PLC应用技术 第3版 课件 项目十 电动机的Y－Δ降压起动控制

项目十电动机的Y－Δ降压起动控制学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高项目十电动机的Y－Δ降压起动控制学习目标1．学会使用位组合元件、通用型数据寄存器D和MOV传送指令。2．独立完成电动机的Y－Δ降压起动控制系统的安装、调试与监控。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高项目任务任务流程图本项目的任务是安装与调试电动机Y－Δ降压起动PLC控制系统。系统控制要求如下：（1）减压起动按下起动按钮SB1，电动机的定子绕组接成Y形降压起动；6s后，电动机断开电源，Y形起动结束。（2）全压运行Y形起动结束1s后，电动机的定子绕组接成Δ全压运行。（3）停止控制按下停止按钮SB2，电动机停止运行。（4）保护措施系统具有必要的过载保护和短路保护。

项目十电动机的Y－Δ降压起动控制学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高项目任务任务流程图图10-1任务流程图项目十电动机的Y－Δ降压起动控制学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高环境设备表10-1工具、设备清单项目十电动机的Y－Δ降压起动控制序号分类名称型号规格数量单位备注1工具常用电工工具1套2万用表MF471只3设备PLCFX3U-48MR1只4小型三极断路器DZ47-631只5控制变压器BK100，380/220V1只6三相电源插头25A1只7熔断器底座RT18-326只8熔管2A3只920A3只10热继电器NR4-631只11交流接触器CJX1-12/22，220V3只12按钮LA38/2031只13三相笼型异步电动机380V，7.5kW，Δ接法1台14端子板TB-1512L2只15安装铁板600mm×700mm1块16导轨35mm0．5m17走线槽TC3025若干m18消耗材料铜导线BVR-1.5mm25m19BVR-1.5mm23m双色20BVR-1.0mm25m21紧固件M4×20mm螺钉若干只22M4螺母若干只23φ4mm垫圈若干只24编码管φ1.5mm若干m25编码笔小号1支学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

（1）电动机的铭牌如图10-2所示，电动机的额定功率为7.5kW、额定电流为15.7A、额定转速为1440r/min、额定电压为380V、额定工作状态下的接法为Δ形接法。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-2三相异步电动机的铭牌学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

（2）定子绕组的Y形联结电动机的Y形联结如图10-3所示，将U2、V2、W2短接，将U1、V1、W1接三相电源L1、L2、L3，同时将电动机外壳接PE。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制a）b）图10-3三相异步电动机定子绕组的Y形联结a）定子绕组Y形联结b）定子绕组Y形联结示意图短接接电源接地线系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接（3）定子绕组的Δ形联结电动机的Δ形联结如图10-4所示，将U1与W2、V1与U2、W1与V2短接，将U1、V1、W1接三相电源L1、L2、L3。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

项目十电动机的Y－Δ降压起动控制a）b）图10-4三相异步电动机定子绕组的Δ形联接a）定子绕组Δ形联接b）定子绕组Δ形联接示意图上下短接后，接电源系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

（1）分析控制要求分析系统控制要求，主要有四点：

1）按下起动按钮，Y形联结接触器与电源引入接触器吸合，电动机得电Y形起动。

2）6s后，电动机Y形起动完毕，Y形联结接触器与电源引入接触器释放。

3）又经1s后，Δ形联结接触器与电源引入接触器吸合，电动机得电全压运行。

4）按下停止按钮（或过载），所有接触器释放，电动机停止。（2）确定输入设备根据上述分析，系统有3个输入信号：起动、停止和过载信号。由此确定，系统的输入设备有两个按钮和一个热继电器，PLC需用3个输入点分别与它们的常开触头相连。（3）确定输出设备结合电动机试验情况和控制要求分析，系统需用一只接触器将电动机定子绕组接成Y形，一只接触器将电动机定子绕组接成Δ形，还需用另一只接触器将电源引至电动机定子绕组。由此确定，系统的输出设备有三只接触器，PLC需用3个输出点分别驱动它们。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

根据确定的输入输出设备及输入输出点数，分配I/O点见表10-2。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接输入输出元件代号功能输入点元件代号功能输出点SB1起动X0KM1电源引入Y0SB2停止X1KM2Y形联结Y1FR过载保护X2KM3Δ形联结Y2表10-2输入输出设备及I/O点分配表学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

使用基本指令设计程序相对较为复杂，且可读性较差。随着自动控制技术的发展，PLC的功能指令倍受用户的青睐，得到广泛应用。所谓功能指令其实是指能够实现某一特定功能的子程序。下面学习使用数据传送指令完成本项目的控制任务。（1）位组合元件位组合元件的表达形式为KnX、KnY、KnM、KnS等，表达式中的n为n组四位数据。如K1X000是指从X000开始的1组四位二进制数据，即X003、X002、X001、X000四位输入继电器组成的二进制数据。K2M10则是指从M10开始的2组四位二进制数据，即M17～M10八位辅助继电器的组合。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

（2）数据寄存器数据寄存器是用于存储数据的软元件，其数据内容可以通过指令编程进行读写。数据寄存器为16位存储单元（最高位为符号位），称为“字元件”，用符号D表示。

1）通用型数据寄存器（D0～D199）。三菱FX3U系列PLC共有200点通用型数据寄存器，当写入数据后，若不重新改写，其内容保持不变；当PLC停止运行或外部电源掉电时，其内容被清零，保存的数据丢失。如图10-5所示，当X000＝ON时，执行MOV传送指令，D0的内容为十进制常数K10；X000＝OFF后，D0的内容仍为K10。当X001＝ON时，D0的内容被改写为K20；X001＝OFF后，D0的内容保持K20不变。若X000又为ON，则D0的内容又重新改写为K10，当PLC停止运行或外部电源掉电时，D0的内容复位为0。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接

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2）掉电保持型数据寄存器（D200～D7999）。三菱FX3U系列PLC共有7800点掉电保持型数据寄存器，其用法与通用型数据寄存器一样，不同的是当PLC停止运行或外部电源掉电后，其内容仍被保存，数据不会丢失。如图10-6所示，D200的读写情况与图10-5中的D0一样。区别是，当PLC停止运行或外部电源掉电时，D200的数据被保持，不会丢失，要改变其内容必须重新写入其它数据。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-5通用型数据寄存器的应用图10-6掉电保持型数据寄存器的应用学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

（3）MOV传送指令

1）MOV传送指令的要素。MOV传送指令是将源操作数的数据传送到指定的目标操作数，即[S]→[D]，其指令要素见表10-3。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接表10-3MOV指令的要素指令名称助记符操作数范围程序步S（·）D（·）传送MOVMOV（P）K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZMOV、MOVP5步学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

2）MOV传送指令的使用说明①指令的执行形式。指令的执行形式有两种，指令MOV为连续执行型，指令在每一个扫描周期都执行；指令MOVP为脉冲执行型，仅在条件满足时执行一个扫描周期。②操作数。操作数是功能指令的参数，有源操作数和目标操作数两种，源操作数用S（•）表示，目标操作数用D（•）表示。③使用说明。如图10-7所示，MOV指令为连续执行型，当X000＝ON时，PLC在每一个扫描周期都会将源操作数常数K7传送到目标操作数K1Y000中，即Y003Y002Y001Y000＝0111，Y003为OFF，Y002、Y001、Y000均为ON。当X000＝OFF后，指令不执行，K1Y000的数据保持不变。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-7MOV指令的使用图10-8MOVP指令的使用如图10-8所示，MOVP指令为脉冲执行型，在X002＝ON的第一个扫描周期，将源操作数K1X004中的数据传送到目标操作数K1Y000中。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

3）应用举例。如图10-9所示，当X000＝ON时，将常数K3传送到K1Y000中，Y003Y002Y001Y000＝0011，Y000和Y001动作；X000＝OFF后，K1Y000中的数据仍为K3，Y001、Y000保持接通状态。Y001常开触点接通，T0开始计时1s，时间到将常数K5传送到K1Y000，Y003Y002Y001Y000＝0101，Y000和Y002动作，Y001常开触点断开，T0＝OFF，K1Y000中的数据保持K5不变。当X001＝ON时，K1Y000清零，输出Y003、Y002、Y001、Y000全部复位断开。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-9传送指令的应用举例学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

图10-10是系统梯形图，其执行原理如下：项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-10系统梯形图学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

1）Y形起动。按下按钮SB1，X000＝ON，PLC执行传送指令“MOVPK3K1Y000”，Y003Y002Y001Y000＝0011，Y000和Y001动作，电动机定子绕组接成Y形起动。电动机起动的同时，定时器T0开始计时。2）Y形起动停止。T0定时6s到，PLC将常数K0传送到K1Y000，Y003Y002Y001Y000＝0000，所有接触器释放，Y形起动结束。考虑到接触器在断开大电流瞬间会产生很强的电弧，及它自身动作的滞后性，程序采用定时器T1延时控制Δ形换接的办法，以防止两者换接瞬间发生相间短路事故。故在Y形起动完毕，M0动作保持，定时器T1开始计时。3）Δ形全压运行。T1计时1s到，常数K5被传送到K1Y000，Y003Y002Y001Y000＝0101，Y002和Y000动作，电动机定子绕组接成Δ形全压运行。4）停止与过载保护。按下停止按钮或热继电器过载动作，X001＝ON或X002＝ON，PLC将常数K0传送到K1Y000，Y003Y002Y001Y000＝0000，所有接触器释放，电动机失电停转。5）联锁保护。用Y001与Y002的常闭触点互相串联在传送指令中实现。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

图10-11是电动机的Y－Δ降压起动控制系统电路图，其电路组成及元件功能见表10-4。项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接图10-11电动机的Y－Δ降压起动控制系统电路图学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高

项目十电动机的Y－Δ降压起动控制系统梯形图系统电路图确定输入输出设备I/O点分配数据类软元件及传送指令电动机的Y－Δ联接表10-4电路组成及元件功能序号电路名称电路组成元件功能备注1电源电路QF电源开关2FU2作变压器短路保护用3TC给PLC及PLC输出设备提供电源，

4主电路FU1作主电路短路保护用5KM1主触头接入电源6FR发热元件过载保护7KM2主触头电动机定子绕组连接成Y形8KM3主触头电动机定子绕组连接成Δ形9M电动机10控制电路PLC输入电路FU3作PLC电源电路短路保护用11SB1起动12SB2停止13PLC输出电路FU4作PLC输出电路短路保护用14KM1线圈控制KM1的吸合与释放15KM2线圈控制KM2的吸合与释放16KM3常闭触头Y形与Δ形联锁保护17KM3线圈控制KM3的吸合与释放18KM2常闭触头Δ形与Y形联锁保护学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点根据电路图10-11绘制接线图，参考接线图如图10-12所示。图10-12电动机的Y－Δ降压起动控制系统参考接线图项目十电动机的Y－Δ降压起动控制学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点图10-13电动机的Y－Δ降压起动控制系统安装板项目十电动机的Y－Δ降压起动控制（1）检查元器件根据表10-1配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，检测元件的质量是否完好。（2）固定元器件按照绘制的接线图，参考图10-13固定元件。（3）配线安装根据配线原则及工艺要求，对照绘制的接线图进行配线安装。1）板上元件的配线安装。2）外围设备的配线安装。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制（4）自检1）检查布线。对照线路图检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。2）使用万用表检测。按表10-5，使用万用表检测安装的电路，如测量阻值与正确阻值不符，应根据接线图检查是否有错线、掉线、错位、短路等。序号检测任务操作方法正确阻值测量阻值备注1检测主电路合上QF，断开FU2后分别测量XT的L1与L2、L2与L3、L3与L1之间的阻值常态时，不动作任何元件均为∞2同时压下KM1和KM2均为电动机两相定子绕组的阻值之和3同时压下KM1和KM3均小于电动机单相定子绕组的阻值4压下KM3，分别测量XT的U1与W2、V1与U2、W1与V2之间的阻值均约为0Ω5接通FU2，测量XT的L1和L3之间的阻值TC一次绕组的阻值6检测PLC输入电路测量PLC的电源输入端子L与N之间的阻值约为TC二次侧绕组的阻值7测量电源输入端子L与公共端子0V之间的阻值∞8常态时，测量所用输入点X与公共端子0V之间的阻值均约为几千欧至几十千欧9逐一动作输入设备，测量其对应的输入点X与公共端子0V之间的阻值均约为0Ω10检测PLC输出电路分别测量Y0、Y1、Y2与COM1之间的阻值均为TC二次绕组和KM线圈的阻值之和11检测完毕，断开QF学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制（5）通电观察PLC的显示部分经自检，确认电路正确和无安全隐患后，在教师监护下，按照表10-6，通电观察PLC的指示LED并做好记录。步骤操作内容LED正确结果观察结果备注1先插上电源插头，再合上断路器POWER点亮已通电，注意安全所有IN均不亮2RUN/STOP开关拨至“RUN”位置RUN点亮3RUN/STOP开关拨至“STOP”位置RUN熄灭4按下SB1IN0点亮5按下SB2IN1点亮6动作FRIN2点亮7复位FR8拉下断路器后，拔下电源插头断路器电源插头已分断做了吗？表10-6指示LED工作情况记载表学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制起动GXDeveloper编程软件，输入梯形图10-10。1）启动GXDeveloper编程软件。2）创建新文件，选择PLC类型为FX3U。3）输入元件。按照前面所学的方法输入元件。如图10-14所示，传送指令MOVP的输入方法是在指令输入处直接用键盘输入“MOVPK3K1Y0”，回车即可。4）转换梯形图。5）文件赋名为“项目10-1.pmw”确认保存。图10-14MOVP指令用键盘输入的窗口学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制（1）连接计算机与PLC用SC-09编程线缆连接计算机COM1串行口与PLC的编程接口。（2）写入程序

1）接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨至“STOP”位置。

2）进行端口设置后，将程序“项目10-1.pmw”写入PLC。（3）调试系统将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置后，按表10-7操作，观察系统的运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源、分析原因、检查电路或梯形图后重新调试，直至系统实现功能。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制表10-7系统运行情况记载表操作步骤操作内容观察内容备注指示LED输出设备正确结果观察结果正确结果观察结果正确结果观察结果1按下SB1OUT0点亮KM1吸合起动运转OUT1点亮KM2吸合26s到OUT0熄灭KM1释放惯性运转OUT1熄灭KM2释放3又1s到OUT0点亮KM1吸合运转OUT2点亮KM3吸合4按下SB2OUT0熄灭KM1释放停转OUT2熄灭KM3释放学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制图10-15进入软元件批量命令（4）监控元件

1）重新起动系统。

2）执行进入软元件批量命令。如图10-15所示，执行[在线]－[监视（M）]－[软元件批量]命令，进入软元件批量监视状态，如图10-16所示。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制图10-16元件监控窗口学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制图10-17设置元件对话框

3）设置监控元件Y0～Y2。如图10-17所示，在“软元件”栏输入Y0，单击[监视开始]按钮后，监控窗口便监控到元件Y000和Y001的状态，其中“1”表示动作，“0”为不动作，如图10-18所示。图10-18设置元件Y后的监控窗口学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制图10-19设置元件T后的监控窗口

4）设置监控元件T0和T1。同样的方法，在“软元件”栏输入T0，单击[监视开始]按钮，设置监控元件定时器T0和T1。如图10-19所示，定时器T0线圈已接通，其设定值为60，当前值为12。5）重新起动系统，监控元件状态的变化情况。6）停止监控元件。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制（5）运行结果分析

1）MOV传送指令可以将一个数据直接输出。运用它可以驱动多点输出，如七段显示器等。同样，也可将输入点组成的二进制数据直接输入，如数码开关等。

2）系统通过PLC驱动KM1和KM2吸合，电动机定子绕组接成Y形起动；驱动KM1和KM3吸合，定子绕组接成Δ运行，达到降压起动控制的目的。学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高绘制接线图安装

电路输入梯形图调试

监控操作要点项目十电动机的Y－Δ降压起动控制1）MOV传送指令以二进制方式传送数据。2）Y－Δ降压起动控制只适用于Δ运行的电动机，即电动机定子绕组的额定接法为Δ接法。3）配线时，必须保证电动机Δ联结的正确性。当KM3闭合时，定子绕组的出线端U1与W2，V1与U2、W1与V2相连。4）通电调试操作必须在老师的监护下进行。5）训练项目应在规定的时间内完成，同时做到安全操作和文明生产。

学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高质量评价表10-8质量评价表项目十电动机的Y－Δ降压起动控制考核项目考核要求配分评分标准扣分得分备注系统安装1．会安装元件2．按图完整、正确及规范接线3．按照要求编号301．元件松动扣2分，损坏一处扣4分2．错、漏线每处扣2分3．反圈、压皮、松动，每处扣2分4．错、漏编号，每处扣1分编程操作1．会建立程序新文件2．正确输入梯形图3．正确保存文件4．会传送程序5．会转换梯形图401．不能建立程序新文件或建立错误扣4分2．输入梯形图错误一处扣2分3．保存文件错误扣4分4．传送程序错误扣4分5．转换梯形图错误扣4分运行操作1．操作运行系统，分析操作结果2．会监控梯形图3．会监控元件301．系统通电操作错误一步扣3分2．分析操作结果错误一处扣2分3．监控梯形图错误一处扣2分4．监控元件错误一处扣2分安全生产自觉遵守安全文明生产规程1．每违反一项规定，扣3分2．发生安全事故，0分处理3．漏接接地线一处扣5分时间4h提前正确完成，每5min加2分超过定额时间，每5min扣2分开始时间：结束时间：实际时间：学习目标学习任务环境设备背景知识操作指导质量评价拓展提高拓展提高1．BMOV块传送指令（1）BMOV块传送指令的要素BMOV块传送指令是将源操作数指定的软元件开始的n点数据传送到指定的目标操作数开始的n点软元件。如果元件号超出允许的元件号范围，PLC仅传送