電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200）課件 3任務(wù)4 PLC對電動機Y-△降壓啟動運行的控制

任務(wù)4PLC對電動機Y-△降壓啟動運行的控制任務(wù)引入

三相異步電動機作全壓啟動時，其啟動電流很大，達到電動機額定電流的4～7倍。如果電動機的功率大，其啟動電流會相當(dāng)大，對電網(wǎng)會造成很大的沖擊。為了降低電動機的啟動電流，最常用的辦法就是電動機星形啟動，因為電機星形運行時其電流只有角形運行時電流的1/3，故電動機星形啟動可降低啟動電流。但電動機星形啟動力矩也只有全電壓啟動時力矩的1/3，故電動機啟動起來后，要馬上切換到角形運行。中間的時間大概在3～5秒鐘。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1．掌握定時器T的結(jié)構(gòu)和工作原理。2．能畫出定時器工作時的波形。3．熟悉電動機Y/△降壓啟動運行的工作原理。相關(guān)知識1.定時器指令介紹

定時器是PLC的重要編程元件，是累計時間增量的內(nèi)部器件，使用定時器指令可在編程時進行延時控制，S7-1200CPU的定時器為IEC定時器，有4種類型，分別是脈沖定時器（TP）、接通延時定時器（TON）、關(guān)斷延時定時器（TOF）和保持型接通延時定時器（TONR）。

定時器符號、名稱及功能如表3-6所示。定時器指令可以用指令框表示，也可以用線圈指令表示，LAD/FBD/SCL編程語言定時器指令集如圖3-47所示，對于LAD/FBD格式，除4種定時器指令外，還有復(fù)位定時器（RT）和加載定時器時間（PT）兩條指令，其作用如下：

①（RT）指令用于復(fù)位指定定時器的數(shù)據(jù)。

②（PT）指令用于加載指定定時器的持續(xù)時間。相關(guān)知識

IEC定時器屬于功能塊，調(diào)用時需要指定配套的背景數(shù)據(jù)塊，定時器指令的數(shù)據(jù)保存在背景數(shù)據(jù)塊中；用戶程序中可以使用的定時器數(shù)量僅受CPU存儲器大小的限制，每個定時器均使用16字節(jié)的IEC_Timer數(shù)據(jù)類型的DB結(jié)構(gòu)存儲定時器數(shù)據(jù)。表3-6定時器符號、名稱及功能定時器符號定時器名稱功能TP脈沖定時器生成具有預(yù)設(shè)脈寬時間的脈沖TON接通延時定時器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時過后設(shè)置為ONTOF關(guān)斷延時定時器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時過后設(shè)置為OFFTONR保持接通延時定時器輸出Q在累計時間達到預(yù)設(shè)的時間后設(shè)置為ON，使用R復(fù)位相關(guān)知識

（a）LAD語言

（b）FBD語言

（c）SCL語言圖3-47LAD/FBD/SCL編程語言定時器指令集相關(guān)知識

下面以脈沖定時器（TP）應(yīng)用為例，講解定時器的應(yīng)用方法。

編寫程序時，在基本指令中選擇定時器操作，雙擊選中脈沖定時器TP，此時彈出定時器背景數(shù)據(jù)塊選項框，如圖3-48所示，點擊“確定”按鈕，建立定時器背景數(shù)據(jù)框名稱為“IEC_Timer-_0_DB”，也可以自己重新命名背景數(shù)據(jù)框名稱。圖3-48定時器背景數(shù)據(jù)塊的建立相關(guān)知識

建立好背景數(shù)據(jù)塊后，就可以在程序中編輯定時器了，圖3-49是編輯好的脈沖定時器TP及建立的背景數(shù)據(jù)塊。圖3-49定時器背景數(shù)據(jù)塊格式相關(guān)知識

2.脈沖定時器TP

脈沖定時器TP的作用是產(chǎn)生指定時間寬度脈沖的定時器。當(dāng)IN接通時，脈沖定時器指令啟動計時，同時節(jié)點Q立即輸出高電平“1”，直到定時器時間到，定時器輸出Q為“0”。脈沖時間定時器可以將長信號變成指定寬度的脈沖。如果定時時間未到，而邏輯位的狀態(tài)變成“0”時，定時器Q也將繼續(xù)輸出，直到延時時間到才停止輸出。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-50所示，對應(yīng)的時序圖如圖3-51所示，可以看出當(dāng)I0.0接通的時間長于1s，Q0.0輸出“1”的時間是1s，而當(dāng)I0.0接通的時間小于1s時，Q0.0輸出“1”的時間還是1s，當(dāng)I0.1接通時，無論I0.0是否接通，定時器都復(fù)位，Q0.0輸出為0。圖3-50脈沖定時器應(yīng)用圖3-51脈沖定時器TP的時序圖相關(guān)知識

3.接通延時定時器TON

接通延時定時器TON相當(dāng)于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時時間繼電器。通電延時繼電器的工作原理是：線圈通電，觸點延時設(shè)定時間后動作。當(dāng)定時器的IN接通時，定時器開始延時，延時過程中，定時器的輸出為“0”，延時時間到，輸出為“1”，整個過程中，IN都要接通，只要IN斷開，則輸出為“0”。接通延時定時器最為常用。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-52所示，對應(yīng)的時序圖如圖3-53所示。當(dāng)I0.0閉合時，定時器T1開始定時，定時1s后（I0.0一直閉合），當(dāng)前值ET=設(shè)定值PT，Q0.0輸出高電平“1”，若I0.0的閉合時間不足1s,Q0.0輸出為“0”，若I0.0斷開，Q0.0輸出為“0”。無論什么情況下，只要復(fù)位定時器，本例為I0.1閉合，則定時器復(fù)位，Q0.0輸出為“0”。圖3-52接通延時定時器TON應(yīng)用圖3-53接通延時定時器TON的時序圖相關(guān)知識

4.保持型接通延時定時器TONR

保持型接通延時定時器TONR與接通延時定時器TON類似，但TONR定時器具有保持功能。一旦IN接通，定時器啟動計時，延時時間到，輸出Q為高電平“1”，即使IN斷開，定時器的當(dāng)前值也不清零，定時器輸出Q依然為“1”。要使輸出Q為“0”，必須要使復(fù)位端R接通，才能使定時器當(dāng)前值清零。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-54所示，對應(yīng)的時序圖如圖3-55所示。當(dāng)I0.0為“1”時，定時器T2開始延時，當(dāng)當(dāng)前值ET小于設(shè)定值PT時，當(dāng)I0.0為“0”，當(dāng)前值ET保持不變，當(dāng)I0.0為“1”，當(dāng)前值ET在原值的基礎(chǔ)上繼續(xù)延時，此時輸出Q為“0”。

當(dāng)ET=PT時，輸出Q為“1”，Q0.0得電，ET立即停止延時并保持。

在任意時刻，只要R為“1”，輸出Q為“0”，Q0.0失電，ET值清零。圖3-54保持型接通延時定時器TONR應(yīng)用圖3-55保持型接通延時定時器TONR的時序圖相關(guān)知識

5.關(guān)斷延時定時器TOF

關(guān)斷延時定時器TOF相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的斷電延時時間繼電器。只要IN為“1”，定時器TOF的輸出Q即為“1”，當(dāng)IN從“1”變?yōu)椤?”時，定時器啟動計時，當(dāng)ET=PT，輸出Q從“1”變?yōu)椤?”，ET立即停止計時并保持。

在任意時刻，只要IN變?yōu)椤?”，ET立即停止計時并回到0。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-56所示，對應(yīng)的時序圖如圖3-57所示。當(dāng)I0.0為“1”時，定時器輸出為“1”，Q0.0得電，當(dāng)I0.0從“1”變?yōu)椤?”時，T3開始延時，當(dāng)ET=PT時，定時器輸出為“0”，Q0.0失電。圖3-56關(guān)斷延時定時器TOF應(yīng)用圖3-57關(guān)斷延時定時器TOF的時序圖相關(guān)知識6.定時器應(yīng)用

三種定時器的應(yīng)用。

使用3種定時器設(shè)計便池沖水控制電路，便池檢測信號接PLC的I0.0，沖水啟動系統(tǒng)由Q0.0控制，當(dāng)檢測信號的時間大于7秒時，控制系統(tǒng)時序圖如圖3-58（a）所示，當(dāng)檢測信號接收的時間大于3秒小于7秒時，控制系統(tǒng)時序圖如圖3-58（b）所示，當(dāng)檢測信號接收的時間小于3秒時，控制系統(tǒng)時序圖如圖3-58（c）所示。相關(guān)知識（a）（b）（b）圖3-58便池控制時序圖相關(guān)知識

便池控制系統(tǒng)分析：

當(dāng)檢測信號接收的時間超過7秒時，則便池沖水系統(tǒng)沖水2次，沖水時間為4秒和7秒，2次沖水之間有間隔時間。

當(dāng)檢測信號接收的時間大于3秒小于7秒時，則便池沖水系統(tǒng)沖水1次，沖水時間為7秒~11秒之間。

當(dāng)檢測信號接收的時間小于3秒時，則便池沖水系統(tǒng)沖水1次，沖水時間為7秒。相關(guān)知識梯形圖設(shè)計如下圖3-59所示：圖3-59便池沖水控制梯形圖任務(wù)實施1.用PLC實現(xiàn)對三相異步電動機Y-△降壓啟動、運行的控制1）控制要求

按電動機的啟動按鈕，電動機M先作星形啟動，4秒后，控制回路自動切換到三角形連接，電動機M作三角形運行。2）訓(xùn)練目的

（1）熟悉三相異步電動機Y-△降壓啟動的原理。

（2）學(xué)會定時器的簡單應(yīng)用。

（3）掌握外部接線圖的設(shè)計方法，學(xué)會實際接線。任務(wù)實施3）控制要求分析

電動機啟動時，電動機應(yīng)先接成星形，然后再送電，使電動機在星形下啟動，此時啟動電流只有三角形啟動的1/3，4秒后，轉(zhuǎn)換成三角形運行。

轉(zhuǎn)換成三角形運行時，應(yīng)將電動機斷電，待電動機接成三角形后，再給電動機送電，讓電動機在角形下運行，如果三角形連接失敗，則電動機停止運行。任務(wù)實施4）實訓(xùn)設(shè)備實際需要準(zhǔn)備下述設(shè)備：CPU1212CAC/DC/RLY一臺電路控制板

一塊4kW4極三相異步電動機（能進行星三角轉(zhuǎn)換的電機）

一臺任務(wù)實施5）程序設(shè)計的步驟

（1）可編程控制器的外部接線圖如圖3-60所示。圖3-60電動機Y-△降壓啟動的PLC外部接線圖任務(wù)實施

（2）建立項目“電動機星三角降壓啟動運行”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本號4.2。

（4）選中“PLC_1”項目下的“PLC變量”，打開“默認變量表”，在默認變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表3-6所示。表3-6電動機星三角降壓啟動運行PLC變量表任務(wù)實施（5）梯形圖設(shè)計如下圖3-61所示。圖3-61三相電動機星三角降壓啟動運行梯形圖知識拓展

1.使用FC塊控制電動機延時啟動

1）在創(chuàng)建的項目中，打開“程序塊”→“添加新塊”，在彈出的界面中選擇“函數(shù)”，定義名稱為“延時啟動”，如圖3-66所示。圖3-66定義FC塊知識拓展

2）打開“延時啟動”FC塊，在FC塊的變量聲明表中，定義變量INPUT、OUTPUT，如圖3-67所示。圖3-67定義局域變量知識拓展

3）編寫FC塊程序。程序中定時器使用TON通電延時定時器，為全局變量，程序自鎖使用“T1”.IN輸入常開觸點，就是