1.2.12 实训4 电动机正反转运行的PLC控制——置位/复位指令

【实训目的】

● 掌握置位/复位指令程序设计方法；

● 掌握互锁环节的使用；

● 掌握GX Works2软件的常用功能。

【实训任务】

用PLC实现三相异步电动机的正反转运行控制，即按下正向起动按钮，电动机正向起动并运行；若按下反向起动按钮，电动机反向起动并运行；若按下停止按钮，电动机立即停止运行。该电路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

三相异步电动机的正反转运行继电器控制系统的电路如图1-83所示。起动时，闭合空气开关QF，当按下正向起动按钮SB1时，交流接触器KM1线圈得电，其主触点闭合，电动机接入三相正序电源而正向起动，同时辅助常开触点闭合，实现自锁，辅助常闭触点断开，实现互锁。

若按下反向起动按钮SB2时，按钮SB2的常闭触点首先断开，交流接触器KM1线圈失电，所有触点复位，为反向起动做好准备；当按钮SB2的常开触点闭合时，交流接触器KM2线圈得电，其主触点闭合，电动机接入三相反序电源而反向起动，同时KM2辅助常开触点闭合，实现自锁，其辅助常闭触点断开，实现互锁。

当按下停止按钮SB3时，KM线圈失电，其主触点和常开触点复位断开，电动机因无供电而停止运行。同样，当电动机过载时，热继电器FR常闭触点断开，电动机也立即停止运行。

2.I/O分配

根据项目分析，对输入量、输出量进行的分配如表1-13所示。

3.I/O接线图

根据控制要求及表1-13的I/O分配表，电动机的正反转运行控制I/O接线图可绘制如图1-84所示（停止按钮和热继电器触点采用常开触点，这样对于初学者编程不容易出错，而且PLC在待机情况下，外部输入电路断开也有利于PLC的使用寿命），注意电气互锁环节。主电路同图1-83的主电路。

4.创建工程项目

双击GX Works2软件图标，启动编程软件，新建一个工程，并命名为电动机的正反转运行控制。

5.编写程序

根据要求，使用起保停方法编写本工程项目程序如图1-85所示；使用置位、复位指令编写的本工程项目程序如图1-86所示，从图1-86中可以看出置位和复位指令在程序中可使用无数次。

6.GX Works软件的常用功能

（1）模式切换

单击工具栏上的“读取模式”按钮 ，矩形光标变为实心，进入读取模式，此时不能修改梯形图。双击梯形图中的空白处，将会出现“搜索”对话框。输入某个软元件号后单击“搜索”按钮，矩形光标会自动移到要查找的软元件号的触点或线圈上。

双击程序中的某个触点或线圈，将会出现“搜索”对话框。多次单击“搜索”按钮，将会依次找到程序中具有相同软元件号的所有触点和线圈等对象。单击工具栏上的“写入模式”按钮，矩形光标变为空心，进入写入模式，可以修改梯形图。也可以用“编辑”菜单中的“梯形图编辑模式”命令来切换读取模式和写入模式。

在写入模式下按计算机键盘上的〈Insert〉键，最下面的状态栏的右边将交替显示“改写”和“插入”。在改写模式下双击某个触点，可以改写触点的软元件号。在插入模式下双击某个触点，将会在它的左边插入一个新的触点。可以用“视图”菜单中的命令关闭或显示状态栏。

（2）搜索与替换功能

选中梯形图中Y000的触点或线圈，执行菜单栏中“搜索/替换”→“交叉参照”命令，在弹出的“交叉参照”对话框（如图1-87）中，显示在程序中对Y000使用过的指令以及指令的图形符号。

在“软元件/标签”选择框中输入其他软元件号，单击“搜索”按钮，将会显示该软元件的交叉参照信息。用“软元件/标签”选择框中“所有软元件/标签”，单击“搜索”按钮，将会显示所有软元件和标签的交叉参照信息。

软元件使用列表用于显示已经使用了哪些软元件，以避免同一软元件的重复使用。执行菜单栏“搜索/替换”→“软元件使用列表”命令，在打开的对话框中输入软元件号Y0（如图1-88），单击“搜索”按钮，将会显示程序中使用的从Y000开始的所有输出继电器，以及是否使用了它们的触点和线圈，每个软元件使用的次数和软元件的注释。

在写入模式下执行菜单栏中“搜索/替换”→“软元件搜索”命令，在打开的“搜索/替换”对话框中输入软元件Y0（如图1-89），单击“搜索下一个”按钮，程序中的矩形光标会指示搜索到的Y000触点或线圈。再次单击该按钮，将会指示搜索到的Y000的下一个触点或线圈。

在“替换软元件”选择框中输入Y2，单击“替换”按钮，矩形光标移动到Y000的触点或线圈处。再次单击“替换”按钮，选中的触点或线圈的软元件变为Y002。单击“全部替换”按钮，Y000的所有触点或线圈的软元件变为Y002。

可以使用该对话框或菜单栏中的“搜索/替换”命令，搜索或替换软元件、指令和字符串，互换常开/常闭触点（A/B触点）和实现软元件批量更改。

（3）程序检查

执行菜单栏中“工具”→“程序检查”命令，可以用图1-90中的对话框设置检查的内容，单击“执行”按钮，在编程界面下面“输出”窗口的“程序检查”列表中出现检测结果。在某些特定的条件下，允许出现双线圈（同一元件的线圈出现两次或多次），图1-90中没有检测双线圈。

（4）剪贴板的使用

在写入模式下，首先用矩形光标选中梯形图的某个触点或线圈，按住鼠标左键，在梯形图中拖动鼠标，可以选中一个长方形区域，被选中的部分用深蓝色表示。在最左边的步序号区拖动移动鼠标，将会选中一个或多个电路。

可以用计算机键盘上的〈Delete〉键删除选中的部分，用工具栏上的按钮和Windows的剪贴板功能，将选中的部分复制和粘贴到梯形图的其他地方，甚至可以复制到同时打开的其他工程中。

（5）程序区的缩放

执行菜单栏中“视图”→“放大/缩小”命令，或单击工具栏上的按钮，可以用弹出的对话框设置显示的倍率（50%、75%、100%和150%，4级倍率）。在其中选择“指定”，可以设置任意的倍率；如果选择“自动倍率”，将根据程序区的宽度自动确定倍率。

7.调试程序

在仿真软件中先调试一下程序的正确性，然后将电动机的正反转运行控制程序下载到PLC中。先调试PLC控制部分电路，按下正向起动按钮观察交流接触器KM1线圈是否得电。若KM1线圈通电再按下反向起动按钮，观察交流接触器KM1线圈是否失电，同时交流接触器KM2线圈是否得电。若KM2线圈通电，可反复按下正向起动按钮和反向起动按钮，观察KM1和KM2两线圈是否轮换得电，如果切换正常，最后按下停止按钮或模拟热继电器通断状态的手动按钮，观察交流接触器KM1和KM2线圈是否失电，如果交流接触器KM1和KM2线圈均失电，说明PLC控制程序和I/O连接正确。

然后再调试主电路，接通主电路电源，再按上述调试PLC控制电路那样操作，如果电动机能正常在正转和反转之间切换，按下停止按钮或模拟发生过载时按下热继电器通断状态的手动按钮，电动机能立即停止运行，说明主电路线路连接正确。

【实训交流】

1.电气互锁

在很多工程应用中，经常需要电动机可逆运行，即正反向旋转，即需要正转时不能接通反转输出线圈、反转时不能接通正转输出线圈，否则会造成电源短路。在继电器-接触器控制系统中通过使用机械和电气互锁来解决此问题。在PLC控制系统中，虽然可通过软件实现程序互锁（即正反两输出线圈不能同时得电），但不能从根本上杜绝电源短路现象的发生（如一个接触器线圈虽失电，若其主触点因熔焊或受卡堵等原因不能分离，此时另一个接触器线圈若得电，主电路就会发生电源短路现象），所以必须在接触器的线圈回路中串联对方的辅助常闭触点（如图1-84所示），即程序互锁代替不了电气互锁，在工程应用中电气互锁一定不能省略。

2.转换GX Developer格式的程序

GX Works可以打开和转换GX Developer软件生成的工程。执行菜单栏中“工程”→“打开其他格式数据”→“打开其他格式工程”命令，打开图1-91中的对话框。用“查找范围”选择框选中某个用GX Developer软件生成的工程，双击其中的Gppw文件（或带有.gpj文件格式后缀，因软件版本不同有异），在弹出的“MELSOFT系列GX Works2”对话框中单击“是”按钮，该工程转换为GX Works2格式后被打开，在弹出“已完成”的对话框中单击“确定”按钮，结束转换操作。双击“导航”窗口中的“程序部件或程序设置”文件夹中的“MAIN”，打开该工程的主程序。可以执行菜单栏中“工程”→“另存为”命令，设置转换后的工程名称。还可以执行菜单栏中“工程”→“PLC类型更改”命令，修改PLC的系列号。

【实训拓展】

训练1 用PLC实现两台电动机顺起逆停运行控制：按下第一台电动机起动按钮，第一台电动机起动，第一台电动机起动完成后，按下第二台电动机的起动按钮，第二台电动机方可起动；按下第二台电动机停止按钮，第二台电动机停止，按下第一台电动机的停止按钮，第一台电动机方可停止。两台电动机中任意一台发生过载两台电动机均立即停止。

训练2 用PLC实现两台电动机同向运行控制：若甲地电动机先正向起动并运行，则乙地电动机只能正向起动；若甲地电动机先反向起动并运行，则乙地电动机只能反向起动；同样，若乙地电动机先起动，则甲地电动机运行方向必须与乙地同向；若有任何一台电动机过载停止运行，另一台电动机也立即停止运行。

【实训进阶】

任务：维修电工中级（四级）职业资格鉴定中，有一考题要求对三相交流异步电动机位置PLC控制的装调，所提供的继电器-接触器控制电路如图1-92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。