机床电气控制 第2版 课件 10项目十三相异步电动机单向运转控制系统

机床电气控制机械工业出版社目录0102常用机床电气控制线路PLC控制系统02

三相异步电动机单向运转控制系统★学习目标★工作任务★资讯收集★作业指导扫码看仿真项目十学

习

目

标01项目十三相异步电动机单向运转控制系统

学习目标资讯收集作业指导1．认识PLC的面板组成。2．会分析三相异步电动机单向运转控制系统要求和分配输入/输出点；能正确识读系统梯形图与电路图。3．会使用Gxdeveloper编程软件输入梯形图。4．能正确安装与调试三相异步电动机单向运转控制系统，弄懂输入输出控制及“自锁”保持控制。5.能严格遵守电气线路接线规范，娴熟细致地配线安装、编程调试，养成企业工匠的作业习惯。6.能自觉遵守安全生产规程，做到施工现场干净整洁，工具摆放有序，争做文明工匠。7.学习大国工匠管延安的榜样故事，培养一丝不苟的职业精神。

工作任务【素养园地———一丝不苟】工作任

务02项目十三相异步电动机单向运转控制系统

学习目标工作任务

如图10-1所示，江苏常州某机械设备加工有限公司投产新建数控加工车间，公司对车间进行了规划，设计和布局，从安全、美观和高效的角度，在第二车间建立气站，对所有数控设备统一提供气源。资讯收集作业指导图

10-1数控加工车间及其气泵气源

学习目标工作任务

项目工程部电工组负责气站气泵的装调施工，作业任务是安装与调试气泵电动机PLC控制系统，要求气泵电动机具有单向运转控制功能，即按下起动按钮，电动机运转；按下停止按钮，电动机停转。并提出要加强系统安全设计，必须具备短路保护和过载保护措施。学习流程如图10-2所示。资讯收集作业指导图10-2学习生产流程图资

讯

收

集03项目十三相异步电动机单向运转控制系统学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

FX系列PLC是日本三菱公司生产的小型可编程控制器，其新一代产品有FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC及FX3U等系列，是FX0、FX1、及FX2系列PLC的换代产品。图10-3所示的PLC是三菱FX系列PLC的部分产品，这些产品的基本指令和步进指令相同，外部特征基本相似，本教材将选用FX3U-48MR型PLC进行学习。a）FX1S-30MRb）FX1N-40MRc）FX2N-48MRd）FX3U-48MR图10-3部分三菱FX系列PLC学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

如图10-4所示，FX3U-48MR型PLC的面板主要由三部分组成：输入端子、输出端子、指示部分和接口部分。接口部分输入端子指示部分输出端子图10-4三菱FX3U-48MR型PLC学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

1）输入、输出端子。如图10-5所示，PLC的上侧端子为输入端子，下侧端子为输出端子，各端子的用途见表10-2。图10-5三菱FX3U-48MR的面板示意图学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

1）输入、输出端子。各端子的用途见表10-2。序号端子种类端子用途要点提示1输入端子输入电源端子（L、N）、接地端子（

）用于PLC引入外部电源PLC工作电源为AC85～264V，必须从输入端子（L、N）引入，若接至其他端子，会烧坏PLC2输入信号端子X0～X27、电源0V端用于连接PLC与输入设备输入信号端子又称输入点，共有24个，采用八进制编号3输入电源端子（＋24、S/S）供应24V直流电源输入作输入端子的电源使用4输出端子输出电源端子（＋24、0V）供应24V直流电源输出可以连接至外部传感器，作外部传感器的电源使用5输出信号端子Y0～Y3、、公共端子COM1用于连接PLC与输出设备输出信号端子又称输出点，也采用八进制编号，共有16个输出点，分为6组输出。使用时，同组输出点不能使用不同电源，一定要查阅PLC使用手册，根据负载的大小，电源等级及电源类型，合理分配，正确使用6输出信号端子Y4～Y7、、公共端子COM27输出信号端子Y10～Y13、公共端子COM38输出信号端子Y14～Y17、公共端子COM49输出信号端子Y20～Y27、公共端子COM5表10-2外部接线端子及其用途学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

2）指示部分。如图10-5所示，指示LED直接反映着PLC的输入、输出等工作状态，其各部分的作用见表10-3。序号LED名称动作表示要点提示1输入指示LED（IN0～27）外部输入开关闭合时，对应的LED点亮调试检修时，可以根据LED的亮灭状态，判断是PLC本身异常，还是外部设备异常2输出指示LED（OUT0～27）程序驱动输出继电器动作时，对应的LED点亮3电源指示LED（POWER）PLC处于通电状态时，LED点亮4运行指示LED（RUN）

PLC运行时，LED点亮5程序出错指示LED（ERROR）

程序错误时，LED闪烁；CPU错误时，LED点亮表10-3指示LED及其动作表示学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

3）接口部分。打开PLC的接口盖板和面板盖板后，各连接接口的作用见表10-4。表10-4常用外部接口及其用途序号接口名称接口用途要点提示1选件连接用接口用于连接PLC存储卡盒、功能扩展板

2扩展连接用接口用于连接输入输出扩展单元

3编程设备连接接口用于连接PLC与手持编程器或计算机RS-422接口4RUN/STOP开关将之打至“RUN”位置时，PLC运行；打至“STOP”位置时，PLC处于停止状态，用户可以进行程序的读写、编辑和修改。

学习目标工作任务作业指导

资讯收集1．认识三菱FX系列PLC

4）型号及其含义。三菱FX系列PLC的型号及其含义如下：学习目标工作任务作业指导

资讯收集2．学习PLC输入输出控制

（1）输入继电器PLC的每一个输入点都有一个对应的输入继电器，用于接受外部输入信号，用X□□□表示。PLC输入点的状态由输入信号决定，当某个输入点端子与0V接通，24V与S/S连接完成时，该输入继电器的线圈得电，其常开触点接通，常闭触点断开；反之，其触点恢复常态，所以在程序中不会出现输入继电器的线圈，只使用其触点。1）编号范围。三菱FX3U系列PLC输入继电器的最大编号范围为X000～X367（输入输出点总和在256（十进制）点以下），采用八进制编号。用户设计程序时，应注意使用的输入继电器不得超过所用PLC输入点的范围，否则无效。2）符号。输入继电器的符号如图10-6所示。图10-6输入继电器的符号学习目标工作任务作业指导

资讯收集2．学习PLC输入输出控制

（2）输出继电器PLC的每一个输出点都有一个对应的输出继电器，主要用于驱动外部负载，用Y□□□表示。当某一输出继电器的线圈接通时，与之连接的外部负载接通电源工作；反之该负载断电停止工作，故输出继电器的线圈只能由用户程序驱动，其常开常闭触点只作为其他软元件的工作条件出现在程序中。1）编号范围。三菱FX3U系列PLC输出继电器的最大编号范围为Y000～Y367（输入输出点总和在256（十进制）点以下），采用八进制编号。与输入继电器一样，在进行程序设计时，使用的输出继电器不得超过所用PLC输出点的范围，否则无效。2）符号。输出继电器的符号如图10-7所示。图10-7输出继电器的符号学习目标工作任务作业指导

资讯收集2．学习PLC输入输出控制

（3）输入输出控制输入输出继电器是输入输出点在PLC内部的反映，PLC运行时反复采样输入输出点的状态，扫描执行程序后，驱动输出设备工作。图10-8所示是PLC的输入输出控制示意图，其动作时序如图10-9所示。图10-8PLC的输入输出控制示意图学习目标工作任务作业指导

资讯收集2．学习PLC输入输出控制

1）起动按下按钮SB1→输入继电器X001得电动作→梯形图中的X001常开触点闭合→输出继电器Y001得电动作，且自锁保持→输出触头Y1闭合→输出设备KM1线圈得电动作，系统启动。2）停止按下按钮SB2→输入继电器X002得电动作→梯形图中的X002常闭触点断开→输出继电器Y001失电复位→输出触头Y1断开→输出设备KM1失电释放，系统停止工作。过载保护执行原理与之类似。图10-8输入输出继电器的动作时序图学习目标工作任务作业指导

资讯收集3．分析控制要求，确定输入输出设备

（1）分析控制要求项目任务要求该系统具有电动机单向运转控制功能，按下起动按钮，电动机得电运转；按下停止按钮（或过载），电动机停止运转。（2）确定输入设备根据控制要求分析，系统共有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只按钮和一只热继电器，PLC需用3个输入点分别与它们的常开触头相连。（3）确定输出设备与项目二相同，三相异步电动机的电源可由接触器的主触头引入，当接触器吸合时，电动机得电运转；接触器释放时，电动机失电停转。由此确定，系统的输出设备只有一只接触器，PLC用1个输出点驱动控制该接触器的线圈即可满足要求。学习目标工作任务作业指导

资讯收集4．分配输入/输出点（I/O点）

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10-5。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X1KM电动机运转控制Y0SB2停止X2FR过载保护X3表10-5输入/输出设备及I/O点分配表学习目标工作任务作业指导

资讯收集5．识读梯形图

不同的PLC生产厂方所提供的编程语言有所不同，但程序的表达方式大致相同，常用的表达方式为梯形图和指令表两种。图10-10所示为电动机单向运转控制系统梯形图，图中的输入输出继电器与表10-5中分配的I/O点相对应，其动作时序如图10-11所示，按下起动按钮SB1后输入继电器X001动作，Y000动作驱动输出设备KM吸合起动；按下停止按钮SB2，X002、Y000复位，KM释放停止。图中END为程序结束指令，表示程序结束。图10-10电动机单向运转控制系统梯形图图10-11系统动作时序图学习目标工作任务作业指导

资讯收集6．识读电路图

图10-12是电动机单向运转控制系统电路图，图中PLC的输入电路从101开始递增编号，输出电路从201开始递增编号，其电路的组成及元件的功能见表10-6。图10-12电动机单向运转控制系统电路图学习目标工作任务作业指导

资讯收集6．识读电路图

（1）电路的组成及元件的功能见表10-6。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

2TC给PLC及PLC输出设备提供电源3FU2熔断器作变压器短路保护用4主电路FU1熔断器作主电路短路保护用

5KM主触头作电动机引入电源用6FR发热元件过载保护7M电动机8控制电路PLC输入电路FU3熔断器作PLC输入电源短路保护用

9SB1起动共用公共端COM10SB2停止11FR过载保护12PLC输出电路FU4熔断器作PLC输出电路短路保护用

13KM线圈控制KM主触头的吸合与释放学习目标工作任务作业指导

资讯收集7．识读接线图

图10-13是电动机单向运转控制系统接线图，元件布置及布线情况见表10-7。图10-13电动机单向运转控制系统接线图学习目标工作任务作业指导

资讯收集7．识读接线图电动机单向运转控制系统的元件布置及布线情况见表10-7。序号项目具体内容备注1元件位置QF、FU1、FU2、FU3、FU4、TC、KM、FR、PLC、XT

2SB1、SB2、电动机M

3板上元件的布线PLC输入电路走线0：TC→KMTC→PLC

4101：TC→FU4→FU35102：FU3→PLC6103：PLC→PLC7104：PLC→FR→XT8105：PLC→XT9106：PLC→XT10107：PLC→FR11PLC输出电路走线201：FU4→PLC12202：PLC→KM13主电路走线L1、L2、L3：XT→QF

14U11：QF→FU1→FU215V11：QF→FU116W11：QF→FU1→TC17U12、V12、W12：FU1→KM17U13、V13、W13：KM→FR18U14：FU2→TC19U、V、W：FR→XT20外围元件的布线按钮走线104：XT→SB1→SB2

21105：XT→SB122106：XT→SB223电动机走线U、V、W：XT→M

24接地线走线PE：XT→PLC（板上）XT→TC（板上）电源→XT→电动机M（外围）

作

业

指

导04项目十三相异步电动机单向运转控制系统作业指导

1.安装电路（1）检查元器件。按表10-1配齐所用元件，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。根据接线图，参考图10-14固定元件，其中PLC、断路器只需直接卡装于35mm的导轨上。学习目标工作任务资讯收集低压断路器变压器初级和次级绕组的额定电压要正确，更不能接反，否则会烧坏PLC等电器设备图10-14电动机单向运转控制系统安装板作业指导

1.安装电路（3）配线安装1）线槽配线安装。根据线槽配线原则及工艺要求，对照接线图进行线槽配线安装。①安装控制电路。按照线号依次安装PLC输入电路，再安装PLC输出电路。②安装主电路。按照线号依次安装主电路。2）外围设备配线安装1）安装连接按钮。2）安装电动机，连接电动机电源线及金属外壳接地线。3）连接三相电源线。学习目标工作任务资讯收集作业指导

1.安装电路（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10-8，使用万用表检测安装的电路，如测量阻值与正确阻值不符，应根据电路图检查是否有错线、掉线、错位、短路等。学习目标工作任务资讯收集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OF，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∞

压下KM均为M两相定子绕组的阻值之和

2压下接触器，重新测量XT的L1与L2、L2与L3、L3与L1之间的阻值均为两相定子绕组的阻值之和

3接通FU2，测量XT的L1和L3之间的阻值TC初级绕组的阻值

4检测PLC输入电路测量PLC的电源输入端L与N之间的阻值约为TC二次绕组的阻值

5测量电源输入端子L与公共端子0V之间的阻值∞

6常态时，测量所用输入点X与公共端子0V之间的阻值均为几千欧到几十千欧

7逐一动作输入设备，测量对应的输入点X与公共端子0V之间的阻值均为0Ω

8检测PLC输出电路测量输出点Y0与公共端子COM1之间的阻值TC次级绕组与KM线圈的阻值之和

9检测完毕，断开QF

作业指导

1.安装电路（5）通电观察PLC的指示LED经自检，确认线路正确和无安全隐患后，在教师监护下，按表10-9，通电观察PLC的指示LED。（教师预先清空PLC用户程序）学习目标工作任务资讯收集步骤操作内容观察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

已供电，注意安全2按下SB1IN1点亮

输入继电器X001动作3松开SB1IN1熄灭

输入继电器X001复位4按下SB2IN2点亮

输入继电器X002动作5松开SB2IN2熄灭

输入继电器X002复位6按下FR测试按钮（Test）IN3点亮

输入继电器X003动作7按下FR复位按钮（Reset）IN3熄灭

输入继电器X003复位8拨动RUN/STOP开关至“STOP”位置RUN熄灭

PLC停止运行9拨动RUN/STOP开关至“RUN”位置RUN点亮

PLC运行10按下SB1OUT0不亮

内部无程序11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？作业指导

2．输入梯形图三菱GXDeveloper编程软件是一种适用于FX系列PLC的中文编程软件，用它可进行梯形图和指令表等程序的输入，还可完成程序编辑、传送、监控等操作。启动GXDeveloper编程软件，输入电动机单向运转控制系统梯形图10-10。（1）启动GXDeveloper编程软件双击桌面上的图标，弹出图10-15所示的GXDeveloper编程软件窗口。学习目标工作任务资讯收集图10-15GXDeveloper窗口作业指导

2．输入梯形图（2）创建新工程，选择PLC类型如图10-16所示，执行[工程]－[创建新工程]命令，弹出图10-17所示的“创建新工程”对话框。学习目标工作任务资讯收集图10-16创建新文件命令图10-17创建新工程对话框图10-18程序编辑界面作业指导

2．输入梯形图（2）创建新工程，选择PLC类型在“PLC系列”中选中[FXCPU]，在“PLC类型”中选中[FX3U（C）]，在程序类型中点击[梯形图]后，回车或[确认]后，进入程序编辑状态，如图10-18所示。学习目标工作任务资讯收集光标a）GXDeveloper工程编辑窗口b）功能图窗口作业指导

2．输入梯形图（3）输入元件1）输入常开触点X001。单击功能图窗口中的常开触点按钮，弹出图10-19所示的“输入元件”对话框，定位光标后，用键盘输入X001。回车或[确认]后，梯形图编辑区光标处显示常开触点X001，如图10-20所示。学习目标工作任务资讯收集元件输入栏图10-19输入元件对话框图10-20输入常开触点X001后的梯形图窗口作业指导

2．输入梯形图（3）输入元件2）并联常开触点Y000。如图10-20所示，单击X001常开触点的下方，将光标移至Y000常开触点输入处。单击功能图窗口中的并联常开触点按钮，弹出“输入元件”对话框，光标定位后输入Y000。回车或[确认]后，梯形图编辑区光标处显示Y000常开触点与X000常开触点并联，如图10-21所示。学习目标工作任务资讯收集图10-21并联常开触点Y000后的梯形图窗口作业指导

2．输入梯形图（3）输入元件3）串联常闭触点X002。单击X001常开触点右侧，将光标移至X002常闭触点输入处。单击功能图窗口中的常闭触点按钮，在弹出的“输入元件”对话框中输入X002后，回车确认。4）同样的方法，串联常闭触点X003。5）输出线圈Y000。单击功能图窗口中的线圈按钮，在弹出的“输入元件”对话框中输入Y000后，回车确认。6）输入END。单击功能图窗口中的功能按钮，在弹出的“输入元件”对话框中输入END后，回车确认。图10-22是输入完成后的完整梯形图。学习目标工作任务资讯收集图10-22输入完成后的梯形图窗口作业指导

2．输入梯形图（4）变换梯形图

如图10-23所示，执行[变换]－[变换]命令，将创建的梯形图变换格式后存入计算机。转换完成后的梯形图底纹由灰色变成白色，如图10-24。学习目标工作任务资讯收集图10-23转换梯形图命令图10-24转换完成后的梯形图窗口作业指导

2．输入梯形图（5）保存工程

如图10-25所示，执行[工程]－[保存工程]命令后，弹出图10-26所示的“另存工程为”对话框。在对话框中选择文件保存的磁盘、路径，将文件赋名“项目10-1.pmw”后[确认]保存。学习目标工作任务资讯收集选择保存的磁盘选择保存的文件夹输入文件名图10-25文件保存命令图10-26文件保存对话框作业指导

3．通电调试系统（1）连接计算机与PLC如图10-27所示，用SC-09编程线缆连接计算机的串行口COM1与PLC的编程设备接口。SC-09编程线缆具有RS-232/RS422通讯转化功能。学习目标工作任务资讯收集计算机串行口（RS232）SC-9通讯线缆RS232/RS422转换PLC编程接口（RS422）图10-27PLC与计算机连接作业指导

3．通电调试系统（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）端口设置。如图10-28所示，执行[在线]－[传输设置]命令学习目标工作任务资讯收集图10-28端口设置命令作业指导

3．通电调试系统（2）写入程序2）端口设置。在弹出的“传输设置”对话框中双击[串行USB]图标，弹出[PCI/F串口详细设置]对话框，单击对话框中[RS-232C]，选择[COM1]和[9.6Kbps]后，单击[确认]按钮完成，如图10-29所示。学习目标工作任务资讯收集a）传输设置窗口

b）PCI/F串口详细设置窗口图10-29端口设置对话框作业指导

3．通电调试系统（2）写入程序3）写入程序“项目10-1.pmw”。如图10-30所示，执行[在线]－[PLC写入]命令学习目标工作任务资讯收集图10-30程序写入命令作业指导

3．通电调试系统（2）写入程序3）写入程序“项目10-1.pmw”。弹出图10-31a)所示的“PLC写入”对话框。先在对话框中选中[程序MAIN]，如图10-31b)所示再单击[程序]－[指定范围]－[步范围]，最后在[步范围]一栏中输入程序结束步数据，单击[执行]按钮后，计算机便开始向PLC传送程序。传送程序的同时，计算机显示传送的进程，直至结束，如图10-32所示。学习目标工作任务资讯收集图10-32程序写入进程显示框图10-31程序写入对话框b)PLC写入设置a)PLC写入窗口作业指导

3．通电调试系统（3）调试系统将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置后，按照表10-10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。学习目标工作任务资讯收集步骤操作内容观察内容备注指示LED接触器电动机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

KM吸合

运转

2按下SB2OUT0熄灭

KM释放

停转

3按下SB1OUT0点亮

KM吸合

运转

4按FR测试按钮OUT0熄灭

KM释放

停转

5按下FR复位按钮，将FR复位

表10-10系统运行情况记载表作业指导

3．通电调试系统（4）分析调试结果三相异步电动机单向运转控制系统在外部按钮指令下，按照设计的程序，对输入输出的状态进行计算、处理和判断后，驱动输出设备完成相应的动作。按下起动按钮SB1，PLC驱动输出设备KM吸合，电动机得电连续运转；按下停止按钮SB2，PLC停止驱动KM，电动机失电停止运转。学习目标工作任务资讯收集作业指导

4．学习指令1）打开指令表窗口。如图10-33所示，执行[显示]－[列表显示]命令，将视图切换至指令表窗口，如图10-34所示。学习目标工作任务资讯收集图10-33打开指令表窗口命令图10-34指令表窗口作业指导

4．学习指令2）阅读指令表。各指令功能见表10-11。学习目标工作任务资讯收集程序步指令元件号指令功能备注0LDX001从母线上取用X001常开触点

1ORY000并联Y000常开触点

2ANIX002串联X002常闭触点

3ANIX003串联X003常闭触点

4OUTY000驱动Y000线圈

5END

程序结束

表10-11系统程序指令表作业指导5．验证输入输出控制将系统梯形图10-10修改为图10-35，其中输入继电器X004取代X002，输出继电器Y001取代Y000，其它不变。学习目标工作任务资讯收集图10-35修改后的梯形图作业指导5．验证输入输出控制（1）打开梯形图窗口如图10-36所示，执行[显示]－[梯形图显示]命令，将视图切换至梯形图窗口。学习目标工作任务资讯收集图10-36打开梯形图窗口命令作业指导5．验证输入输出控制（2）修改梯形图1）将元件X002修改为X004。双击X002常闭触点，在弹出的“输入元件”对话框中，将X002修改为X004后，回车确认。如图10-37所示，部分梯形图底纹由白色变为灰色，表示此时梯形图处于编辑状态。2）将Y000修改为Y001。与上述方法一样，将常开触点Y000和线圈Y000都修改为Y001。3）转换梯形图。4）另存文件。如图10-38所示，执行[工程]－[另存工程为]命令，在弹出的“另存工程为”对话框中，将文件另赋名为“项目10-2.pmw”后确认保存。学习目标工作任务资讯收集图10-37编辑状态的GXDeveloper窗口图10-38文件另存命令作业指导5．验证输入输出控制（3）写入程序将RUN/STOP开关打至“STOP”位置后，根据程序“项目10-1.pmw”的写入方法将程序“项目10-2.pmw”写入PLC。（4）调试系统将RUN/STOP开关打至“RUN”位置后，按表10-12操作，观察系统运行情况，并做好记录。学习目标工作任务资讯收集步骤操作内容观察内容备注指示LED接触器正确结果观察结果正确结果观察结果1按下SB1IN1点亮

KM不动作

OUT0不亮

OUT1点亮

2按下SB2IN2点亮

KM不动作

IN4不亮

OUT1点亮

3按FR测试按钮IN