1.7 案例3 电动机-△减压起动的PLC控制

1.7.1 目的

1）掌握定时器指令的应用。

2）掌握不同类型负载的连接方法。

3）掌握使用程序状态功能调试程序的方法。

1.7.2 任务

使用S7-1200 PLC实现电动机的-△减压起动控制：用PLC实现电动机的-△减压起动控制，即按下起动按钮，星（）形联结的电动机起动；起动结束后（起动时间为5s），电动机切换成三角形（△）联结并运行；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。

1.7.3 步骤

1.I/O分配

根据PLC输入/输出点分配原则及本案例控制要求，进行I/O地址分配，如表1-5所示。

2.主电路及I/O接线图

电动机-△减压起动控制主电路如图1-42所示。根据控制要求及表1-5的I/O分配表，电动机-△减压起动控制I/O接线图可绘制如图1-43所示。读者可考虑一下：若指示灯的电压类型或电压等级与接触器线圈不一致时，其I/O接线图又该如何绘制（提示：使用PLC的分组输出连接或使用接触器辅助常开触点另行连接等）。

3.创建工程项目

双击桌面上的图标，打开TIA博途编程软件，在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“M_xingjiao”，选择项目保存路径，然后单击“创建”按钮，创建项目完成。

4.编辑变量表

本案例的变量表如图1-44所示。

5.编写程序

根据要求，编写的控制程序如图1-45所示。

图1-45中需要使用定时器DB1的常开和常闭触点（“IEC_Timer_0_DB”.Q）来接通△联结的接触器和断开联结的接触器，此触点输入字符较多，当然也可以通过复制的方法，但也不是很方便，这里可以对其重命名，方法如下：

右击项目树中PLC_1执行菜单命令程序块→系统块→IEC_Timer_0_DB[DB1]，选择“重命名”，然后输入新名称，如T0（这种名称与S7-200系列PLC中定时器的编号类似，便于记忆和使用）；或选择“属性”，在“常规”属性中对其名称进行更改；或在程序编辑中右击定时器名称，选择“重命名数据块”，在弹出的“重命名块”对话框中对其名称进行更改。

图1-45中的定时器常开和常闭触点设置若使用上述方法，必须加上定时器的输出位“Q”，如"T0".Q，这样做相对来说不太方便，但便于阅读，这时可以在定时器的输出中加一位存储器如M0.0，这样在以后的程序段中若使用定时器的常开或常闭触点就可以直接使用M0.0的常开或常闭触点进行替代。

6.调试程序

对于相对复杂的程序，只有通过反复调试才能确定程序的正确性，并投入使用。S7-1200 PLC提供两种调试用户程序的方法：程序状态与监控表（Watch Table）。本节主要介绍程序状态法调试用户程序。当然使用TIA博途软件仿真功能也可调试用户程序，但要求博途软件版本在V13及以上，且S7-1200 PLC的硬件版本在V4.0及以上方可使用仿真功能。

程序状态可以监视程序的运行，显示程序中操作数的值和网络的逻辑运行结果（RLO），查找到用户程序的逻辑错误，还可以修改某些变量的值。

（1）启动程序状态监视

与PLC建立好在线连接后，打开需要监视的代码块，单击程序编辑器窗口工具栏上的按钮，启动程序状态监视。如果在线（PLC中的）程序与离线（计算机中的）程序不一致，将会出现警告对话框。需要重新下载项目，在线、离线的项目一致后，才能启动程序状态功能。进入在线模式后，程序编辑器最上面的标题栏变为橘红色。

如果在运行测试程序时出现功能错误，可能会对人员或设备造成严重损害，应确保程序调试完全正确再启动PLC以避免出现这样的危险情况。

（2）程序状态的显示

启动程序状态后，梯形图用绿色连续实线表示状态满足，即有“能流”流过，见图1-46中较浅的实线。用蓝色虚线表示状态不满足，没有能流经过。用灰色连续线表示状态未知或程序没有执行，黑色表示没有连接。

Bool变量为“0”状态和“1”状态时，它们的常开触点和线圈分别用蓝色虚线和绿色连续实线来表示，常闭触点的显示与变量状态的关系则反之。

进入程序状态之前，梯形图中的线和元件因为状态未知，全部为黑色。启动程序状态监视后，梯形图左侧垂直的“电源”线和与它连接的水平线均为连续的绿线，表示有能流从“电源”线流出。有能流流过的处于闭合状态的触点、方框指令、线圈和“导线”均用连续的绿色实线表示。

从图1-46中可以看出电动机正处于联结的电动机起动延时阶段，TON的输入端IN有能流流入，开始定时。TON的已耗时间值ET从0开始增大，图1-46中已耗时间值为4s438ms。当到达5s时，定时器的输出端Q变为“1”状态，其常闭触点（"IEC_Timer_0_DB".Q）已断开，表示此时电动机已起动完成。

（3）在程序状态修改变量的值

右击程序状态中的某个变量，执行出现的快捷菜单中的某个命令，可以修改该变量的值：对于Bool变量，执行命令“修改”→“修改为1”或“修改”→“修改为0”（不能修改连接外部硬件输入电路的输入过程映像（I）的值），如果被修改的变量同时受到程序的控制（如受线圈控制的Bool变量），则程序控制的作用优先，对于其他数据类型的变量，执行命令“修改”→“修改操作数”；也可以修改变量在程序段中的显示格式。

将调试好的用户程序下载到CPU中，并连接好线路。按下电动机起动按钮SB2，观察电动机是否进行联结并起动，星形起动指示灯HL1是否点亮，同时观察定时器DB1的定时时间，延时5s后，是否切换为△联结并运行，三角形运行指示灯HL2是否点亮。上述调试现象与控制要求一致，则说明本项目任务实现。

1.7.4 训练

1）训练1：用定时器指令设计周期为5s和脉宽为3s的振荡电路。

2）训练2：用断电延时定时器实现电动机的-△减压起动控制，并要求可通过提前切换按钮进行-△切换的减压起动控制。

3）训练3：用PLC实现两台较小容量电动机的顺序起动和顺序停止控制，要求第一台电动机起动3s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。若任一台电动机过载，两台电动机均立即停止运行。