PLC技术改善复杂继电器-接触器控制系统

【项目任务提出】

一、项目描述

用PLC改造复杂的继电-接触器式控制系统，三相异步电动串电阻起动正反转运行反接制动控制电路图如图4-2-1所示。

图4-2-1 三相异步电动机串电阻起动正反转运行反接制动控制电路图

二、项目考核要求

1.电路设计

根据给定的继电-接触器控制电路图，列出PLC控制I/O（输入/输出）元件地址分配表，设计梯形图及PLC控制I/O（输入/输出）接线图，根据梯形图，列出指令表。

2.安装与接线

1）将熔断器、接触器、继电器、转换开关、PLC装在一块配线板上，将方式转换开关、行程开关、按钮等装在另一块配线板上。

2）按PLC控制I/O口（输入/输出）接线图在模拟配线板上正确安装，元件在配线板上布置要合理，安装要准确、规范、配线导线要紧固、美观，导线要进入线槽，导线要有端子标号，引出端要用别径压端子。

3.程序输入及调试

熟练操作PLC键盘，能正确将所编程序输入PLC，按照被控设备的动作要求进行模拟调试，达到设计要求。

4.通电试验

正确使用电工工具及万用表，进行仔细检查，最好通电试验一次成功，并注意人身和设备安全。

【项目实训目标】

一、知识目标

1）通过该项目的实施，让学生掌握PLC程序的设计方法。

2）熟练PLC的编程方法，能识读复杂的继电-接触器控制系统。

3）掌握用PLC改造复杂的继电-接触器控制系统。

二、技能目标

1）能对复杂的继电-接触器式控制系统进行识读、安装与调试。

2）能对PLC软件系统熟悉使用，熟悉PLC程序输入与调试。

3）熟练掌握PLC改造复杂的继电-接触器控制系统，对PLC调试过程中出现的问题进行正确分析与处理。

4）对维修电工（高级）题型有一定程度的了解。

三、情感目标

1）培养具有团队合作的精神和认真严谨的学习态度。

2）培养善于思考，具有创新意识的劳动者。

【项目准备】

一、相关知识

除参考模块三项目七知识准备内容外还应掌握三菱PLC编程软件DX Geveloper基本操作方法。

PLC有两个编程软件，WinFX和GX Developer，后者可兼容型号多一些，所以多数选择使用GX Developer。

1）打开软件。如图4-2-2所示，双击GX Developer软件图标，打开编程软件。

2）新建用户工程文件。双击GXDeveloper图标后，打开如图4-2-3所示界面，单击工程作成图标，或从“文件”目录中单击“新文件”，选择FXCPU和FX2N（C），如图4-2-4和图4-2-5所示单击确认，得到如图4-2-6所示程序编辑界面。

图4-2-2 GX Developer软件图标

图4-2-3 新建用户工程文件

图4-2-4 选FXCPU

图4-2-5 选择PLC的类型

3）基本程序梯形图输入。在程序编辑界面下，一般的程序输入由（图4-2-7）工具栏提供的常用命令或工具快捷按钮完成程序的输入。若需要添加或删除行等其他编辑，可单击

“编辑”目录下根据需要进行编辑，如图4-2-8所示。

图4-2-6 GX Developer编辑界面

图4-2-7 GX Developer编辑菜单

图4-2-8 GX Developer编辑目录

4）变换程序。当程序输入完毕，单击“变换”目录下“变换”，如图4-2-9所示，或按键盘F4键。若变换成功，说明程序语法没有错误（但并不是说程序就一定是正确的，只有调试运行符合要求才算正确）；若无法变换，说明程序编辑语法存在错误，还要在修改语法才能进行正常变换。

图4-2-9 GX Developer程序变换

5）连接PLC控制器和通信测试。PLC控制器通电，用串行口连接线把编程器或编辑电脑连接到PLC控制器，接着在“在线”目录下选“传输设置”，单击“通信测试”，若显示“与FX2N（C）CPU连接成功了”，如图4-2-10所示，就可正常进行程序传送；若无法连接，检查通信线是否接触良好或通信口设置是否有问题。

图4-2-10 GX Developer连接通信测试

6）写入程序。变换和通信测试成功后，就可以把PLC程序写入到PLC控制器中，在“在线”目录下选“PLC写入”，如图4-2-11所示。单击“PLC写入”出现如图4-2-12所示的对话框，选定“MAIN”与“PLC参数”，单击“程序”，在“指定范围”处单击“步范围”，如图4-2-13所示。因为程序有4步，在“结束”处输入3，如图4-2-14所示，然后单击“执行”。

若没有切换到STOP模式下，出现提示对话框如图4-2-15所示，单击“是（Y）”，程序就进行写入，完成后单击“确定”，如图4-2-16所示，程序就可以写入到PLC控制器中了。

图4-2-11 GX Developer程序写入

图4-2-12 选定MAIN与PLC参数

图4-2-13 设定传送范围

图4-2-14 设定传送范围

图4-2-15 STOP模式下对话框

图4-2-16 PLC写入提示框

图4-2-17 PLC运行监视目录

图4-2-18 PLC运行监视界面

7）调试与监视。程序成功写入到PLC控制器中后，切换到RUN模式，按接线图连线，根据控制要求进行调试。在调试过程中，在“在线”目录下“监视”中单击“监视开始（全画面）”，如图4-2-17所示，可以监视程序的运行状况，监视下的程序运行如图4-2-18所示。特别说明，在监视下是不能进行程序修改的，只有停止监视才能进行正常修改。停止监视时按键盘F2键。

8）梯形图与指令列表切换。在“显示”目录下单击“列表显示（V）”，如图4-2-19所示。可以进行梯形图与指令列表切换，如图4-2-20所示。(www.xing528.com)

图4-2-19 梯形图与指令列表切换目录

图4-2-20 梯形图切换成指令列表

二、技能准备

熟练掌握复杂的电气控制电路读图，进一步熟练掌握与运用PLC设计与编程，并熟练输入与调试。

三、工具与材料

1）电工常用工具：验电笔、螺钉旋具（一字形与十字形）、尖嘴钳、剥线钳、电工刀、万用表等。

2）实训材料表如表4-2-1所示。

表4-2-1 实训材料表

【项目实施】

一、I/O分配

列出PLC控制I/O分配表如表4-2-2所示。

表4-2-2 PLC控制I/O分配表

二、各回路PLC梯形图转换过程

回路1：KA1回路PLC改造如图4-2-21所示。

图4-2-21 KA1回路PLC改造

回路2：KM1回路PLC改造如图4-2-22所示。

回路3：KA2回路PLC改造如图4-2-23所示。

图4-2-22 KM1回路PLC改造

图4-2-23 KA2回路PLC改造

回路4：KM2回路PLC改造如图4-2-24所示。

回路5：KA3回路PLC改造如图4-2-25所示。

图4-2-24 KM2回路PLC改造

图4-2-25 KA3回路PLC改造

回路6：KA4回路PLC改造如图4-2-26所示。

回路7：KM3回路PLC改造如图4-2-27所示。

图4-2-26 KA4回路PLC改造

图4-2-27 KM3回路PLC改造

三、设计梯形图及PLC电路接线图

1）PLC改造梯形图如图4-2-28所示。

2）PLC改造电路接线图如图4-2-29所示。

图4-2-28 PLC改造梯形图

图4-2-29 PLC改造接线图

四、安装操作过程

1）按表4-2-1选用电器元件及数量，并用万用表检查元件的良好。

2）根据元件大小与分类安装原则，结合电路图的连线情况，绘制电器元件平面布置图，并在配线板相应位置上贴上元件文字符号。

3）根据平面布置图，在实训配线板对应位置上安装固定元件，按钮装在按钮盒上。元件在配线板上布置要合理，安装要正确、规范。

4）根据图4-2-1主电图与图4-2-10，按接线原则接线配线，配线要求接点紧固、美观，导线要进入线槽，走线合理。电源和电动机配线、按钮接线要接到端子排上，进出线槽的导线要有端子标号，引出端要用别径压端子。

5）接线配线完毕，必须根据电路图认真检查接线的正确性，可以使用万用表检查，以防止接错或漏接。

6）连接编程器或电脑至PLC。

7）通电观察PLC的指示灯是否正常，电源POWER指示灯显示亮，当RUN/STOP开关打至RUN位置时，RUN指示灯显示亮。当按下FR复位按键时IN-0显示亮，按下按钮SB1、SB2与SB3时对应IN1、IN-2与IN-3显示亮，人为压下KS-1与KS-2时IN-4与IN-5显示亮。

8）按图4-2-9输入梯形图，转换梯形图，保存文件时将命名为“模块四—项目二.pmw”后保存；接着选择“在线”菜单中的“传输设置”中的“通信检测”，检测连接线是否连接良好；若通信正常，选择“在线”菜单中的“PLC写入”，将程序载入PLC控制器中。

9）确认将RUN/STOP开关打至RUN位置，通电调试运行。实训调试结果：按下SB1，KM1线圈得电，电动机正转串电阻R起动，当转速达到120r/min，KS-1触头闭合（若模拟调试，电动机在此转速以上必须一直按下），KM3线圈得电，正转全压运行；若要停车，按下SB3，KM1与KM3线圈相继失电，KM2得电，电动机进行串电阻反接制动，转速快速下降，当至100r/min，KS-1触头断开，制动结束，自然停车。反转起动、运行与制动和正转相同，只是将正转接触器换成反转接触器，读者可自行分析。

五、注意事项

1）在每个回路进行PLC转换过程中，注意不要把FR遗漏掉。

2）变换结束，注意与电控图再次核对，以防漏某个回路或某个器件。

3）在接线图设计中，输入端全部接常开触头，程序对应电控图的常开触头转换成常开，常闭触头转换成常闭。

4）在电控图中，KM1与KM2硬件互锁，它们执行闭合或断开都需要动作时间，但在程序运行时，扫描运行速度较快，需要加1s延时动作，否则会出现KM1与KM2同时接通的短路状况。

六、常见故障分析与排除处理

常见故障分析与排除处理表如表4-2-3所示。

表4-2-3 常见故障分析与排除处理表

七、考核评价

考核评价表如表4-2-4所示。

表4-2-4 考核评价表

（续）

【巩固练习】

1.多速电动机起动电路如图4-2-30所示。将控制电路部分改为PLC控制。

图4-2-30 多速电动机起动电路

2.用PLC改造如图3-4-1所示，双速交流异步电动机自动变速控制电路。