可編程控制系統(tǒng)集成及應用（初級）課件全套 第1-6章 電動機控制線路的裝調(diào)- PLC系統(tǒng)綜合應用

初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應用“可編程控制系統(tǒng)集成及應用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學習指南項目一電動機控制線路的裝調(diào)項目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調(diào)項目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項目四觸摸屏的應用與仿真2項目五G120變頻器的S7-1200控制項目六PLC系統(tǒng)綜合應用教學目標3知識目標1.熟練掌握低壓電器元件的選用依據(jù)。2.熟練識讀電動機控制線路的工作原理。3.熟悉電氣控制線路故障的常用分析方法。Knowledgeobjectives01.02.能力目標1.能根據(jù)電路圖完成電氣元件布置圖、接線圖。2.能按工藝要求完成電路的安裝，符合電工接線規(guī)范。3.能對所接電路進行檢查，并根據(jù)檢查結(jié)果進行判斷。4.能使用萬用表排除常見的電氣故障。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標1.具有從事電氣工作既精神飽滿又按規(guī)定操作的愛崗敬業(yè)精神。2.具有較強的求知欲，善于使用所學電氣技術解決生產(chǎn)實際問題。3.具有實事求是的科學態(tài)度，樂于通過親歷實踐檢驗技術方法。Literacyobjectives任務1.1電動機自鎖電路的安裝與調(diào)試Installationandcommissioningofmotorself-lockingcircuits1.2電動機星三角降壓啟動電路的安裝與檢修Installationandoverhaulofthemotorstartrianglebuckstartcircuit電動機自鎖電路的安裝與調(diào)試Installationandcommissioningofmotorself-lockingcircuits/01知識技能knowledge7電傷電傷是指電流的熱效應、化學效應和機械效應對人體外部器官造成的局部傷害，包括電弧引起的灼傷。電流長時間作用于人體，由其化學效應及機械效應在接觸電流的皮膚表面形成腫塊、電烙印及在電弧的高溫作用下熔化的金屬滲入人體皮膚表層，造成皮膚金屬化等。電傷是人體觸電事故中危害較輕的一種。電擊電擊，是指電流通過人體內(nèi)部器官，使其受到傷害。當電流作用于人體中樞神經(jīng)，使心臟和呼吸器官的正常功能受到破壞，血液循環(huán)減弱，人體發(fā)生抽搐、痙攣、失去知覺甚至假死，若救護不及時，則會造成死亡。1.人體觸電及其影響因素1.1.1電氣安全8項目成年男性成年女性感知電流/mA1.10.7擺脫電流/mA9~166~10致命電流/mA直流30~300，交流30左右直流30~200，交流<30危及生命的觸電持續(xù)時間/s10.7電流流經(jīng)路徑流經(jīng)人體胸腔，則心臟機能紊亂，流經(jīng)中樞神經(jīng)，則神經(jīng)中樞嚴重失調(diào)而造成死亡。人體健康狀況女性比男性對電流的敏感性高，承受能力為男性的2/3；小孩比成年人受電擊的傷害程度嚴重；過度疲勞，心情差的人比有思想準備的人受傷程度高；病人受害程度比健康人嚴重。電流頻率40~60Hz間的交流電對人體傷害最嚴重，直流電與較高頻率的交流電的危害性則小一些。人體電阻皮膚在干燥、潔凈、無破損的情況下電阻可達數(shù)十千歐，潮濕破損的皮膚可降至800Ω以下，通常為1kΩ~2kΩ。1.人體觸電及其影響因素電流對人體的傷害程度與電流的強弱、流經(jīng)的途徑、電流的頻率、觸電的持續(xù)時間、觸電者健康狀況及人體的電阻等因素有關。電流對人體的傷害1.1.1電氣安全9中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電中性點接地系統(tǒng)的單相觸電兩相觸電跨步電壓觸電直接觸電是人體任何部位直接觸及處于正常運行條件下的電氣設備的帶電部分而形成的觸電。它可分為單相觸電和兩相觸電。直接觸電間接觸電是人體電氣設備在故障情況下，使正常工作時本來不帶電的金屬外殼處于帶電狀態(tài)，當人體任何部位觸及帶電的設備外殼時所造成的觸電。間接觸電2.人體觸電方式1.1.1電氣安全10（1）工作前必須檢查工具、測量儀表和防護用具是否完好，作業(yè)中必須隨時做好工具、測量儀表和防護用具正確使用方法。（2）任何電氣設備未經(jīng)檢測證明確實沒有帶電時，一律視為帶電，不準用手觸摸、身體靠近和盲目操作。防護用具電氣設備外殼接地測量儀表不明確設備帶電情況時一律視為帶電維修結(jié)束須清點所帶的工具、零配件3.電工安全操作規(guī)范1.1.1電氣安全11（3）必須在電氣設備完全停止運行后，切斷電源、取下熔斷器或斷開斷路器，在明顯位置掛出“禁止合閘，有人工作”的警示牌，并在驗明設備不帶電后，方可進行電氣設備的搬移、拆卸和檢查修理。（4）每次維修結(jié)束時，必須清點所帶的工具、零配件，以防遺留在電氣設備內(nèi)部而造成事故。（5）禁止帶負載操作動力配電箱中的刀開關、斷路器等開關設備。3.電工安全操作規(guī)范1.1.1電氣安全12（6）熔斷器或斷路器的容量要與電氣設備、線路的容量相適應。（7）在拆除電氣線路或設備后，對可能繼續(xù)供電的裸露線頭必須用絕緣膠布包扎好。（8）電氣設備的外殼必須可靠地接地，接地線要符合國家標準。（9）電氣設備發(fā)生火災時，要立即設法切斷電源，并使用1211滅火器或CO2滅火器滅火，嚴禁使用水性泡沫滅火器滅火。3.電工安全操作規(guī)范1.1.1電氣安全13（1）發(fā)現(xiàn)有人觸電，用切斷電源、挑或拉開電源線等方式盡快斷開與觸電人接觸的導體，使觸電人脫離電源，這是減輕電傷害和實施救護的關鍵和首要工作。（2）當觸電者脫離電源后，應根據(jù)其臨床表現(xiàn)，實行人工呼吸或胸腔處施行心臟按壓法急救。按下圖所示進行動作要領四步法操作人工呼吸并進行胸外心臟按壓，兩者交互進行，以獲得救治效果。同時迅速撥打120，聯(lián)系專業(yè)醫(yī)護人員來現(xiàn)場搶救。a)清理口腔阻塞b)鼻孔朝天頭后仰c)貼嘴吹胸擴張d)放開嘴鼻好換氣4.觸電急救1.1.1電氣安全1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用14低壓斷路器也稱自動開關或自動空氣斷路器，是一種既能作開關用，又具有電路自動保護功能的低壓電器。圖示為2種典型低壓斷路器的外觀，即小型斷路器（a）和塑殼斷路器（b）。斷路器符號為QF。低壓斷路器三相低壓斷路器符號ab1.低壓斷路器的工作原理1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用15低壓斷路器的主觸點⑵有三對，串聯(lián)在被控制的三相主電路中。當手動按下手柄為“合”位置時，主觸點⑵保持在閉合狀態(tài)，鎖鍵⑶由搭鉤⑷鉤住。要使開關分斷時，按下手柄為“分”位置，搭鉤⑷被杠桿⑺頂開，主觸點⑵就被彈簧⑴拉開，電路被分斷。低壓斷路器的自動分斷是由過電流脫扣器⑹、雙金屬片⑿和欠電壓脫扣器⑾使搭鉤⑷被杠桿⑺頂開而完成的。過電流脫扣器⑹的線圈和主電路串聯(lián)，當電路工作正常時，所產(chǎn)生的電磁吸力不能將銜鐵吸合，只有當電路發(fā)生短路或產(chǎn)生很大的過電流時，電磁吸力才能將銜鐵吸合，從而撞擊杠桿⑺,頂開搭鉤⑷,使主觸點⑵斷開，最終將電路分斷。1.低壓斷路器的工作原理1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用16選用依據(jù)極數(shù)單極、二級、三級、四級Un和In低壓斷路器的額定工作電壓Un和額定電流In應分別不低于線路設備的正常額定工作電壓和工作電流或計算電流。Ir1所選斷路器的長延時脫扣器整定電流Ir1應大于或等于線路的計算負載電流。Ir2所選斷路器的瞬時或短延時脫扣器整定電流lr2應大于線路尖峰電流。短路通斷能力和短時耐受能力校驗低壓斷路器的額定短路分斷能力和額定短路接通能力應不低于其安裝位置上的預期短路電流。2.低壓斷路器的選用依據(jù)1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用17表1額定運行短路分斷能力（C型斷路器）表2額定運行短路分斷能力（D型斷路器）以DZ47-60小型斷路器為例，共有2種類型的斷路器，即照明配電系統(tǒng)C型和電動機的配電系統(tǒng)D型，兩種斷路器的額定運行短路分斷能力如表所示。2.低壓斷路器的選用依據(jù)1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用18熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護電器，廣泛應用于低壓配電系統(tǒng)和控制電路中，主要作為短路保護元件，也常作為單臺電氣設備的過載保護元件。3.熔斷器的選用依據(jù)1.1.2低壓斷路器和熔斷器的選用19（1）根據(jù)使用條件確定熔斷器的類型，如插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、封閉式熔斷器、快速熔斷器、自復熔斷器等。（2）選擇熔斷器的規(guī)格時，應首先選定熔體的規(guī)格，然后根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。（3）熔斷器的保護特性應與被保護對象的過載特性有良好的配合。（4）在配電系統(tǒng)中，各級熔斷器應相互匹配，一般上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大2～3倍；對于保護電動機的熔斷器，應注意電動機啟動電流的影響，熔斷器一般只作為電動機的短路保護，過載保護應采用熱繼電器。（5）熔斷器的額定電流應不小于熔體的額定電流；額定分斷能力應大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。3.熔斷器的選用依據(jù)20接觸器是電氣控制中重要的低壓電器，可以頻繁地接通或分斷交直流電路，并可實現(xiàn)遠距離控制。接觸器的主要控制對象是電動機，也可用于其它負載。接觸器1.1.3接觸器和中間繼電器的選用a）線圈b）主觸點c）常開輔助觸點d）常閉輔助觸點1.接觸器的工作原理211.1.3接觸器和中間繼電器的選用

在結(jié)構(gòu)示意中，動觸點和靜觸點組成了主觸點，用于接通或斷開主電路或大電流電路，主觸點容量較大，一般為三極；電磁部分包括靜鐵芯、線圈、銜鐵（即動鐵芯）；滅弧罩起著熄滅電弧的作用。

當線圈通電后，線圈電流在靜鐵芯中產(chǎn)生磁通，該磁通對銜鐵產(chǎn)生克服復位彈簧反力的電磁吸力，動鐵芯被吸合從而帶動觸點動作。觸點動作時，常閉觸點先斷開，常開觸點后閉合。

當線圈斷電或線圈中的電壓值降低到某一數(shù)值時(無論是正常控制還是欠電壓、失電壓故障，一般降至線圈額定電壓的85%)，鐵芯中的磁通下降，電磁吸力減小，當減小到不足以克服復位彈簧的反力時，銜鐵在復位彈簧的反力作用下復位，使主、輔觸點的常開觸點斷開，常閉觸點恢復閉合，這就是接觸器的欠壓、失壓保護功能。接觸器的工作原理2.接觸器的選用依據(jù)1.1.3接觸器和中間繼電器的選用22（1）一般沒有特殊要求的，均應采用空氣電磁式結(jié)構(gòu)。極數(shù)在三相電路一般為三極，單相系統(tǒng)中，則采用單極、雙極交流接觸器，但也采用由三極并聯(lián)的接觸器。（2）一般要求接觸器觸點額定工作電壓與觸點額定工作電流應與實際使用的主電路的參數(shù)相符，接觸器的額定值決不能低于實際使用值。線圈額定電壓應該符合控制電路電壓要求。（3）接觸器的輔助觸點用于控制輔助電路的通斷，其種類和數(shù)量可在一定范圍內(nèi)按用戶要求選用。同時要注意輔助觸點的通斷能力和其他額定參數(shù)。如觸點不夠，可以利用繼電器、輔助觸頭組等來擴展。2.接觸器的選用依據(jù)1.1.3接觸器和中間繼電器的選用23作用：在繼電保護與自動控制系統(tǒng)中，選用中間繼電器以增加觸點的數(shù)量及容量，即在控制電路中傳遞中間信號。應用：原理：中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，符號也相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。中間繼電器只能用于控制電路中，它一般是沒有主觸點的，用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多，但過載能力比較小。3.中間繼電器的選用依據(jù)1.1.3接觸器和中間繼電器的選用241)觸頭容量。觸頭的額定電壓及額定電流應大于控制線路所使用的額定電壓及控制線路的工作電流。2)觸頭的種類和數(shù)目應滿足控制線路的需要。3)電磁線圈的電壓等級應與控制線路電源電壓相等。4)應考慮繼電器使用過程中的操作頻率，需要充分考慮到繼電器動作時需要的吸合時間和釋放時間。5)應適合使用系統(tǒng)的工作制(長期、間斷、反復工作制)。3.中間繼電器的選用依據(jù)1.1.4熱電器的選用25熱繼電器的工作原理為：發(fā)熱元件接入電動機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。熱繼電器是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。符號為FR。1.工作原理1.1.4熱電器的選用26（1）熱繼電器類型選擇熱繼電器從結(jié)構(gòu)形式上可分為兩極式和三極式。三極式中又分為帶斷相保護和不帶斷相保護，主要應根據(jù)被保護電動機的定子接線情況選擇。（2）熱繼電器額定電流的選擇在正常的啟動電流和啟動時間、非頻繁啟動的場合，必須保證電動機的啟動不致使熱繼電器誤動。當電動機啟動電流為額定電流的6倍，啟動時間不超過6s，很少連續(xù)啟動的條件下時，一般可按電動機的額定電流來選擇熱繼電器。（3）熱元件整定電流選擇熱繼電器的脫扣值是根據(jù)電動機的過載特性設計的，不動作電流為1.05倍的額定電流，動作電流為1.2倍的額定電流。所以選熱繼電器時，只要熱繼電器的電流調(diào)節(jié)范圍可以滿足電動機的額定電流就可以了。2.選用依據(jù)任務實施assignment任務描述28a)主電路b)控制電路c)電動機銘牌如圖所示是為具有自鎖控制功能的電動機主電路、控制電路和電動機銘牌示意。其操作過程如下：按下啟動按鈕SB2，電動機M運轉(zhuǎn)；松開啟動按鈕SB2，電動機M保持運轉(zhuǎn)；只有按下停止按鈕SB1，電動機才能停止。任務描述任務要求1.熟悉安全用電的基本規(guī)范，學會防止低壓觸電的有效措施。2.能識別和使用電動機控制電路的低壓電器元器件。3.能識讀具有自鎖功能的電動機控制電路原理圖，明確電路中所用電器元件的作用。4.會根據(jù)原理圖繪制安裝接線圖，并按工藝要求完成安裝接線。5．能夠?qū)λ与娐愤M行檢測和通電試驗，并能用萬用表檢測電路和排除常見電氣故障。1.1.5識讀電動機電氣控制電路圖29a)主電路b)控制電路圖a）中三相電源的相線L1、L2和L3接在低壓斷路器QF上端。FU1是主電路的保護用熔斷器。準備啟動電動機時，首先合上斷路器QF，之后如果交流接觸器KM主觸點閉合，則電動機得電運行：接觸器主觸點斷開，電動機停止運行。接觸器觸點閉合與否，則與控制電路相關。圖b）中，F(xiàn)U2是控制電路熔斷器，SB1是停止按鈕，SB2是啟動按鈕，F(xiàn)R是熱繼電器的保護輸出觸點。按下SB2，交流接觸器KM的線圈得電，其主觸點閉合，電動機開始運行。同時接觸器的輔助觸點也閉合，它使接觸器線圈獲得持續(xù)的工作電源，接觸器的吸合狀態(tài)得以保持，該電路又稱自保電路或自鎖電路。1.識讀工作原理1.1.5識讀電動機電氣控制電路圖30a)主電路b)控制電路電動機運行中．若因各種原因出現(xiàn)過流或短路等異常情況，熱繼電器FR內(nèi)部的雙金屬片會因電流過大而熱變形，在一定時限內(nèi)使其保護觸點動作斷開，致使接觸器線圈失電，接觸器主觸點斷開，電動機停止運行，保護電動機不被過載燒壞。保護動作后，接觸器的輔助觸點斷開，電動機保持在停止狀態(tài)。電動機運行中如果按下SB1，同樣會停止運行，其動作過程與熱保護的動作過程相同。1.識讀工作原理1.1.5識讀電動機電氣控制電路圖31a)主電路b)控制電路2.流程法識讀電路1.1.6電動機自鎖電路的安裝32代號名稱型號單位數(shù)量備注M三相異步電動機Y112M-4臺1根據(jù)用戶實際配置電動機情況（圖1-所示）給出型號，這里選4KW。QF斷路器DZ47-603P20AD型個1選配電動機專用斷路器FU1熔斷器熔斷器座：RT28N323P熔斷體：RT28-3232A套132A/3P（需要充分考慮電動機啟動電流）FU2熔斷器熔斷器座：RT28N322P熔斷體：RT28-322A套12A/2PKM1/KM2交流接觸器CJX2-2510（線圈380VAC）個225A/線圈380VACSB1按鈕NP2-BA4322個1停止用，紅色，1常閉觸點SB2按鈕NP2-BA3311個1啟動用，綠色，1常開觸點FR熱繼電器NR2-25/Z9-13A個19-13A無端子排JX2-1015條415位端子無配線盤600×600×15mm個1網(wǎng)孔板或絕緣板，配置35mm導軌1.制作元器件清單1.1.6電動機自鎖電路的安裝33（1）電器元件的技術數(shù)據(jù)（如型號、規(guī)格、額定電壓、額定電流）應完整并符合要求，外觀無損傷。（2）接觸器的線圈電壓和電源電壓是否一致，電器元件的電磁機構(gòu)動作是否靈活，有無銜鐵卡阻等不正常現(xiàn)象，用萬用表檢測電磁線圈的通斷情況以及各觸頭的分合情況。對于電磁接觸器還需要進行通電測試，如右圖所示對AC380V線圈的接觸器進行電磁機構(gòu)檢查。低壓電器的檢驗要求2.檢驗相關低壓電器1.1.6電動機自鎖電路的安裝34（3）對熔斷器進行靜態(tài)測試，用萬用表確認是否導通。（4）用絕緣表對電動機的質(zhì)量進行常規(guī)檢查，包括每相繞組的通斷、相間絕緣、相對地絕緣是否符合要求。如圖所示的相對地絕緣測試為例，測試前先對搖表進行完好性測試，做一次開路和短路測試，正常后，搖表L端接繞組，E端接電機外殼，搖動搖表，保持勻速120r／min，1min后，讀取讀數(shù)，阻值不得低于0.5兆歐。低壓電器的檢驗要求2.檢驗相關低壓電器1.1.6電動機自鎖電路的安裝353.繪制電器元件布置圖1各電器代號應與有關電路圖和電器元件清單上所用列的元器件代號相同。2體積大的和較重的電器元件應該安裝在電氣安裝板下面，發(fā)熱元件應安裝在電氣安裝板的上面。3經(jīng)常要維護、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，圖中不需要標注尺寸。電器元件布置圖是表明電氣原理圖中所有電器元件、電器設備實際位置的電氣圖，它為電氣控制設備的制造、安裝提供必要的資料。1.1.6電動機自鎖電路的安裝36電氣接線圖是表明所有電器元件、電器設備聯(lián)接方式對電氣圖，它為電氣控制設備的安裝和檢修調(diào)試提供必要的資料。接線圖中，各電器元件的相對位置與實際安裝的相對位置一致，且所有部件都畫在一個按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制的虛線框中。各電器元件的接線端子都有與電氣原理圖中的相一致編號。安裝在電氣板內(nèi)外的電器元件之間需通過接線端子板連線。4.電氣接線圖1.1.6電動機自鎖電路的安裝375.電路安裝1.1.6電動機自鎖電路的安裝386.電路斷電檢查電流整定為10A0105核對接線及接線端子處是否正確。用萬用表檢查所接電路的通斷情況。030402檢查導線接點是否符合要求。檢查FU1和FU2熔斷器內(nèi)的熔斷體規(guī)格是否符合要求。調(diào)整好熱繼電器FR的整定電流。1.1.6電動機自鎖電路的安裝391.檢測進線電壓把L1、L2、L3三端接上電源，閉合開關QF,引入三相電源。如圖1-27所示，使用萬用表檢測進線電壓是否是380V左右。2.操作相應按鈕，觀察各個器件的動作情況通電調(diào)試步驟如下：

按下啟動按鈕SB2,接觸器KM的線圈通電，銜鐵吸合，主觸頭閉合，電動機接通電源直接啟動運轉(zhuǎn)。

松開SB2時，KM線圈仍可通過KM常開輔助觸頭繼續(xù)通電，從而保持電動機的連續(xù)運行。按下停止按鈕SB1時，KM線圈斷電釋放，電動機停止運行。7.通電調(diào)試及故障排除技能考核assessment考核任務41根據(jù)電動機自鎖電路的電氣圖，實現(xiàn)電氣元器件布置、安裝和調(diào)試。安裝接線在規(guī)定時間內(nèi)按工藝要求完成具有自鎖功能的電路的安裝接線，且通電試驗成功。01工藝要求安裝工藝應達到電工基本要求，線頭長短應適當且接觸良好。0203職業(yè)素養(yǎng)遵守電工安全規(guī)范，做到文明生產(chǎn)。電動機星三角降壓啟動電路的安裝與檢修Hazardidentificationinoperationandmaintenanceofphotovoltaicpowerstation/02知識技能knowledge1.2.1時間繼電器的選用44時間繼電器種類很多，常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等。它按工作方式分為通電延時時間繼電器和斷電延時時間繼電器，一般具有瞬時觸點和延時觸點這兩種觸點。1.時間繼電器的種類45空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼原理獲得延時的。它由電磁機構(gòu)、延時機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)三部分組成，延時機構(gòu)采用氣囊式阻尼器，電磁機構(gòu)可以是直流的，也可以是交流的。延時方式有通電延時和斷電延時兩種。俯視側(cè)視空氣阻尼式時間繼電器1.時間繼電器的種類1.2.1時間繼電器的選用46電子式時間繼電器是采用晶體管或單片機結(jié)合外圍電子線路構(gòu)成，下圖為一種利用RC電路電容充電原理作為延時環(huán)節(jié)的晶體管時間繼電器原理圖。電子式時間繼電器外觀如圖所示。電子式時間繼電器1.時間繼電器的種類1.2.1時間繼電器的選用47國產(chǎn)JSZ3系列事件繼電器的技術指標根據(jù)控制電路對延時觸頭的要求選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型。根據(jù)延時范圍和精度要求選擇時間繼電器類型。根據(jù)延時范圍和精度要求選擇時間繼電器類型。根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇時間繼電器的類型。1.2.1時間繼電器的選用2.選用依據(jù)481.2.2低壓電器元件圖形符號和文字符號491.2.2低壓電器元件圖形符號和文字符號1.2.3電氣控制線路故障檢修50自然故障自然故障是由于電氣設備在運行時過載、振動、銹蝕、金屬屑和油污侵入、散熱條件惡化等原因，造成電氣絕緣下降、觸點熔焊、電路接點接觸不良，甚至發(fā)生接地或短路而形成的。人為故障人為故障是由于在安裝控制線路時布線接線錯誤，在維修電氣故障時沒有找到真正原因或者修理操作不當，不合理地更換元器件或改動線路而形成的。一旦線路發(fā)生故障，輕者會使電氣設備不能工作，影響生產(chǎn)；重者會造成人身、設備傷害事故。故障分類電氣控制線路的故障一般可分為自然故障和人為故障兩大類。1.故障檢修一般步驟1.2.3電氣控制線路故障檢修51根據(jù)電氣原理圖，分析發(fā)生故障的可能原因，大概確定故障發(fā)生的可能部位或回路。2確認故障現(xiàn)象的發(fā)生，并分清本故障是屬于電氣故障還是機械故障。1通過一定的技術、方法、經(jīng)驗和技巧找出故障點。3排除故障后通電運行試驗。ere41.故障檢修一般步驟52調(diào)查研究法調(diào)查研究法就是通過“看”、“聽”、"聞”、“摸”、“問”，了解明顯的故障現(xiàn)象；通過走訪操作人員，了解故障發(fā)生的原因；通過詢問他人或查閱資料，幫助查找故障點的一種常用方法。試驗法試驗法是在不損傷電氣和機械設備的條件下，以通電試驗來查找故障的一種方法。邏輯分析法邏輯分析法是根據(jù)電氣控制線路工作原理、控制環(huán)節(jié)的動作程序以及它們之間的聯(lián)系，結(jié)合故障現(xiàn)象進行故障分析的一種方法。測量法測量法是利用校驗燈、試電筆、萬用表、蜂鳴器、示波器等對線路進行帶電或斷電測量的一種方法。1.2.3電氣控制線路故障檢修2.電氣控制線路故障的常用分析方法左圖為順序啟動逆序停止控制線路原理圖（設電路只有一處故障）。53按下啟動按鈕SB2時，M1電動機不能啟動，故障是在從“FU2熔斷器→1號線→FR1常閉觸頭→2號線→FR2常閉觸頭→3號線→SB1常閉觸頭→4號線→SB2常開觸頭→5號線→KM1線圈→9號線”的路徑中。3.電阻法檢查電氣故障實例1.2.3電氣控制線路故障檢修順序啟動逆序停止控制線路原理圖543.電阻法檢查電氣故障實例1.2.3電氣控制線路故障檢修順序啟動逆序停止控制線路原理圖（1）檢查并排除電路故障過程把萬用表調(diào)到合適的擋位，并進行電氣調(diào)零。這里選擇×10或×100電阻檔。利用二分法分段排除故障。①萬用表一支表棒搭在1號線FU2接線樁，另一只表棒搭在4號線SB1接線樁，此時，萬用表指向零位，表明故障不在兩表棒間的電路路徑。如果兩表棒之間有線圈，無故障時電阻值為線圈直流電阻值。②再用萬用表檢查另一半電路。萬用表一支表棒搭在9號線FU2接線樁，另一只表棒搭在5號線SB2接線樁，此時萬用表電阻應為幾KΩ，說明故障在SB1—SB2的4號線，用萬用表測量SB1-SB2的4號線電阻為無窮大，故障判斷正確。然后用短接線連接4號線排除故障。553.電阻法檢查電氣故障實例1.2.3電氣控制線路故障檢修順序啟動逆序停止控制線路原理圖（2）排除故障后復查調(diào)試前先用萬用表初步檢查控制電路的正確性，即將萬用表的×10或×100電阻檔，搭在控制回路熔斷器FU2的9號線與1號線之間，按下啟動按鈕SB2，電阻應為幾kΩ；在主電路不通電情況下模擬KM1通電吸合狀態(tài)，手動使KM1、KM2同時通電吸合狀態(tài)，電阻也為幾KΩ，則電路功能正常。完成上述步驟后，即可通電調(diào)試。5601注意檢電，必須檢查有金屬外殼的元器件外殼是否漏電。02電阻法必須在斷電時使用，萬用表不能在通電狀態(tài)測電阻：03在排除故障時，通常以接觸器、繼電器的得電與否來判斷故障在主電路還是控制電路。注意事項3.電阻法檢查電氣故障實例1.2.3電氣控制線路故障檢修任務實施assignment任務描述58如圖所示為電動機星三角降壓啟動電路示意。它是指在電動機在啟動的時候，把定子繞組接成星形，以降低電動機的啟動電壓、限制啟動電流，待電動機啟動延時一定時間后，再把電動機的繞組變成三角形，使電動機在全壓下運行。這里選用電動機仍為任務1中的Y112M-4型，延時時間設定為6s。任務描述任務要求1.能識讀具有電路原理圖，明確電路中所用電器元件的作用。2.會根據(jù)原理圖繪制安裝接線圖，并按工藝要求完成安裝接線。3.能夠?qū)λ与娐愤M行檢測和通電試驗，并能用萬用表檢測電路和排除常見電氣故障。a)主電路b)控制電路1.2.4識讀電動機星三角降壓啟動電路圖591.主電路的工作過程O1閉合QF，當KM1、KM3主觸點閉合時，電動機定子繞組接成星形降壓啟動；O2當KM1、KM2主觸點閉合時，電動機定子繞組接成三角形全壓運行。1.2.4識讀電動機星三角降壓啟動電路圖60注：右上標+表示得電，右上標-表示失電。2.控制電路的工作過程61代號名稱型號單位數(shù)量備注M三相異步電動機Y112M-4臺1根據(jù)用戶實際配置電動機情況（圖1-所示）給出型號，這里選4KW。QF斷路器DZ47-603P20AD型個1選配電動機專用斷路器FU1熔斷器熔斷器座：RT28N323P熔斷體：RT28-3232A套132A/3P（需要充分考慮電動機啟動電流）FU2熔斷器熔斷器座：RT28N322P熔斷體：RT28-322A套12A/2PKM1/KM2交流接觸器CJX2-2510（線圈380VAC）個225A/線圈380VACKM3星型接觸器CJX2-1810（線圈380VAC）個110A/線圈380VACKT時間繼電器JSZ3A-A型通電延時時間繼電器個1設定時間為6sSB1按鈕NP2-BA4322個1停止用，紅色，1常閉觸點SB2按鈕NP2-BA3311個1啟動用，綠色，1常開觸點FR熱繼電器NR2-25/Z9-13A個19-13A無端子排JX2-1015條415位端子無配線盤600×600×15mm個1網(wǎng)孔板或絕緣板，配置35mm導軌1.2.5電動機星三角降壓啟動電路安裝接線與調(diào)試1.制作元器件清單62安裝接線圖1.2.5電動機星三角降壓啟動電路安裝接線與調(diào)試2.電路安裝接線63（1）檢查時間繼電器的線圈、觸點、時間設定如圖所示，根據(jù)設定時間為6s需要設定繼電器右下角的跳線2和3，即30s，然后用旋鈕調(diào)整至6s。02.時間設定根據(jù)圖所示的JSZ3A-A型時間繼電器的接線示意，線圈為2和7，1、3、4和5、6、8為2組觸點。01.檢查線圈、觸點3.電路檢查1.2.5電動機星三角降壓啟動電路安裝接線與調(diào)試64（2）檢查主電路和控制電路接線電路全部安裝完畢后，用萬用表電阻檔進行檢查主電路和控制電路接線是否正確。對主電路進行檢查時，電源線L1、L2和L3先不要通電，合上QF，用手下壓接觸器銜鐵的方式來代替接觸器得電吸合的情況進行檢查，之后測量每一相電路的阻值，檢查是否存在開路現(xiàn)象。

對控制電路檢查時，可斷開主電路，并用表棒分別搭在FU2的兩個出線端上（V12和W12），此時讀數(shù)應該是無窮大。按下啟動按鈕SB1，讀數(shù)應該是接觸器KM1、KM3和時間繼電器KT三個線圈電阻值的并聯(lián)；用手按下KM1的銜鐵，使KM1的常開觸點閉合，讀數(shù)也應為接觸器KM1、KM3和時間繼電器KT三個線圈電阻值的并聯(lián)。同時按下KM1和KM2的銜鐵，萬用表讀數(shù)應為接觸器KM1和KM2的兩個線圈電阻值的并聯(lián)。1.2.5電動機星三角降壓啟動電路安裝接線與調(diào)試3.電路檢查65把L1、L2和L3三端接上電源，合上QF，按下SB2，KM1、KM3和KT線圈得電，電動機降壓啟動；延時時間6s到了之后，KM3斷開，KM2線圈得電自鎖，電動機為三角形接法，即全壓運行。按下停止按鈕SB1，KM1和KM2線圈斷電，電動機停止。通電前再次確認熔斷器規(guī)格、時間繼電器的設定值、熱繼電器的整定值是否符合要求。通電調(diào)試4.通電調(diào)試1.2.5電動機星三角降壓啟動電路安裝接線與調(diào)試1.2.6電動機星三角啟動電路常見故障檢修66按啟動按鈕接觸器沒動作（斷路器閉合的前提下）1、查看電壓表，電源指示燈是否工作，判定電源是否有問題。2、測量啟動按鈕按下是否通路或接觸不良，必要時更換或拆開清理觸點。3、如有熱繼電器，檢查是否涉及過載后未復位。測量熱繼電器的常閉觸點在復位狀態(tài)是否通路。必要時換掉熱繼電器或拆開清理觸點。4、檢查KM2的電磁線圈是否損壞，必要時進行更換。5、查找控制回路線是否有燒斷、虛接或機械損壞。啟動按鈕按下后電機運行，松開電機停止1、測量停止按鈕常閉端在連續(xù)按幾下時是否通路，必要時進行更換或拆開清理觸點。2、KM2常開端觸點閉合狀態(tài)是否通路，必要時更換或拆開清理觸點，有條件加輔助觸點的可以外加輔助觸點。3、KM2啟動按下時是否跳動厲害，如KM2的電磁銜鐵夾層處灰塵過多，跳動導致常開觸點無法閉合，必要時更換或拆開清理。1.2.6電動機星三角啟動電路常見故障檢修67二次啟動跳不起來1、查看時間繼電器二次啟動輸出是否正常。2、KM1常閉觸點是否通路。3、KM3接觸器，主觸點是否燒壞。4、延時時間是否設置太短，電機負荷過重。啟動按鈕按下后接觸器動作，電機不轉(zhuǎn)。1、主回路問題，接觸器主觸點，電機電源線是否有斷開的。2、KM1接觸器沒吸合，查看時間繼電器是否正常工作。3、KM1線圈是否燒壞。4、KM3的常閉觸點是否通路。5、電機卡死。技能考核assessment考核任務69根據(jù)電動機星三角降壓啟動電路的電氣圖，實現(xiàn)電路安裝、調(diào)試和故障檢修。安裝接線在規(guī)定時間內(nèi)按工藝要求完成具有星三角降壓啟動功能的電路的安裝接線，且通電試驗成功。01故障檢修能根據(jù)電路故障現(xiàn)象進行檢修，并列出故障原因。0203職業(yè)素養(yǎng)遵守電工安全規(guī)范，做到文明生產(chǎn)。思考與練習Thinkingandpracticing/71習題習題1.1圖所示為電動機正反轉(zhuǎn)控制的主電路和控制電路，完成以下任務：1.能識別和使用電動機控制電路的低壓電器元器件。2.能識讀電動機控制電路原理圖，明確電路中所用電器元件的作用。3.會根據(jù)原理圖繪制安裝接線圖和布置圖，并按工藝要求完成安裝接線。4．能夠?qū)λ与娐愤M行檢測和通電試驗，并能用萬用表檢測電路和排除常見電氣故障。72習題習題1.2電動機限位控制線路如圖所示。圖中SQ1-SQ4為行程開關，又稱限位開關，它裝在預定的位置上，當運動部件移動到此位置時，裝在部件上的撞塊壓下行程開關，使其常閉觸頭斷開，控制回路被切斷，電動機停止轉(zhuǎn)動。要求完成以下任務：1.識別和使用電動機控制電路的低壓電器元器件。2.識讀電動機控制電路原理圖，明確電路中所用電器元件的作用。3.根據(jù)原理圖繪制安裝接線圖和布置圖，并按工藝要求完成安裝接線。4.對所接電路進行檢測和通電試驗，并能用萬用表檢測電路和排除常見電氣故障。a）工藝示意b）主電路c）控制電路73本章主要通過電動機自鎖電路的安裝與調(diào)試、電動機星三角降壓啟動電路的安裝與檢修兩個任務闡明了電氣從業(yè)人員應具備的電動機控制線路的裝調(diào)的技能。知識總結(jié)電動機控制線路的裝調(diào)感謝觀看

THANKYOUFORYOURTIME可編程控制系統(tǒng)集成及應用（初級）“可編程控制系統(tǒng)集成及應用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應用“可編程控制系統(tǒng)集成及應用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學習指南76項目一電動機控制線路的裝調(diào)項目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調(diào)項目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項目四觸摸屏的應用與仿真項目五G120變頻器的S7-1200控制項目六PLC系統(tǒng)綜合應用教學目標77知識目標1.熟悉PLC的定義、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部連接方式。2.熟悉S7-1200PLC系統(tǒng)構(gòu)成以及擴展模塊的連接方式。3.了解S7-1200PLC存儲器的概念、分類、作用。4.掌握自鎖和互鎖兩種梯形圖程序編寫方法。Knowledgeobjectives01.02.能力目標1.能繪制S7-1200PLC的燈控制或電動機控制線路圖。2.能根據(jù)圖紙進行S7-1200PLC的控制系統(tǒng)。3.能使用博途軟件進行S7-1200PLC進行硬件組態(tài)和梯形圖編輯。4.能使用博途軟件進行程序下載、監(jiān)控與調(diào)試。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標1.具有現(xiàn)代制造業(yè)高技能人才后備軍的責任感。對從事PLC應用工作充滿熱情。有較強的求知欲，樂于、善于使用所學PLC技術解決生產(chǎn)實際問題。LiteracyobjectivesContents2.1

PLC控制指示燈亮滅ThePLCcontrolstheonandoffoftheLEDs2.2

PLC控制三相電動機正反轉(zhuǎn)ThePLCcontrolstheforwardandreverseofthethree-phasemotorPLC控制指示燈亮滅ThePLCcontrolstheonandoffoftheLEDs/01知識技能knowledge81PLC又稱可編程邏輯控制器，它是以微處理器、嵌入式芯片為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)的主要控制手段和重要的基礎設備之一，也是智能制造的一個核心基礎。PLCProgrammableLogicController1.PLC的概念2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成82國際電工委員會IEC對PLC作了如下的定義：“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)境下應用而設計。它可采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程?！?.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成1.PLC的概念83PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：CPU相當于PLC的大腦，通常采用微處理器或嵌入式芯片，PLC通過它接收外部指令并發(fā)送指令；輸入和輸出光耦器件以光為媒介傳輸電信號，對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，從而實現(xiàn)工業(yè)控制現(xiàn)場與PLC主機的電氣隔離，提高抗干擾性；通訊口目的是將PLC與組態(tài)計算機、觸摸屏或上位機等進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，圖中所示為串口，也可以采用以太網(wǎng)口；運行開關可將PLC強制停機或通過該開關進行PLC復位，也有PLC取消了硬件開關，而采用軟運行開關。2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成1.PLC的概念84以PLC控制電動機為例，PLC的輸入信號模塊外接按鈕等信號，輸出信號模塊外接電動機接觸器，通過CPU中的梯形圖指令集合進行連接，執(zhí)行邏輯運算、順序控制等，從而實現(xiàn)電動機的啟?？刂?。PLC的外部連接1.PLC的概念2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成85S7-1200PLC具有外觀輕巧、速度敏捷、標準化程度高等特點，同時借助PROFINET網(wǎng)絡通訊，可以構(gòu)成復雜多變的電氣控制系統(tǒng)。西門子S7-1200PLC包括CPU、電源、輸入信號處理回路、輸出信號處理回路、存儲區(qū)、RJ45端口和擴展模塊接口等。該型PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，運行開關為軟運行開關、通訊口采用以太網(wǎng)端口（即RJ45端口）。S7-1200PLC的本質(zhì)為一臺微型計算機。2.S7-1200PLC構(gòu)成2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成86為了匹配不同輸入輸出點數(shù)以及不同運行功能的控制系統(tǒng)，西門子公司推出了不同的主機模塊，并以CPU作為前綴，如CPU1211C、CPU1212C、CPU1212FC、CPU1214C、CPU1214FC、CPU1215C、CPU1215FC、CPU1217C等。3.不同型號的S7-1200PLC模塊2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成873.不同型號的S7-1200PLC模塊2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成883.不同型號的S7-1200PLC模塊2.1.1S7-1200PLC的基本構(gòu)成89S7-1200PLC系統(tǒng)構(gòu)成除了CPU模塊之外，還包括SM信號模塊、CM通訊模塊、電源模塊、以太網(wǎng)交換機、其他附件等。2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊1.S7-1200PLC系統(tǒng)構(gòu)成90僅為CPU提供幾個附加的I/O點，SB安裝在CPU的前端信號板(SB)為CPU提供附加的通訊端口（RS232或RS485），這些模塊連接在CPU左側(cè)通訊模塊(CM)提供附加的數(shù)字或模擬I/O點，這些模塊連接在CPU右側(cè)信號模塊(SM)2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊1.S7-1200PLC系統(tǒng)構(gòu)成91模塊類型擴展說明信號模塊（SM）8和16點DC和繼電器型（8I、16I、8Q、16Q、8I/8Q）模擬量（4AI、8AI、4AI/4AQ、2AQ、4AQ）16I/16Q繼電器型（16I/16Q）通訊模塊（CM）CM1241RS232和CM1241RS485常見S7-1200PLC的擴展模塊類型，其中I為數(shù)字量輸入、Q為數(shù)字量輸出、AI為模擬量輸入、AQ為模擬量輸出，這些字符前的數(shù)字代表數(shù)量，如16I表示16個數(shù)字量輸入、4AQ表示4個模擬量輸出；CM1241RS232則表示通訊模塊類型為RS232、CM1241RS485則表示通訊模塊類型為RS485。常見S7-1200PLC的擴展模塊類型1.S7-1200PLC系統(tǒng)構(gòu)成2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊92信號模塊用于擴展PLC的輸入和輸出點數(shù)，可以使CPU增加附加功能。信號模塊連接在CPU模塊右側(cè)2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊2.信號模塊SM93如圖所示，SB連接在CPU的前端，給CPU模塊增加I/O，它的特點是價格低，對于擴展點數(shù)少的系統(tǒng)來說，是很好的選擇。每一個CPU模塊都可以添加一個具有數(shù)字量或模擬量I/O的SB。SignalBoard2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊3.信號板SB94通訊模塊安裝在CPU模塊的左側(cè)，用于彌補CPU模塊只有以太網(wǎng)通訊口的不足，比如RS232、RS485、MODBUS通訊等。2.1.2S7-1200PLC的常見擴展模塊4.通訊模塊CM95PLC最常用的編程語言是梯形圖，它是最接近繼電器、線圈等電氣元件實體的符號編程方法，梯形圖具有簡單明了的特點。從自鎖電路電氣圖轉(zhuǎn)化為梯形圖的編程示意如右圖所示。輸入位元件輸出位元件SB1I0.0KM1Q0.0SB2I0.1

自鎖電路位元件定義1.梯形圖編程與位元件2.1.3梯形圖編程、位元件與尋址方式96左邊是電源線，經(jīng)過I0.0按鈕常開觸點，再經(jīng)過I0.1按鈕常閉觸點，最后輸出線圈Q0.0為ON；此時，Q0.0的觸點也接通，即使I0.0按鈕復原時，Q0.0的線圈仍舊為ON；當I0.1按鈕動作時，常閉觸點斷開，線圈Q0.0為OFF。梯形圖講解2.1.3梯形圖編程、位元件與尋址方式1.梯形圖編程與位元件97圖2-1停止按鈕觸點接線為常閉時的梯形圖圖2-2停止按鈕觸點接線為常開時的梯形圖需要注意的是，停止按鈕SB2的接線方式跟梯形圖的常開常閉表達容易產(chǎn)生歧義。當SB2常開觸點接入到PLC為時，梯形圖中表達式為常閉，即圖2-1的表達式是正確的；當SB2常閉觸點接入到PLC為時，梯形圖中表達式為常開，即圖2-2的表達式是錯誤，需要更改為圖2-2所示的梯形圖。注意事項2.1.3梯形圖編程、位元件與尋址方式1.梯形圖編程與位元件98PLC元件種類功能說明符號表示輸入繼電器輸入繼電器是PLC與外部輸入點（用來與外部輸入開關連接并接受外部輸入信號的端子）對應的內(nèi)部存儲器儲存基本單元。它由外部送來的輸入信號驅(qū)動，使它為0或1。用程序設計的方法不能改變輸入繼電器的狀態(tài)，即不能對輸入繼電器對應的基本單元改寫。它的接點（常開或常閉接點）可無限制地多次使用。%I0.0,%I0.1,…%I0.7,%I1.0,%I1.1,…，元件符號以I表示，順序以8進制編號。輸出繼電器輸出繼電器是PLC與外部輸出點（用來與外部負載作連接）對應的內(nèi)部存儲器儲存基本單元。它可以由輸入繼電器接點、內(nèi)部其它裝置的接點以及它自身的接點驅(qū)動。它使用一個常開接點接通外部負載，其接點也像輸入接點一樣可無限制地多次使用。%Q0.0,%Q0.1,…%Q0.7,%Q1.0,%Q1.1,…，元件符號以Q表示，順序以8進制編號。內(nèi)部輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器與外部沒有直接聯(lián)系，它是PLC內(nèi)部的一種輔助繼電器,其功能與電氣控制電路中的輔助（中間）繼電器一樣,每個輔助繼電器也對應著內(nèi)存的一基本單元，它可由輸入繼電器接點、輸出繼電器接點以及其它內(nèi)部裝置的接點驅(qū)動，它自己的接點也可以無限制地多次使用。M也是8進制，如%M0.0,%M0.1,…%M0.7,%M1.0,%M1.1,…等。2.1.3梯形圖編程、位元件與尋址方式2.三種位元件的種類、功能與符號9901字節(jié)根據(jù)計算機原理，8位二進制數(shù)組成1個字節(jié)，即Byte，如%MB100是由%M100.0到%M100.7共8位的狀態(tài)構(gòu)成的02字和雙字同理，可以由2個字節(jié)構(gòu)成1個字，由2個字構(gòu)成1個雙字。按照西門子的命名規(guī)范，以起始字節(jié)的地址作為字、雙字的地址，起始字節(jié)為最高位的字節(jié)。圖b）所示是%MW100（字）和%MD100（雙字）的尋址方式。尋址方式：按字節(jié)尋址、按字尋址、按雙字尋址。a）b）2.1.3梯形圖編程、位元件與尋址方式2.三種位元件的種類、功能與符號任務實施assignment任務描述101如圖所示是PLC控制指示燈亮滅的示意圖，這里PLC選用西門子S7-1200CPU1215CDC/DC/DC，啟動按鈕和停止按鈕的按鈕盒接入到PLC的輸入端，指示燈則接入到PLC的輸出端。任務描述任務要求1.實現(xiàn)控制目標，即當啟動按鈕按下后，指示燈亮；停止按鈕按下后，指示燈滅。2.正確繪制PLC控制的電氣接線，并完成線路裝接后上電。3.完成PLC的硬件配置和軟件編程，并下載到PLC，最后經(jīng)調(diào)試后實現(xiàn)指示燈亮滅?？刂剖疽鈭D2.1.4PLC控制電路接線102

PLC元件電氣元件符號/名稱輸入I0.0SB1/停止按鈕（NC）I0.1SB2/啟動按鈕（NO）輸出Q0.0HL1/指示燈本任務的PLC控制系統(tǒng)圖如下，即輸入部分外接常閉停止按鈕（I0.0）、常開啟動按鈕（I0.1），輸出部分外接指示燈（Q0.0），PLC程序為自鎖（自保持）電路的梯形圖程序。本任務用到2個輸入、1個輸出，選用的PLC為西門子CPU1215CDC/DC/DC具有14個輸入和10個輸出的數(shù)字量端口，符合要求。I/O分配表和控制系統(tǒng)圖選型2.1.4PLC控制電路接線103CPU1215CDC/DC/DC的進線電源部分為24VDC，輸入部分可以采取公共點1M接0V（即M端子）的漏型接法，輸出部分采用24VDC指示燈，電氣原理圖如右所示，具體電氣接線如下圖所示。電氣圖2.1.5PLC項目新建104進入博途軟件后，選擇“啟動→創(chuàng)建新項目”后，然后輸入項目名稱（如本任務的“任務2.1”），并點擊圖符輸入路徑，然后點擊“創(chuàng)建”按鈕。S7-1200使用博途軟件進行項目新建，包括編輯、編譯、調(diào)試、模擬仿真01創(chuàng)建新項目1.在博圖軟件中創(chuàng)建新項目2.1.5PLC項目新建105創(chuàng)建完新項目名稱后，就會看到“新手上路”提示。它包含了創(chuàng)建完整項目所必須的“組態(tài)設備”、“創(chuàng)建PLC程序”、“組態(tài)工藝對象”、“參數(shù)設置驅(qū)動”、“組態(tài)HMI畫面”、“打開項目視圖”等步驟。這里選擇“組態(tài)設備”。組態(tài)設備02新手上路1.在博圖軟件中創(chuàng)建新項目2.1.5PLC項目新建10603博圖提供了控制器、HMI、PC系統(tǒng)、驅(qū)動等設備，添加新設備窗口中選擇“控制器→SIMATICS7-1200→CPU1215CDC/DC/DC→6ES7215-1AG40-0XB0”，并選擇實際的CPU版本，比如V4.4。版本選擇添加新設備1.在博圖軟件中創(chuàng)建新項目2.1.5PLC項目新建107點擊“添加”按鈕后，就會出現(xiàn)右圖所示的完整設備視圖，它包括菜單欄、符號欄、項目樹、詳細視圖、設備視圖、網(wǎng)絡視圖、拓撲視圖、硬件目錄窗口、屬性窗口等。04完整設備視圖1.在博圖軟件中創(chuàng)建新項目05在設備視圖中，點擊CPU模塊，按右鍵就會出現(xiàn)很多選項，這里選擇“屬性”。$CPU模塊的選項2.1.5PLC項目新建1082.硬件配置2.1.5PLC項目新建109CPU的屬性內(nèi)容非常豐富，包括常規(guī)、PROFINET接口、DI14/DQ10等。06CPU的常規(guī)2.硬件配置2.1.5PLC項目新建110如圖所示是該PLCPROFINET接口的IP地址與其它參數(shù)，這里選擇默認值192.168.0.1。PROFINET接口屬性072.硬件配置2.1.5PLC項目新建111S7-1200提供了自由地址的功能，它可以對I/O地址進行起始地址的自由選擇，如0-1022均可以（因為最多輸入地址是到I1023.7，而本機輸入點數(shù)占據(jù)了2個字節(jié)，因此到1022為止）。I/O地址082.硬件配置2.1.5PLC項目新建112在項目樹中找到“任務2.1→PLC_1[CPU1215CDC/DC/DC]→程序塊→Main[OB1]”，就是梯形圖編程的地方。09Main空程序塊2.梯形圖編程2.1.5PLC項目新建11310程序段1出現(xiàn)符號，表示該程序段處于語法錯誤狀態(tài)，表示尚未完成編輯過程Tip2.梯形圖編程2.1.5PLC項目新建114打開分支嵌套閉合完成后的梯形圖完成后的梯形圖符號已經(jīng)消失，表示完成了編輯過程。從這里可以看到，變量名稱自動變成“Tag_1”、“Tag_2”、“Tag_3”，其中Tag表示標簽的意思，這樣用序號表示的變量編碼顯然不利于程序的分析和閱讀，因此需要對該變量名進行重新定義。112.梯形圖編程2.1.5PLC項目新建11512修改完成后，再次返回到Main程序，就會看到相關變量名稱已經(jīng)替換，閱讀起來非常方便。從項目樹中，找到“任務2.1→PLC_1[CPU1215CDC/DC/DC]→PLC變量→顯示所有變量”點擊進去后會找到這3個變量名，進行修改。a)b)c)需要注意的是：變量定義也可以在程序編輯前完成，這樣編輯的時候，可以直接在<??.?>中進行選擇變量，而無需直接輸入，這個根據(jù)用戶編輯習慣而定。2.梯形圖編程要將電腦上博途軟件的PLC硬件配置和梯形圖程序下載到S7-1200PLC去，一方面要通過網(wǎng)線進行相連，同時還需要進行進行IP地址和子網(wǎng)掩碼的通訊設置。01每個設備也都必須具有一個Internet協(xié)議(IP)地址。該地址使設備可以在更加復雜的路由網(wǎng)絡中傳送數(shù)據(jù)。每個IP地址分為四段，每段占8位，并以“.”分十進制格式表示（例如，192.168.0.100）。IP地址的第一部分用于表示網(wǎng)絡ID，地址的第二部分表示主機ID。02子網(wǎng)是已連接的網(wǎng)絡設備的邏輯分組。在局域網(wǎng)(LAN)中，子網(wǎng)中的節(jié)點往往彼此之間的物理位置相對接近。掩碼（稱為子網(wǎng)掩碼或網(wǎng)絡掩碼）定義IP子網(wǎng)的邊界。子網(wǎng)掩碼255.255.255.0通常適用于小型本地網(wǎng)絡。這就意味著此網(wǎng)絡中的所有IP地址的前3位應該是相同的，該網(wǎng)絡中的各個設備由最后一個數(shù)來標識。2.1.6以太網(wǎng)通訊設置116IP地址子網(wǎng)掩碼117修改PC機的以太網(wǎng)屬性：選擇Internet協(xié)議版本4屬性，進行IP地址和子網(wǎng)掩碼的設置，這里選擇192.168.0.100和255.255.255.0。IP地址和子網(wǎng)掩碼設置2.1.6以太網(wǎng)通訊設置1181完成上述步驟之后，可以進行ipconfig的命令，確認是否已經(jīng)成功設置本機IP地址192.168.0.100；也可以進行ping指令，來確認是否與以太網(wǎng)上的其他地址正常通訊，如ping192.168.0.1就是確認在同一網(wǎng)絡上是否存在192.168.0.1的以太網(wǎng)設備。2.1.6以太網(wǎng)通訊設置1192.1.7PLC程序下載與監(jiān)控在編輯階段只是完成了梯形圖語法的輸入驗證，但是要完成程序的可行性還必須執(zhí)行“編譯”命令。選擇項目樹中的“PLC_1[CPU1215CDC/DC/DC]”，按右鍵彈出菜單，選擇編譯命令。編譯compile1.編譯與下載與調(diào)試1202.1.7PLC程序下載與監(jiān)控下載之前，還需要確保PC跟PLC在“192.168.0.*”同一個頻段內(nèi)，但不能重復（本任務中PLC地址為192.168.0.1）。選擇項目樹中的“PLC_1[CPU1215CDC/DC/DC]”，按右鍵彈出菜單，選擇下載到設備命令。也可以不選擇編譯直接選擇下載命令，博途軟件會自動先執(zhí)行編譯命令。下載到設備1.編譯與下載與調(diào)試1212.1.7PLC程序下載與監(jiān)控在“選擇目標設備”時，有3個選項，即顯示地址相同的設備、顯示所有兼容的設備、顯示可訪問的設備。需要注意的是，第一次聯(lián)機時，存在PLC的IP地址與PC的IP地址不在同一個頻段、PLC的CPU第一次使用無IP地址等情況，因此，需要在“選擇設備目標”時，不能選擇“顯示地址相同的設備”，而是“顯示所有兼容的設備”。1.編譯與下載與調(diào)試122第一次使用的CPU聯(lián)機情況，其接口類型為ISO，訪問地址是MAC地址，此時可以連接該CPU，等下載結(jié)束后，再次聯(lián)機，就會出現(xiàn)正常聯(lián)機情況。點擊“開始搜索”，就會出現(xiàn)第一次使用PLC和已經(jīng)配置IP地址的PLC兩種情況下的搜索情況。第一次使用的PLC已經(jīng)配置IP的PLC1.編譯與下載與調(diào)試2.1.7PLC程序下載與監(jiān)控123下載預覽1.編譯與下載與調(diào)試2.1.7PLC程序下載與監(jiān)控124圖標欄中的進入程序塊的在線監(jiān)控，用綠色實線表示接通、藍色虛線表示斷開。初始狀態(tài)時，常閉停止按鈕接通、常開啟動按鈕不接通，此時指示燈不亮，如圖a）當按下啟動按鈕，I0.1為ON，指示燈Q0.0馬上接通，如圖b）當啟動按鈕復原時，I0.1為OFF，指示燈Q0.0由于構(gòu)成自鎖電路進入信號自保持階段，仍舊為ON，如圖c）當停止按鈕復原時，就到了圖a）狀態(tài)。當按下停止按鈕，I0.0為OFF，指示燈Q0.0為OFF，如圖d）2.程序調(diào)試2.1.7PLC程序下載與監(jiān)控125除了在線程序塊監(jiān)控之外，還可以進行PLC變量在線監(jiān)控。PLC變量在線監(jiān)控2.程序調(diào)試2.1.7PLC程序下載與監(jiān)控126實操演示視頻技能考核assessment考核任務128根據(jù)PLC控制指示燈亮滅的任務要求，完成程序的編寫下載與調(diào)試。功能要求啟動按鈕和停止按鈕正確點亮指示燈、熄滅指示燈。01工藝要求PLC控制電路圖繪制符合規(guī)范，輸入輸出地址標識正確。0203任務實現(xiàn)PLC的硬件配置、梯形圖編程經(jīng)編譯后正確下載到PLC，并實現(xiàn)在線監(jiān)控。PLC控制三相電動機正反轉(zhuǎn)ThePLCcontrolstheforwardandreverseofthethree-phasemotor/02知識技能knowledge131裝載儲存器非易失性的存儲區(qū)，用于保存用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息，所有的CPU都有內(nèi)部的裝載存儲器，CPU插入存儲卡后，用存儲卡做裝載存儲器。斷電保持儲存器用來防止在電源關閉時丟失數(shù)據(jù)，可以用不同方法設置變量的斷電保持功能。工作儲存器集成在CPU中的高速存取RAM。類似于計算機的內(nèi)存，斷電時內(nèi)容丟失。存儲卡可選的存儲卡用來存儲用戶程序，或用于傳送程序。S7-1200PLC使用的物理存儲器類型包括RAM、ROM、FlashEPROM（簡稱為FEPROM）2.2.1S7-1200的物理儲存器2.2.2S7-1200的基本數(shù)據(jù)類型132REAL

和LREAL

是浮點數(shù)，用于顯示有理數(shù)。REAL

是32

位浮點數(shù)，LREAL

是64

位浮點數(shù)。實型數(shù)據(jù)類型該數(shù)據(jù)類型是“位”，可被賦予“TRUE”或“FALSE”，占用1

位存儲空間。布爾型數(shù)據(jù)類型整型變量可以是

BYTE、WORD、DWORD、SINT、USINT、INT、UINT、DINT

和UDINT等。整型數(shù)據(jù)類型字符型數(shù)據(jù)類型主要是Char，占用8位。字符型數(shù)據(jù)類型時間型變量主要是TIME，用于輸入時間數(shù)據(jù)。時間型數(shù)據(jù)類型1332.2.2S7-1200的基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型2.2.3S7-1200實現(xiàn)控制的過程13401-OB是定義程序的結(jié)構(gòu)。有些OB具有預定義的行為和啟動事件，但用戶也可以創(chuàng)建具有自定義啟動事件的OB。組織塊(OB)02-FC和FB是包含與特定任務或參數(shù)組合相對應的程序代碼。每個FC或FB都提供一組輸入和輸出參數(shù)，用于與調(diào)用塊共享數(shù)據(jù)。FB具有背景數(shù)據(jù)塊保存執(zhí)行期間的值狀態(tài)。功能(FC)和功能塊(FB)03-DB是存儲程序塊可以使用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊(DB)在S7-1200中，CPU支持OB、FC、FB、DB代碼塊，使用它們可以創(chuàng)建有效的用戶程序結(jié)構(gòu)1.代碼塊種類2.2.3S7-1200實現(xiàn)控制的過程135模塊化結(jié)構(gòu)模塊化程序調(diào)用可執(zhí)行特定任務的特定代碼塊。要創(chuàng)建模塊化結(jié)構(gòu)，需要將復雜的自動化任務劃分為與過程的工藝功能相對應的更小的次級任務，每個代碼塊都為每個次級任務提供程序段，通過從另一個塊中調(diào)用其中一個代碼塊來構(gòu)建程序。線性結(jié)構(gòu)線性程序按順序逐條執(zhí)行用于自動化任務的所有指令，通常線性程序?qū)⑺谐绦蛑噶疃挤湃胗糜谘h(huán)執(zhí)行程序的OB(OB1)中。用戶程序的執(zhí)行順序是：從一個或多個在進入RUN模式時運行一次的可選啟動組織塊(OB)開始，然后執(zhí)行一個或多個循環(huán)執(zhí)行的程序循環(huán)OB。OB也可以與中斷事件（可以是標準事件或錯誤事件）相關聯(lián)，并在相應的標準或錯誤事件發(fā)生時執(zhí)行。2.用戶程序的結(jié)構(gòu)136ERROR燈紅色閃爍指示有錯誤，例如CPU內(nèi)部錯誤、存儲卡錯誤或組態(tài)錯誤（模塊不匹配）。故障狀態(tài)，純紅色指示硬件出現(xiàn)故障。如果固件中檢測到故障，則所有LED閃爍STOP/RUN燈黃色常亮指示STOP模式，純綠色指示RUN模式，閃爍（綠色和黃色交替）指示CPU處于STARTUP模式。MAINT燈在每次插入存儲卡時閃爍，然后CPU切換到STOP模式。S7-1200CPU有以下三種工作模式：STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。CPU前面的狀態(tài)LED指示當前工作模式。3.

CPU的三種工作模式和狀態(tài)燈指示2.2.3S7-1200實現(xiàn)控制的過程137（3）在RUN模式下，重復執(zhí)行掃描周期。中斷事件可能會在程序循環(huán)階段的任何點發(fā)生并進行處理。處于RUN模式下時，無法下載任何項目。（1）在STOP模式下，CPU不執(zhí)行任何程序，而用戶可以下載項目。（2）在STARTUP模式下，執(zhí)行一次啟動OB（如果存在）。在RUN模式的啟動階段，不處理任何中斷事件。說明STOP/RUN黃色/綠色ERROR紅色MAIINT黃色斷電滅滅滅啟動、自檢或固件更新閃爍（黃色和綠色交替）-滅停止模式亮（黃色）--運行模式亮（綠色）--取出存儲卡亮（黃色）-閃爍-錯誤亮（黃色或綠色）閃爍-請求維護強制I/O需要更換電池（如果安裝了電池板）亮（黃色或綠色）-亮硬件出現(xiàn)故障亮（黃色）亮滅LED測試或CPU固件出現(xiàn)故障閃爍（黃色和綠色交替）閃爍閃爍CPU組態(tài)版本未知或不兼容亮（黃色）閃爍閃爍3.

CPU的三種工作模式和狀態(tài)燈指示2.2.3S7-1200實現(xiàn)控制的過程138RUN模式下的CPU執(zhí)行任務3.

CPU的三種工作模式和狀態(tài)燈指示2.2.3S7-1200實現(xiàn)控制的過程任務實施assignment任務描述140如圖所示是PLC控制三相電動機正反轉(zhuǎn)示意圖，這里PLC選用西門子S7-1200CPU1215CDC/DC/DC。當按下正轉(zhuǎn)按鈕時，電動機正轉(zhuǎn)啟動；按下停止按鈕時，電動機停止運行；按下反轉(zhuǎn)按鈕時，電動機反轉(zhuǎn)啟動；電動機在一個方向運行時，無法啟動另外一個方向，必須要先停止運行。當熱繼電器信號動作時，電動機停止運行，并點亮故障報警燈，直至該信號復原時，故障報警燈才滅掉。任務描述任務要求1.能正確完成PLC控制的電氣接線和電動機的接線。2.能進行PLC的硬件配置和軟件編程，并進行調(diào)試控制電動機。3.能進行PLC的監(jiān)控與故障診斷。2.2.4PLCI/O分配與外圍電路接線141輸入功能輸出功能I0.0停止按鈕（NC）Q0.0HL1/故障報警燈I0.1正轉(zhuǎn)按鈕（NO）Q0.1KA1/正轉(zhuǎn)繼電器I0.2反轉(zhuǎn)按鈕（NO）Q0.2KA2/反轉(zhuǎn)繼電器I1.1熱繼電器故障（NC）

選型從三相電動機正反轉(zhuǎn)的工藝出發(fā)，需要停止按鈕、正轉(zhuǎn)按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕和熱繼電器故障信號作為PLC的輸入，故障報警燈、正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器則作為PLC的輸出，因此分配I/O如表所示，用來確定用戶的輸入為4個點、輸出為3個點，CPU1215CDC/DC/DC符合要求。-2022-注意事項在I/O分配表中的按鈕等信號加上NC（常閉）、NO（常開），這是因為按鈕、熱繼電器等元件同時具有常閉、常開觸點，用戶可以根據(jù)實際情況來選擇。除了緊急情況下，部分元件必須用NC觸點，一般情況下的元件輸入可以選擇NC和NO兩者中的任何一個。-2022-2.2.4PLCI/O分配與外圍電路接線142由于常用的電動機接觸器線圈是交流220V，因此需要要用中間繼電器進行過渡，如圖中的正轉(zhuǎn)繼電器