1.2.10 实训2 电动机点动运行的PLC控制——取/取反及输出指令
【实训目的】
● 掌握触点指令和输出指令的应用；
● 掌握FX3U系列PLC输入/输出接线方法；
● 掌握项目的创建及下载方法；
● 掌握PLC的控制过程。
【实训任务】
使用FX3U系列PLC实现三相异步电动机的点动运行控制。
【实训步骤】
1.继电器-接触器控制原理分析
点动控制是指按下起动按钮，电动机得电运转；松开按钮，电动机失电停止运转。点动控制常用于机床模具的对模、工件位置的微调、电动葫芦的升降及机床维护调试时对电动机的控制。
三相异步电动机的点动控制电路常用按钮和接触器等元件来实现，如图1-59所示。起动时，闭合空气开关QF后，当按钮SB按下时，交流接触器KM线圈得电，其主触点闭合，为电动机引入三相电源，电动机M接通电源后则直接起动并运行；当松开按钮SB时，KM线圈失电，其主触点断开，电动机停止运行。
图1-59 电动机点动运行控制电路
在点动控制电路中，由空气开关QF、熔断器FU1、交流接触器的主触点及三相交流异步电动机M组成主电路部分；由熔断器FU2、起动按钮SB和交流接触器KM的线圈等组成控制电路部分。用PLC实现点动控制，主要针对控制电路进行，主电路则保持不变。
2.I/O分配
根据项目分析可知，对输入量、输出量进行分配如表1-11所示。
表1-11 电动机的点动运行控制I/O分配表
3.I/O接线图
根据控制要求及表1-11的I/O分配表，电动机的点动运行控制的主电路如图1-60a所示，其I/O接线如图1-60b所示。如不特殊说明，本书均采用三菱FX3U-48MR/ES（交流电源/直流输入/继电器输出）型PLC和漏型输入连接方式。
注意：对于PLC的输出端子来说，继电器型输出端子外部电压小于AC 240V或DC 30V；晶体管型输出端子外部电压为DC 5～30V；晶闸管型输出端子外部电压为AC 85～242V。
视频“输入电路的连接”可通过扫描二维码1-10播放。
二维码1-10
4.创建工程项目
（1）创建项目或打开已有的项目
双击GX Works2软件图标，启动软件，单击“新建工程”按钮
，或执行菜单栏中“工程”→“新建工程”命令，打开“新建工程”对话框，如图1-26所示，在各选项中分别选择“简单工程”“FXCPU”“FX3U/FX3UC”“梯形图”等，然后单击“确定”按钮，打开编程软件。执行菜单栏中“工程”→“保存工程”命令，或“工程另存为”命令，或单击工具栏上的“保存工程”按钮
，在弹出的“工程另存为”对话框中，在“文件名”栏中对该文件进行命名，在此命名为“电动机的点动运行控制”，选择文件保持的位置，单击“保存”按钮，弹出“指定工程不存在。是否新建工程”提示框，单击“是”按钮。这时在编程软件的标题栏会出现该工程的保存路径和文件名。
图1-60 电动机的点动运行控制电路图
a）主电路 b）I/O接线图
若需打开已有工程，执行菜单栏中“工程”→“打开工程”命令，或单击工具栏上的“打开工程”按钮
，在弹出的“打开工程”对话框中找到需要打开的工程文件名，单击“打开”按钮，在“是否关闭当前打开的工程”提示框中单击“是”或“否”，打开已有工程。
（2）编写程序
生成新工程后，自动打开主程序MAIN，在第一行的最左边有一个蓝色矩形光标，按1.1.9节介绍的生成梯形图程序和转换/编译的方法生成图1-61所示的电动机点动运行控制梯形图。
图1-61 电动机点动运行控制梯形图
5.软件仿真
程序编译正确后，单击工具栏上的“模拟开始/停止”按钮
，打开仿真软件，通过更改当前值将X000强制为ON，观察程序运行情况，再将X000强制为OFF。仿真结束后再次单击“模拟开始/停止”按钮，关闭仿真软件。
6.硬件连接
（1）主电路连接
如图1-60a所示，首先使用导线将三相断路器QF1的出线端与熔断器FU1的进线端对应相连接；其次使用导线将熔断器FU1的出线端与交流接触器KM主触点的进线端对应相连接；最后使用导线将交流接触器KM主触点的出线端与电动机M的电源输入端对应相连接。
（2）控制电路连接
如图1-60b所示，在连接控制电路之前，必须断开PLC的电源。
1）首先进行PLC的输入端外部连接：使用导线将PLC上的上端子盖板下的S/S端子与24V端子相连接，将0V端子与点动按钮SB的进线端相连接，将点动按钮SB的出线端与PLC输入端X000相连接（在此，输入信号采用的是CPU模块提供的DC 24V电源，其中24V为电源的正极、0V为电源的负极）。
2）其次进行PLC的输出端外部连接：使用导线将交流电源220V的火线端L经熔断器FU3后接至PLC下端子盖板下的输出点内部电路的公共端COM1，将交流电源220V的零线端N接至交流接触器KM线圈的出线端A2，将交流接触器KM线圈的进线端A1接至PLC输出端Y000相连接。
7.工程下载
一般用编程电缆来实现用户程序的写入、读取与在线监控。现在使用比较普及的是型号为USB-SC09-FX的编程电缆，它用来连接计算机的USB端口和FX系列PLC的RS-422编程端口。转换盒上的发光二极管用来指示数据的接收和发送状态。
（1）安装USB-SC09-FX的驱动程序
USB-SC09-FX编程电缆如图1-62所示。USB-SC09-FX编程电缆需要安装附带的驱动程序才能使用，驱动程序将计算机的USB端口仿真为RS-232端口（俗称COM□）。一般购买编程电缆时，厂家均配有相应的驱动光盘。
安装驱动程序时，先不插设备，打开驱动文件夹，双击SETUP. EXE文件，在弹出窗口中单击“安装”按钮，弹出“驱动程序安装成功”对话框后，单击“确定”按钮，然后关闭窗口。将USB-SC09-FX编程电缆插入计算机的USB接口，出现“成功安装了设备驱动程序”的信息。用鼠标右键单击桌面上的“计算机”图标，在弹出的菜单中选择“属性”→“设备管理器”，打开“设备管理器”窗口（如图1-63）。在“端口（COM和LPT）”设备列表中，如果显示USB-SERIAL CH340（COM4），即可以正常使用USB-SC09-FX。COM的编号与编程电缆所使用的计算机物理USB端口有关。
图1-62 USB-SC09-FX编程电缆
图1-63 计算机的设备管理器
（2）设置连接目标
安装好驱动程序后，用USB-SC09-FX连接计算机的USB端口和PLC的编程端口。选择“工程”菜单中的“PLC类型更改”命令，根据实际使用的PLC型号设置PLC类型。
用GX Works2打开一个工程，单击“导航”窗口下面的视窗区域的“连接目标”按钮
，再双击“导航”窗口的“当前连接目标”文件夹中的Connectionl，打开“连接目标设置Connectionl”对话框，如图1-64所示。
图1-64 “连接目标设置Connectionl”对话框
双击“计算机侧I/F”行最左边的“Serial USB（串中SUB）”按钮，在弹出的对话框中选择“RS-232C”选项（见图1-64中的小图）。“COM端口”设置为图1-64中的COM4。FX3系列PLC的“传送速度”可以在9.6～115.2Kbit/s的几个选项中选择。单击“确定”按钮确认。
双击“可编程控制器侧I/F”行最左边的“PLC Module”按钮，采用默认的设置，“CPU模式”为FXCPU。可以单击图1-64右下角的“通信测试”按钮，测试PLC与计算机的通信连接是否成功。最后单击“确定”按钮，关闭对话框。
（3）写入程序
单击工具栏上的“PLC写入”按钮 
，或执行菜单栏中“在线”→“PLC写入”命令，弹出“在线数据操作”对话框，如图1-65所示，默认选中为“写入”，选中MAIN（主程序）或其他要写入的程序。
单击“执行”按钮，弹出“PLC写入”对话框，如图1-66所示，写入完成后，单击“关闭”按钮，关闭该对话框。关闭“在线数据操作”对话框。
如果选中了复选框“处理结束时，自动关闭窗口”，下一次写入时，写入结束后将会自动关闭“PLC写入”对话框。
如果PLC当时处于RUN模式，在写入之前会显示“执行远程STOP后，是否执行PLC写入”对话框，单击“是”按钮确认。下载结束后，弹出的对话框询问“PLC处于STOP状态，是否执行远程RUN？”，单击“是”按钮确认。最后关闭“PLC写入”对话框和“在线数据操作”对话框。
图1-65 “在线数据操作”对话框
图1-66 “PLC写入”对话框
单击图1-65左下角的“关联功能”按钮，用它下方出现的图标，可以进行远程操作、时钟设置和PLC存储器清除等操作。
8.程序运行
（1）下载程序并运行
（2）分析程序运行的过程和结果并编写指令表
1）控制过程分析：如图1-67所示，接通空气开关QF→按下起动按钮SB→输入继电器X000线圈得电（图1-67的输入电路为输入等效电路）→其常开触点接通→线圈Y000中有信号流流过→输出继电器Y000线圈得电→其常开触点接通→接触器KM线圈得电→其常开主触点接通→电动机起动并运行。
图1-67 控制过程分析图
松开按钮SB→输入继电器X000线圈失电→其常开触点复位断开→线圈Y000中没有信号流流过→输出继电器Y000线圈失电→其常开触点复位断开→接触器KM线圈失电→其常开主触点复位断开→电动机停止运行。
2）编写指令表：GX Developer软件可通过工具栏上的“梯形图/指令表显示切换”按钮
进行相互切换，而GX Works2软件没有指令表编写方法，请读者自行编写。
【实训交流】
1.外部电源使用
目前很多PLC内部都有DC 24V电源可供输入或外部检测等装置使用。内部电源容量不足时必须使用外部电源或电源模块，以保证系统工作的可靠性。若使用外部电源的电动机点动控制I/O接线如图1-68所示。
图1-68 使用外部电源的电动机点动控制I/O接线图
2.晶体管输出型PLC交流负载的驱动
如果PLC是晶体管输出型（FX3U-48MT/ES或ESS），那如何驱动交流负载呢？其实很简单，这时需要通过直流中间继电器过渡，然后再使用转换电路（将中间继电器的常开触点串联到交流接触器的线圈回路中）即可，具体电路如图1-69所示。其实在PLC的很多工程应用中，绝大多数均采用中间继电器过渡，主要将PLC与强电进行隔离，起到保护PLC的目的。图1-69中采用的是晶体管（漏型）输出，若为晶体管（源型）输出，外部所连接的电源方向要反向。
图1-69 晶体管（漏型）输出PLC驱动交流负载I/O接线图及转接电路图
a）I/O接线图 b）转接电路图
视频“输出电路的连接”可通过扫描二维码1-11播放。
二维码1-11
【实训拓展】
训练1 用PLC实现灯的亮灭控制：用一个开关控制一盏直流24V指示灯的亮灭。
训练2 用PLC实现电动机的双按钮点动控制：同时按下两个点动按钮电动机方可实现点动运行。