1.3.3 实训5 电动机星-三角起动的PLC控制——定时器指令

【实训目的】

● 掌握定时器的使用；

● 掌握梯形图的编程规则；

● 掌握不同负载连接的方法。

【实训任务】

用PLC实现电动机的-△降压起动控制，即按下起动按钮，电动机星形（）起动；起动结束后（起动时间为5s），电动机切换成三角形（△）运行；若按下停止按钮，电动机停止运转。系统要求起动和运行时有相应指示，同时电路还必须具有必要的短路保护、过载保护等功能。

【实训步骤】

1.继电器-接触器控制原理分析

图1-98为三相异步电动机-△降压起动原理图。KM1为电源接触器，KM2为三角形接触器，KM3为星形接触器，KT为时间继电器。其工作原理是：起动时接通空气开关QF，按下起动按钮SB1，则KM1、KM3和KT线圈同时得电并自锁，这时电动机定子绕组接成星形并起动。随着转速提高，电动机定子电流下降，KT延时达到设定值，其延时断开的常闭触点断开，延时闭合的常开触点闭合，从而使接触器KM3线圈断电释放，接触器KM2线圈得电吸合并自锁，这时电动机切换成三角形运行。停止时只要按下停止按钮SB2，KM1和KM2线圈同时断电，电动机停止运行。图1-98中为了防止电源短路，接触器KM2和KM3线圈不能同时得电，在电路中设置了电气互锁。

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1-16所示。

3.I/O接线图

根据控制要求及表1-16的I/O分配表，电动机星-三角降压起动控制I/O接线图可绘制如图1-99所示。

4.创建工程项目

创建一个工程项目，并命名为电动机的星-三角降压起动控制。

5.编写程序

电动机的星-三角降压起动控制梯形图如图1-100所示。

6.梯形图的编程规则

梯形图与继电器控制电路图相近，其结构形式、元件符号及逻辑控制功能是类似的，但梯形图具有自己的编程规则。

1）输入/输出继电器、辅助继电器和定时器等软元件的触点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。

2）梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一逻辑行开始于左母线，然后是触点的连接，最后终止于继电器线圈，触点不能放在线圈的右边，如图1-101所示。

3）线圈也不能直接与左母线相连。若需要，可以通过专用特殊辅助继电器M8000（M8000为FX系列PLC中常用的特殊辅助继电器）的常开触点连接，如图1-102所示。

4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次及以上，则为双线圈输出，双线圈输出容易引起误操作，应避免线圈的重复使用（前面的线圈输出无效，只有最后一个线圈输出有效），如图1-103所示。

5）在梯形图中，串联触点和并联触点可无限制使用。串联触点多的应放在程序的上面，并联触点多的应放在程序的左边，以减少指令条数，缩短扫描周期，如图1-104所示。

6）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流的流向规则（即自左而右、自上而下），对原梯形图重新设计，以便程序的执行，如图1-105所示。

7）两个或两个以上的线圈可以并联输出，如图1-106所示。

7.调试程序

先使用仿真软件调试程序，确保正确后，再下载到PLC中。在仿真软件中先使X000接通再断开，观察输出线圈Y000、Y002和Y003是否得电，延时5s后，输出线圈Y000、Y001和Y004是否得电。若起动正常，再使X001接通再断开，观察所有输出线圈是否都失电。若动作现象与控制要求相吻合，说明程序编写正确。

接下来就可以连接硬件线路，建议先调试PLC的控制电路，然后再调试主电路。没有特殊说明，后续实训项目中的调试仅指软件调试。

【实训交流】

1.星-三角切换时防短路的方法

在工业应用现场，在电动机星-三角降压起动切换时偶有发生跳闸（电源短路）现象。经检查电气线路和程序均正确，那怎么会发生电源短路呢？究其原因，是因为星-三角切换时，星形和三角形接触器主触点的动作几乎是同时进行，可能由于交流接触器使用时间较长触点动作不迅速或交流接触器主触点断开时产生电弧的原因，导致主电路的三相电源短路。这种情况下该如何解决呢？一是更新接触器；二是优化程序设计，即在星形向三角形切换时，先断开星形接触器数百毫秒后再接通三角形接触器。同样，在电动机可逆运行切换时若不经类似处理，也会发生跳闸现象。

2.指示灯的连接

在较大型工程应用中，经常要求设备有运行状态指示。如果合理连接各种指示灯，则可节省很多输出点，减少系统扩展模块的数量，从而可提高系统运行的可靠性并节约系统硬件成本。本项目中两个状态指示灯可分别并联在星形和三角形的起动控制接触器线圈上，如图1-107所示；也可以通过接触器的常开触点点亮，如图1-108所示。

3.不同电压等级负载的输出

在很多控制系统中，经常遇到有多种不同电压等级的负载，这就要求PLC的输出点不能任意安排，必须做到同一电源使用一组PLC的输出，不能混用，否则会有事故发生。如本项目中，接触器线圈电压为AC 220V，从安全用电角度考虑，作为指示或监控用的指示灯电压，大多数情况下选用AC 6.3V或DC 24V，所以本项目的PLC硬件接线可如图1-109所示。对于三菱FX_3U-48MR/ES型的PLC输出端子来说，Y000～Y003为第一组、Y004～Y007为第二组、Y010～Y013为第三组、Y014～Y017为第四组，Y020～Y027为第五组，使用时应特别注意。

【实训拓展】

训练1 用PLC实现两台小容量电动机的顺序起动和逆序停止控制，要求第一台电动机起动5s后第二台电动机才能起动；第二台电动机停止5s后第一台电动机方能停止。若有任一台电动机过载，两台电动机均立即停止运行。

训练2 用PLC实现两台小容量电动机转换开关控制有序起停，当转换开关处于“顺起顺停”模式时，第一台电动机起动5s后第二台电动机自行起动，第一台电动机停止5s后第二台电动机自行停止；当转换开关处于“顺起逆停”模式时，第一台电动机起动5s后第二台电动机自行起动，第二台电动机停止5s后第一台电动机自行停止。若有任意一台电动机过载，两台电动机均立即停止运行。

【实训进阶】

任务：维修电工中级（四级）职业资格鉴定中，有一考题要求对PLC控制三相交流异步电动机星-三角降压起动（可手动切换）装调，所提供的继电器-接触器控制电路如图1-110所示。

请读者根据上述电路及控制功能自行绘制PLC的I/O接线图并编写相应控制程序。