用PLC實現三相異步電動機的正反轉控制實訓教學探討

馮春楠

摘要：繼電接觸器控制電路雖然應用很廣，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越。

關鍵詞：三相異步電動機正反轉 PLC控制 實訓教學

一、PLC-統

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

二、用PLC實現三相異步電動機的正反轉控制實訓教學探討（以三菱公司的FX2N為例）

1.分析電路控制要求

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

2.確定輸入/輸出（I/O）點數及其地址分配

（1）確定輸入點數及其地址分配。確定輸入點數及其地址分配即為確定輸入信號的個數及其對應的輸入繼電器的地址分配。PLC的每一個輸入點及其對應的輸入電路，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。根據以上對“三相異步電動機的正反轉控制”電路的分析控制要求，共有三個輸入信號，分別由正轉啟動按鈕開關、停機按鈕開關、反轉啟動按鈕開關輸入，根據控制要求分析，分別對應著三個輸入點，即三個相對應地址輸入繼電器。

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

3.進行主電路及PLC接線

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

進行PLC接線就是根據控制要求把PLC與按鈕開關、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，導線與接線柱的連接要注意安傘可靠，符合布線及導線連接工藝標準。

當按鈕開關向PLC輸入運行（正轉、停止或反轉）指令時，PLC按用戶程序的控制要求，對輸入信號進行處理，并根據處理結果驅動相應輸出執行器件交流接觸器線圈獲電，對應的交流接觸器主觸點閉合，電動機按用戶要求實現（正轉、停止或反轉）相對應動作運行。

4.進行程序設計

進行程序設計可通過三菱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，按照一定原理構成的圖形就叫梯形圖。應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換成指令表及PLC能接受的機器語言，存入并執行。所以利用梯形圖法進行編程時，首先要根據電路控制要求及輸入/輸出（I/O）點數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電路控制要求寫出由多個指令語句組成的相對應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中各軟元件所對應的基本指令，再根據電路控制功能編寫山相應的指令表。對于中職學生來說，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，提不起學習興趣，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，所以學生學習興趣較高，學習效果較好。

5.軟件仿真調試

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、反轉、停機控制進行仿真測試。在仿真測試中執行正轉（反轉或停機）指令時各軟元件能按預定日標進行動作，實現相應的正轉（反轉或停機）運行，說明程序編寫成功，可進行下一個步驟的操作；如果執行正轉（反轉或停機）指令時各軟元件不能按預定目標進行動作，無法實現相應的正轉（反轉或停機）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.帶負荷調試

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

調試時，要分別進行正轉、停機、反轉調試。調試過程中，有可能由于主電路接線中的電源開關、熔斷器、控制正反轉的交流接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件、實現正反轉的三相異步電動機中某處或多處出現接線錯誤而無法實現電路控制預期正轉（停機或反轉）運行；也有可能是由于PLC與按鈕開關、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接線錯誤而在調試中無法實現預期正轉（停機或反轉）運行；還有可能是由于接線工藝達不到要求而在調試中無法實現預期正轉（停機或反轉）運行，如接線松動。

如出現調試不成功時，必須要根據故障現象對硬件接線相應部分進行反復檢查，排查出故障原因，然后重新進行接線，直到正轉、停機、反轉調試均能成功按預期目標運行為止。

三、小結

正反轉控制電路由于比較簡單，在實際應用中沒必要采用PLC控制，一般多采用繼電接觸器控制，但是對于中職學生PLC課程實訓教學，是必不可少的一個課題，因為該電路在實際應用中比較普遍，動作要點清晰、明確，梯形圖較直觀，學生容易接受、理解、掌握。通過該課題的實訓，學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/輸出點數及其地址分配、進行主電路及PLC接線、進行程序設計、對程序進行仿真調試和帶負荷調試運行這六個步驟一步步地進行，很容易就能找到運用PLC進行電路設計的方法。