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(diǎn)使用壽命短、體積大、接線繁雜等缺點(diǎn)，特別是因?yàn)樗捎霉潭ń泳€方式，一旦控制要求有所變動(dòng)，就得重新設(shè)計(jì)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(diǎn)，特別是在復(fù)雜的控制以及控制要求有所變動(dòng)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(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) PLC控制 實(shí)訓(xùn)教學(xué)

一、PLC-統(tǒng)

PLC是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸山，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用PLC實(shí)現(xiàn)電路的控制，主要包括對(duì)電路的控制要求進(jìn)行分析、確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配、進(jìn)行主電路及PLC接線、進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、對(duì)程序進(jìn)行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行這兒個(gè)步驟。

二、用PLC實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制實(shí)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(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)獲電正轉(zhuǎn)；按下停機(jī)按鈕，不管當(dāng)前是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)均斷開電源停止運(yùn)轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)獲電反轉(zhuǎn)。電就是說(shuō)，正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，停機(jī)按鈕控制電動(dòng)機(jī)停機(jī)。

2.確定輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)及其地址分配

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

（2）確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配。確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配即為確定輸出信號(hào)的個(gè)數(shù)及其對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的地址分配。輸出繼電器用來(lái)將PLC內(nèi)部信號(hào)輸出傳送給外部負(fù)載，用以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載做出相應(yīng)的動(dòng)作。根據(jù)以上對(duì)“三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制”電路的分析控制要求，共有兩個(gè)輸山點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著兩個(gè)相對(duì)應(yīng)地址的輸山繼電器，分別用來(lái)控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

3.進(jìn)行主電路及PLC接線

進(jìn)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(diǎn)、熱繼電器的熱元件、實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行線路上的連接。

進(jìn)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(diǎn)、熱繼電器的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行連接，即對(duì)PLC的輸入、輸山端及電源進(jìn)行線路上的連接。一句話，進(jìn)行主電路及PLC接線就是進(jìn)行硬件上的連接。

連接時(shí)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(cuò)，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(yùn)行（正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)）指令時(shí)，PLC按用戶程序的控制要求，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出執(zhí)行器件交流接觸器線圈獲電，對(duì)應(yīng)的交流接觸器主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)按用戶要求實(shí)現(xiàn)（正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)）相對(duì)應(yīng)動(dòng)作運(yùn)行。

4.進(jìn)行程序設(shè)計(jì)

進(jìn)行程序設(shè)計(jì)可通過(guò)三菱PLC編程軟件“GXDeveloper”進(jìn)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(diǎn)的圖形符號(hào)，按照一定原理構(gòu)成的圖形就叫梯形圖。應(yīng)用梯形圖進(jìn)行編程時(shí)，只要按梯形圖邏輯順序輸入到計(jì)算機(jī)中去，計(jì)算機(jī)就可自動(dòng)將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表及PLC能接受的機(jī)器語(yǔ)言，存入并執(zhí)行。所以利用梯形圖法進(jìn)行編程時(shí)，首先要根據(jù)電路控制要求及輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)及其地址分配表畫出控制電路的梯形圖，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入即可。

指令表類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的形式，用指令的助記符來(lái)進(jìn)行編程，通過(guò)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(guò)翻譯可直接運(yùn)行。所以，在采用指令表法進(jìn)行編程時(shí)首先要根據(jù)電路控制要求寫出由多個(gè)指令語(yǔ)句組成的相對(duì)應(yīng)電路控制功能的程序列表，然后再通過(guò)編程器輸入PLC中。

采用指令表法進(jìn)行編程首先要理解、記住PLC中各軟元件所對(duì)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(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于理解、記憶能力比較差，而記各個(gè)基本指令義比較枯燥無(wú)味，提不起學(xué)習(xí)興趣，所以通常采用梯形圖法進(jìn)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(hào)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(cè)試功能分別對(duì)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)控制進(jìn)行仿真測(cè)試。在仿真測(cè)試中執(zhí)行正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機(jī)）指令時(shí)各軟元件能按預(yù)定日標(biāo)進(jìn)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機(jī)）運(yùn)行，說(shuō)明程序編寫成功，可進(jìn)行下一個(gè)步驟的操作；如果執(zhí)行正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機(jī)）指令時(shí)各軟元件不能按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)或停機(jī)）運(yùn)行，說(shuō)明編寫好的程序存在一定的問(wèn)題，必須重新修改程序，再進(jìn)行仿真測(cè)試，測(cè)試成功后才能進(jìn)行下一步的操作。

6.帶負(fù)荷調(diào)試

PLC程序進(jìn)行仿真調(diào)試沒問(wèn)題后，首先要把程序從電腦寫入到PLC中，然后才能進(jìn)行帶負(fù)荷調(diào)試。帶負(fù)荷調(diào)試也就是對(duì)硬件進(jìn)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(jìn)行。

調(diào)試時(shí)，要分別進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停機(jī)、反轉(zhuǎn)調(diào)試。調(diào)試過(guò)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(diǎn)、熱繼電器的熱元件、實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)中某處或多處出現(xiàn)接線錯(cuò)誤而無(wú)法實(shí)現(xiàn)電路控制預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機(jī)或反轉(zhuǎn)）運(yùn)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(diǎn)、熱繼電器的常閉觸點(diǎn)接線中出現(xiàn)接線錯(cuò)誤而在調(diào)試中無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機(jī)或反轉(zhuǎn)）運(yùn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期正轉(zhuǎn)（停機(jī)或反轉(zhuǎn)）運(yùn)行，如接線松動(dòng)。

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

三、小結(jié)

正反轉(zhuǎn)控制電路由于比較簡(jiǎn)單，在實(shí)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(duì)于中職學(xué)生PLC課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)，是必不可少的一個(gè)課題，因?yàn)樵撾娐吩趯?shí)際應(yīng)用中比較普遍，動(dòng)作要點(diǎn)清晰、明確，梯形圖較直觀，學(xué)生容易接受、理解、掌握。通過(guò)該課題的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生對(duì)其他的控制電路同樣就懂得進(jìn)行電路的控制要求進(jìn)行分析、確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配、進(jìn)行主電路及PLC接線、進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、對(duì)程序進(jìn)行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行這六個(gè)步驟一步步地進(jìn)行，很容易就能找到運(yùn)用PLC進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法。