第二节梯形图基本电路

第三节梯形图基本电路•起动、保持和停止（P118）•三相交流异步电动机•定时器/计数器应用程序•抢答器•常闭触点输入信号处理•梯形图设计法：经验设计法，继电器电路图设计法1、起动、保持和停止电路•起动信号X1，停止信号X2持续ON的时间很短，称短信号。•当X1为ON（起动），X2为OFF时，Y1线圈为ON，Y1常开触点接通，电路自锁保持。此时，X1变为OFF，电路仍接通。•当X2为ON时，Y1线圈断电，常开触点断开，电路断开（停止）。此时，X2为OFF，电路仍断开。•实际电路中，起动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电路提供。2、三相异步电动机的正反转控制电路•KM1、KM2分别为控制正、反转运行的交流接触器，•KM1、KM2的主触点改变进入电动机的三相电源相序，改变电机转向。•FR是手动复位的热继电器，电机过热时其常闭触点断开，使KM1、KM2线圈断电，电机停转。•梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。•Y0、Y1的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会同时为ON，称互锁电路。•X0、X1的常闭触点接入对方的回路，称按钮互锁电路。设电机在正转，改成反转时，可不按停止按钮SB1，直接按反转按钮SB3，X1常闭触点断开Y0线圈。•梯形图中的互锁和按钮互锁电路只能保证输出模块中与Y0、Y1对应的硬件继电器的触点不会同时接通，•但不能保证控制电机的主触点由于电弧熔焊等故障，不能正常断开时，造成三相短路的事故。3、定时器、计数器应用程序•定时器范围的扩展•闪烁电路•延时接通/断开电路•定时器范围的扩展•FX系列的定时器最长定时时间为3276.7s，如需更长定时时间，可采用定时扩展。•X2为ON，其常开触点为ON，T0开始定时，60s后T0定时时间到，T0常闭触点断开，自已复位，同时T0常闭触点为ON，使自已线圈重新通电定时，T0周而复始工作，直到X2为OFF，•最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T0为设定值（60s）。•T0产生的脉冲列送给C0计数，计满60个数（1h）后，C0当前值等于设定值60，其常开触点闭合。T=0.1KTKC(s)•闪烁电路•T0、T1均为OFF，X0为常开触点接通，T0线圈通电，2S后定时时间到，•T0常开触点接通，Y0变为ON，同时T1的线圈通电，开始定时；3s后T1定时时间到，其常闭触点断开，T0线圈断电，Y0断电。•Y0的线圈周期性地通电和断电，直到X0变为OFF，Y0的通/断时间分别为T1/T0的设定值。•延时接通/断开电路•X0控制Y1，X0的常开触点接通后，T0开始定时，9s后T0常开触点接通，Y1变为ON，•X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后，T1开始定时，7s后T1的常闭触点断开，使Y1变为OFF，T1被复位。抢答器报警系统异步电动机Y/△启动控制•问题的提出：由电机及拖动基础可知，三相交流异步电动机起动时电流较大，一般是额定电流的（5～7）倍。故对于功率较大的电动机，应采用降压起动方式，Y/△降压起动是常用的方法之一。•起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组的接线换成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。图1（a），（b）为继电器—接触器实现的Y/△降压控制电路。异步电动机Y/△降压起动控制电路•它是根据起动过程中的时间变化，利用时间继电器来控制Y/△的换接的。由（a）图知，工作时，首先合上闸刀开关QS，当接触器KM1及KM3接通时，电动机Y形起动。当接触器KM1及KM2接通时，电动机△形运行。图（b）为控制电路，其工作过程分析如下:•线路中KM2和KM3的常闭触点构成电气互锁，保证电动机绕组只能接成一种形式，即Y形或△形，以防止同时连接成Y形及△形而造成电源短路。二、硬件配置•本模块所需的硬件及输入/输出端口分配如图所示。由图可见：本模块除可编程控制器之外，还增添了部分器件，其中，SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM1为主电源接触器，KM2为△形运行接触器，KM3为Y形起动接触器。二、软件设计•工作过程分析如下：按下启动按钮SB2时，输入继电器X0的常开触点闭合，并通过主控触点（M100常开触点）自锁，输出继电器Y1接通，接触器KM3得电吸合，接着Y0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在Y形接线方式下起动；同时定时器T0开始计时，延时8秒后T0动作,使Y1断开，Y1断开后，KM3失电，互锁解除，使输出继电器Y2接通，接触器KM2得电，电动机在△形接线方式下运行。•0LDX0•1ORM100•2ANIX1•3ANIX2•4MCN0M100•7LDIT0•8ANIY2•9OUTY1•10LDY1•11ORY0•12OUTY0•13LDIY2•14OUTY0K80•17LDIY1•18OUTY2•19MCRN0•21END•(b)指令表实验•实验一：抢答器实验（第10周）•实验二：电机Y-△启动实验（第11周）梯形图设计法：1、经验设计法2、继电器电路图设计法1、经验设计法•在PLC发展初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图，在一些典型电路基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。•有时需多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和辅助触点，才能得到一个较满意的结果。•经验设计法没有普遍的规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大关系。•用于较简单的梯形图设计。例1：送料小车自动控制系统的梯形图设计控制要求：送料小车在限位开关X4处装料，10s后装料结束,开始右行，碰到x3后停下来卸料，15s后左行,碰到x4后又停下来装料，不停地循环，直到按下停止按钮X2，X0，X1分别用来起动小车右行和左行。•为使小车自动停止，将X3，X4常闭触点分别与Y0，Y1线圈串联。•为使小车自动起动，将控制装、卸料延时的定时器T0和T1常开触点，分别与手动起动右行和左行的X0、X1常开触点并联，•用两个限位开关对应的X4，X3常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器，•设小车在起动时是空车，按下左行起动按钮X1，小车开始左行，碰到左限位开关，X4常闭触点为断开（OFF），使Y1断开，小车停止运行。•X4常开触点接通（ON），使Y2，T0的线圈通电，开始装料和延时，•10s后T0常闭触点闭合，Y0通电，小车右行；•小车离开左限位开关X4后，X4变为OFF状态，Y2，T0失电，停止装料，T0复位；•右行和卸料过程基本相同；•如果按停止按钮X2，小车将停止运行，系统停止工作。例2：两处卸料的小车的自动控制梯形图设计控制要求：X4处装料，X5，X3处轮流卸料；小车在一次工作循环中两次右行都要碰到X5，第一次碰到X5停下来卸料，第二次碰到它时继续前进。NOTE：应设置一个具有记忆功能的编程元件，以区分第一或第二次碰到X5•小车第一次碰到X5，碰到X3时都应停止右行，将X5，X3常闭触点与Y0线圈串联；•X5触点并联了中间环节M100的触点，使X5停止右行的作用受到M100的约束，M100作记忆元件，只在小车第二次右行经过X5时有用；•利用起保停电路控制M100，其起动条件是X5，停止条件是X3，（在虚线行程内为1状态）•将X3，X5的触点并联后驱动Y3，T1；•调试中，发现小车从X3开始左行，经X5时M100也被置位，使小车下一次右行到X5时也无法停止运行，则在M100起动电路中串入Y1常闭触点；•还有，小车往返经过X5时，虽不会停止运动，但出现短暂的卸料动作，将Y1，Y0的常闭触点与Y3线圈串联；问题与思考•系统在装料和卸料时按停止按钮不能使系统停止工作，如何解决该问题？2、根据继电器电路图设计梯形图的方法•为了便于工厂电气技术员和电工使用，采用梯形图语言编程；•当用PLC改造继电器控制系统时，根据原来的继电器电路图设计梯形图显然是一条捷径；•老继电器控制系统经过长期使用和验证，能完成系统控制要求，只要将继电器控制电路图译成梯形图，用软元件代替硬元件。•这种改造并没改变系统原来的外部特性，（控制面板及上面的器件可不变）对操作工人来说，系统可靠性提高了，但操作习惯未变，减少硬件改造费用及改造工作量。•基本方法：将PLC看成一个继电器控制系统中的控制箱，PLC外部接线描述的是该控制箱的外部接线，梯形图是该控制箱的内部“线路图”，梯形图中的X，Y元件是控制箱与外部世界联系的“中间继电器”，分析时，将梯形图中X元件的触点想象成对应的外部输入器件的触点，Y元件的线圈想象成对应的外部负载的线圈；外部负载的线圈除了受PLC控制外，可能还受外部触点的控制。•某卧式镗床的继电器控制电路图；主轴电机是双速异步电动机，中间继电器ZZJ、ZFJ控制主轴电机的起动和停止，接触器ZZC，ZFC控制主轴电机的正反转，接触器1DSC，2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速，接触器ZDC用来短接串在定子回路的制动电阻。1JPK，2JPK和1ZPK，2ZPK是变速操纵盘上的限位开关，1HKK，2HKK是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关。•M200，M201，T0分别对应ZZJ，ZFJ，SJ。•注意事项：（1）遵守梯形图语言中的语法规定；（2）适当设置中间单元（3）尽量减少PLC的输入输出信号（4）异步电动机正反转的外部联锁电路（5）外部负载的额定电压（R，S输出模块最高只能驱动UN=220VAC的负载，若原系统KM线圈为380V，应改用220V的。）作业2、用定时器设计一个延时25min的延时电路。M100X0X3M100X1Y0Y0Y1X1X2Y1Y0X2X0Y0在x0起动右行左行第二次右行•画梯形图•LDX0•ORX1•ANIX2•ORM0•LDX3•ANDX4•ORM2•ORB•ORIM1•OUTY2•OUTM0•LDX0•ANDX1•MPS•ANDX2•OUTY0•MPP•ANDX3•OUTY1•LDX4•MPS•ANDX5•OUTY2•MRD•ANDX6•OUTY3•MPP•ANDX7•OUTY4Y0Y1Y2Y3Y4X0X1X2X3X4X5X6X7MPSMPPMPSMPPMRD4、常闭触点输入信号的处理•梯形图设计时，一般输入的开关量信号均由外部常开触点提供，•如图（a）控制电机启动、停止的按钮，如果将其常开触点接入PLC的输入端，则梯形图中触点类型与（a）完全一致。•但如图（b），按下SB2，其常闭触点断开，X1为OFF，则X1为常开触点断开，所以，设计时应如图（c），将X1常开触点与Y0线圈串联，（与常开触点输入时梯开图内继电器的习惯相反）•建议尽可能用常开触点作PLC的输入信号。