用PLC實現(xiàn)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制實訓(xùn)教學(xué)探討

馮春楠

摘要：繼電接觸器控制電路雖然應(yīng)用很廣，但存在觸點使用壽命短、體積大、接線繁雜等缺點，特別是因為它采用固定接線方式，一旦控制要求有所變動，就得重新設(shè)計安裝，通用性和靈活性較差。本文分析提出，采用PLC（可編程控制器）控制克服以上缺點，特別是在復(fù)雜的控制以及控制要求有所變動的控制中，其通用性和靈活性較為優(yōu)越。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機正反轉(zhuǎn) PLC控制 實訓(xùn)教學(xué)

一、PLC-統(tǒng)

PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸山，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。用PLC實現(xiàn)電路的控制，主要包括對電路的控制要求進行分析、確定輸入/輸出點數(shù)及其地址分配、進行主電路及PLC接線、進行程序設(shè)計、對程序進行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運行這兒個步驟。

二、用PLC實現(xiàn)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制實訓(xùn)教學(xué)探討（以三菱公司的FX2N為例）

1.分析電路控制要求

按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕，電動機獲電正轉(zhuǎn)；按下停機按鈕，不管當(dāng)前是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，電動機均斷開電源停止運轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕，電動機獲電反轉(zhuǎn)。電就是說，正轉(zhuǎn)啟動按鈕控制電動機正轉(zhuǎn)運行，反轉(zhuǎn)啟動按鈕控制電動機反轉(zhuǎn)運行，停機按鈕控制電動機停機。

2.確定輸入/輸出（I/O）點數(shù)及其地址分配

（1）確定輸入點數(shù)及其地址分配。確定輸入點數(shù)及其地址分配即為確定輸入信號的個數(shù)及其對應(yīng)的輸入繼電器的地址分配。PLC的每一個輸入點及其對應(yīng)的輸入電路，都等效為一個輸入繼電器，而每一個輸入繼電器都有若干個常開和常閉觸點，供編程使用。根據(jù)以上對“三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制”電路的分析控制要求，共有三個輸入信號，分別由正轉(zhuǎn)啟動按鈕開關(guān)、停機按鈕開關(guān)、反轉(zhuǎn)啟動按鈕開關(guān)輸入，根據(jù)控制要求分析，分別對應(yīng)著三個輸入點，即三個相對應(yīng)地址輸入繼電器。

（2）確定輸出點數(shù)及其地址分配。確定輸出點數(shù)及其地址分配即為確定輸出信號的個數(shù)及其對應(yīng)的輸出繼電器的地址分配。輸出繼電器用來將PLC內(nèi)部信號輸出傳送給外部負(fù)載，用以驅(qū)動外部負(fù)載做出相應(yīng)的動作。根據(jù)以上對“三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制”電路的分析控制要求，共有兩個輸山點，對應(yīng)著兩個相對應(yīng)地址的輸山繼電器，分別用來控制正轉(zhuǎn)運行和反轉(zhuǎn)運行。

3.進行主電路及PLC接線

進行主電路接線就是根據(jù)控制要求，把電源開關(guān)、熔斷器、控制正反轉(zhuǎn)的交流接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件、實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的三相異步電動機進行線路上的連接。

進行PLC接線就是根據(jù)控制要求把PLC與按鈕開關(guān)、熔斷器、電源、交流接觸器線圈及其輔助觸點、熱繼電器的常閉觸點進行連接，即對PLC的輸入、輸山端及電源進行線路上的連接。一句話，進行主電路及PLC接線就是進行硬件上的連接。

連接時要注意元件安裝符合安裝工藝要求，線路布局合理避免交錯，導(dǎo)線與接線柱的連接要注意安傘可靠，符合布線及導(dǎo)線連接工藝標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)按鈕開關(guān)向PLC輸入運行（正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)）指令時，PLC按用戶程序的控制要求，對輸入信號進行處理，并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動相應(yīng)輸出執(zhí)行器件交流接觸器線圈獲電，對應(yīng)的交流接觸器主觸點閉合，電動機按用戶要求實現(xiàn)（正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)）相對應(yīng)動作運行。

4.進行程序設(shè)計

進行程序設(shè)計可通過三菱PLC編程軟件“GXDeveloper”進行。在PLCL卜常用的編程方法有梯形圖法和指令表法兩種。用PLC內(nèi)部各類等效繼電器的線圈和觸點的圖形符號，按照一定原理構(gòu)成的圖形就叫梯形圖。應(yīng)用梯形圖進行編程時，只要按梯形圖邏輯順序輸入到計算機中去，計算機就可自動將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表及PLC能接受的機器語言，存入并執(zhí)行。所以利用梯形圖法進行編程時，首先要根據(jù)電路控制要求及輸入/輸出（I/O）點數(shù)及其地址分配表畫出控制電路的梯形圖，然后通過計算機輸入即可。

指令表類似于計算機匯編語言的形式，用指令的助記符來進行編程，通過編程器按照指令表的指令順序逐條寫入到PLC中，不需經(jīng)過翻譯可直接運行。所以，在采用指令表法進行編程時首先要根據(jù)電路控制要求寫出由多個指令語句組成的相對應(yīng)電路控制功能的程序列表，然后再通過編程器輸入PLC中。

采用指令表法進行編程首先要理解、記住PLC中各軟元件所對應(yīng)的基本指令，再根據(jù)電路控制功能編寫山相應(yīng)的指令表。對于中職學(xué)生來說，由于理解、記憶能力比較差，而記各個基本指令義比較枯燥無味，提不起學(xué)習(xí)興趣，所以通常采用梯形圖法進行編程。梯形圖法基本上沿用電氣控制圖的形式，采用的符號也大致相同，所以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較高，學(xué)習(xí)效果較好。

5.軟件仿真調(diào)試

程序編寫好后，利用PLC編程軟件“GX Developer”中的軟元件測試功能分別對正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機控制進行仿真測試。在仿真測試中執(zhí)行正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機）指令時各軟元件能按預(yù)定日標(biāo)進行動作，實現(xiàn)相應(yīng)的正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機）運行，說明程序編寫成功，可進行下一個步驟的操作；如果執(zhí)行正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機）指令時各軟元件不能按預(yù)定目標(biāo)進行動作，無法實現(xiàn)相應(yīng)的正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機）運行，說明編寫好的程序存在一定的問題，必須重新修改程序，再進行仿真測試，測試成功后才能進行下一步的操作。

6.帶負(fù)荷調(diào)試

PLC程序進行仿真調(diào)試沒問題后，首先要把程序從電腦寫入到PLC中，然后才能進行帶負(fù)荷調(diào)試。帶負(fù)荷調(diào)試也就是對硬件進行通電調(diào)試。通電調(diào)試前，必須先檢查電路連接是甭正確才能進行。

調(diào)試時，要分別進行正轉(zhuǎn)、停機、反轉(zhuǎn)調(diào)試。調(diào)試過程中，有可能由于主電路接線中的電源開關(guān)、熔斷器、控制正反轉(zhuǎn)的交流接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件、實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的三相異步電動機中某處或多處出現(xiàn)接線錯誤而無法實現(xiàn)電路控制預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機或反轉(zhuǎn)）運行；也有可能是由于PLC與按鈕開關(guān)、熔斷器、電源、交流接觸器線圈及其輔助觸點、熱繼電器的常閉觸點接線中出現(xiàn)接線錯誤而在調(diào)試中無法實現(xiàn)預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機或反轉(zhuǎn)）運行；還有可能是由于接線工藝達(dá)不到要求而在調(diào)試中無法實現(xiàn)預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機或反轉(zhuǎn)）運行，如接線松動。

如出現(xiàn)調(diào)試不成功時，必須要根據(jù)故障現(xiàn)象對硬件接線相應(yīng)部分進行反復(fù)檢查，排查出故障原因，然后重新進行接線，直到正轉(zhuǎn)、停機、反轉(zhuǎn)調(diào)試均能成功按預(yù)期目標(biāo)運行為止。

三、小結(jié)

正反轉(zhuǎn)控制電路由于比較簡單，在實際應(yīng)用中沒必要采用PLC控制，一般多采用繼電接觸器控制，但是對于中職學(xué)生PLC課程實訓(xùn)教學(xué)，是必不可少的一個課題，因為該電路在實際應(yīng)用中比較普遍，動作要點清晰、明確，梯形圖較直觀，學(xué)生容易接受、理解、掌握。通過該課題的實訓(xùn)，學(xué)生對其他的控制電路同樣就懂得進行電路的控制要求進行分析、確定輸入/輸出點數(shù)及其地址分配、進行主電路及PLC接線、進行程序設(shè)計、對程序進行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運行這六個步驟一步步地進行，很容易就能找到運用PLC進行電路設(shè)計的方法。