP/226功能進行編程。同時也可以使用STEP 7-Micro/WIN16V2.1軟件包，但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進行編程。

STEP 7-Micro/DOS不能對CPU221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜。

如果使用STEP 7-Micro/WIN32V3.1編程軟件，則也可以通過SIMATIC CP 5511或CP5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達187.5kbit/s。

可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU連接到許多和RS-232標準兼容的設備。

有兩種不同型號的 PC/PPI 電纜

帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI電纜，用5個DIP開關設置波特率和其它配置項 （見下圖）。

帶有RS-232口的非隔離型 PC/PPI電纜，用4個DIP開關設置波特率。有關非隔離型PC/PPI電纜的技術規(guī)范，請參閱S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊。

當數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時，PC/PPI電纜是發(fā)送模式。當數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時，PC/PPI電纜是接收模式。當檢測到RS-232的發(fā)送線有字符時，電纜立即從接收模式轉換到發(fā)送模式。當RS-232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時，電纜又切換到接收模式。這個時間與電纜上的DIP開關設定的波特率選擇有關。