设计电动机-△降压启动控制系统：基于PLC应用的优化方案

■应知点:

了解PLC定时器的使用。

■应会点:

1.掌握三相异步电动机－△降压启动的程序编写的方法。

2.掌握三相异步电动机－△降压启动的PLC控制线路安装。

一、任务简述

二、相关知识

定时器是PLC中常用的部件之一。S7－200系列PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和时间基准(时基)分类，时间基准又称为定时精度和分辨率。

1.定时器的类型

S7－200系列PLC为用户提供了3种类型的定时器:接通延时定时器TON、保持型接通延时定时器TONR和断开延时定时器TOF。

图4－9　定时器的梯形图符号

如图4－9所示，定时器的梯形图符号由定时器标识符Txx、定时器的启动电平输入端IN、时间设定输入端PT和定时器编号T n构成。

语句表表示:“Txx　Tn　PT”。

Txx是定时器识别符，接通延时定时器用TON，保持型接通延时定时器用TONR，断开延时定时器用TOF。

定时器T编号n范围:0~255。

IN信号范围:I、Q、M、SM、T、C、V、S、L(位)、电流。

PT范围:VW、IW、QW、MW、SMW、AC、AIW、SW、LW、常量、∗VD、∗AC、∗LD(字)。

2.时基标准

按照时基标准，定时器可分为1ms、10ms、100ms 3种类型，不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器的刷新方式不同。

定时器定时时间T的计算:T＝设定值×时基标准。

3.不同时基标准的定时器编号

定时器编号不同时，时基标准也随之变化，不同定时器编号的时基标准如表4－2所示。

表4－2　不同定时器编号的时基标准

4.工作原理分析

1)通电延时型(TON)

接通延时定时器指令应用如图4－10所示，其中图4－10(a)所示为梯形图，图4－10(b)所示为语句表，图4－10(c)是时序图。当I0.2接通时，即驱动T33开始计时(数量基脉冲)；计时到设定值3 s时，T33状态位置1，其动合触点接通，驱动Q0.0有输出，其后当前值仍增加，但不能影响状态位。当I0.2分断时T33复位，当前值清0，状态位也清0，即恢复原始状态。若I0.2接通时间未到设定值就断开，T33也跟随复位，Q0.0不会有输出。

图4－10　接通延时定时器指令应用

(a)梯形图；(b)语句表；(c)时序图

2)断开延时型(TOF)

断开延时型(TOF)指令应用如图4－11所示，其中图4－11(a)所示为梯形图，图4－11(b)所示为语句表，图4－11(c)是时序图。当I0.0接通时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位，Q0.0有输出。当I0.0断开时，T37开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位，并停止计时，当前值保持，Q0.0没有输出。如果当前值未达到预置值时，I0.0就接通，则定时器状态位不复位，Q0.0一直有输出。

图4－11　断开延时定时器指令应用

(a)梯形图；(b)语句表；(c)时序图

3)有记忆通电延时型(TONR)

当输入端接通时，定时器开始计时；当输入端断开时，当前值保持；当输入端再次接通时，在原有基础上继续计时。有记忆通电延时型定时器采用线圈的复位指令(R)进复位，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0。

有记忆通电延时型(TONR)指令应用如图4－12所示，其中图4－12(a)所示为梯形图，图4－12(b)所示为语句表，图4－12(c)是时序图。当I0.0接通时，定时器T65开始计时，当前值递增；当I0.0断开时，当前值保持；当I0.0再次接通时，在原记忆值的基础上递增计时，直到当前值不小于预置值5 s时，输出状态位置1，Q0.0有输出。I0.1接通时，定时器T65复位。

图4－12　有记忆通电延时定时器指令应用

(a)梯形图；(b)语句表；(c)时序图

对于S7－200系列PLC定时器，必须注意的是:1ms、10ms、100ms定时器的刷新方式是不同的。

1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关，即采用中断刷新方式，因此，当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。

10ms定时器则由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。由于是每个扫描周期只刷新一次，故在每次程序处理期间，其当前值为常数。

当用定时器本身的动断触点作为本定时器的激励输入时，因为3种分辨率的定时器的刷新方式不同，故程序的运行结果也会不同，如图4－13所示。

图4－13　不同刷新时间的定时器应用梯形图

对于图4－13(a)，由于T32是1ms定时器，若其当前值刚好在处理T32的动断触点和处理T32的动合触点之间的时间内被刷新，则Q0.0可以接通一个扫描周期，然而这种情况出现的概率是很小的。若按图4－13(b)方案则能正常运行。

如果将T32换成T33，由于是10ms定时器，其当前值在扫描周期的开始时被刷新，这样对于图4－13(a)输出线圈Q0.0永远不能通电，图4－13(b)方案可正常运行。

如果将T32换成T37，由于是100ms定时器，该定时器指令执行时被刷新，这样对于图4－13(a)，输出线圈可以接通一个扫描周期，图4－13(b)方案可正常运行。

三、应用实施

1.控制要求(www.xing528.com)

2.PLC的选型

从上面的分析可知系统有启动、停止、热继电器3个输入，均为开关量。该系统中有输出信号3个，其中KM1为电源接触器，KM2为三角形接触器，KM3为星形接触器。所以控制系统可选用CPU221－10 AC/DC/RLY，I/O点数为10点，满足控制要求，而且还有一定的余量。

5.程序设计

按下启动按钮SB2，I0.0接通，M0.0得电自锁，Q0.0输出，定时器T37开始计时，Q0.2得电，电动机处于星形启动，经过5 s，T37动作，Q0.2断电，Q0.1得电，电动机进入三角形运行。

6.线路安装

线路安装按照先主后辅，而且一定要套线号。线路安装完后用电阻法检查是否有短路性故障。

7.通电试车

检查完后将程序下载到PLC，运行试车，如有问题，检查排除故障。

8.改进方法

如果在星形到三角形的转换过程中加入一个较小的延时，其时序图如图4－17所示，则可以将硬件接线上的电气互锁省略，使接线更加简单，如图4－18所示，又不至于在转换过程中出现短路现象。

根据图4－17所示的时序图编写出的梯形图及指令表如图4－19所示。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表4－4所示。

表4－4　任务操作技能考核要求和考核标准

教学小结

思考与练习