1.7 案例3 電動機-△減壓起動的PLC控制

1.7.1 目的

1）掌握定時器指令的應用。

2）掌握不同類型負載的連接方法。

3）掌握使用程序狀態功能調試程序的方法。

1.7.2 任務

使用S7-1200 PLC實現電動機的-△減壓起動控制：用PLC實現電動機的-△減壓起動控制，即按下起動按鈕，星（）形聯結的電動機起動；起動結束后（起動時間為5s），電動機切換成三角形（△）聯結并運行；若按下停止按鈕，電動機停止運轉。系統要求起動和運行時有相應指示，同時電路還必須具有必要的短路保護、過載保護等功能。

1.7.3 步驟

1.I/O分配

根據PLC輸入/輸出點分配原則及本案例控制要求，進行I/O地址分配，如表1-5所示。

2.主電路及I/O接線圖

電動機-△減壓起動控制主電路如圖1-42所示。根據控制要求及表1-5的I/O分配表，電動機-△減壓起動控制I/O接線圖可繪制如圖1-43所示。讀者可考慮一下：若指示燈的電壓類型或電壓等級與接觸器線圈不一致時，其I/O接線圖又該如何繪制（提示：使用PLC的分組輸出連接或使用接觸器輔助常開觸點另行連接等）。

3.創建工程項目

雙擊桌面上的圖標，打開TIA博途編程軟件，在Portal視圖中選擇“創建新項目”，輸入項目名稱“M_xingjiao”，選擇項目保存路徑，然后單擊“創建”按鈕，創建項目完成。

4.編輯變量表

本案例的變量表如圖1-44所示。

5.編寫程序

根據要求，編寫的控制程序如圖1-45所示。

圖1-45中需要使用定時器DB1的常開和常閉觸點（“IEC_Timer_0_DB”.Q）來接通△聯結的接觸器和斷開聯結的接觸器，此觸點輸入字符較多，當然也可以通過復制的方法，但也不是很方便，這里可以對其重命名，方法如下：

右擊項目樹中PLC_1執行菜單命令程序塊→系統塊→IEC_Timer_0_DB[DB1]，選擇“重命名”，然后輸入新名稱，如T0（這種名稱與S7-200系列PLC中定時器的編號類似，便于記憶和使用）；或選擇“屬性”，在“常規”屬性中對其名稱進行更改；或在程序編輯中右擊定時器名稱，選擇“重命名數據塊”，在彈出的“重命名塊”對話框中對其名稱進行更改。

圖1-45中的定時器常開和常閉觸點設置若使用上述方法，必須加上定時器的輸出位“Q”，如"T0".Q，這樣做相對來說不太方便，但便于閱讀，這時可以在定時器的輸出中加一位存儲器如M0.0，這樣在以后的程序段中若使用定時器的常開或常閉觸點就可以直接使用M0.0的常開或常閉觸點進行替代。

6.調試程序

對于相對復雜的程序，只有通過反復調試才能確定程序的正確性，并投入使用。S7-1200 PLC提供兩種調試用戶程序的方法：程序狀態與監控表（Watch Table）。本節主要介紹程序狀態法調試用戶程序。當然使用TIA博途軟件仿真功能也可調試用戶程序，但要求博途軟件版本在V13及以上，且S7-1200 PLC的硬件版本在V4.0及以上方可使用仿真功能。

程序狀態可以監視程序的運行，顯示程序中操作數的值和網絡的邏輯運行結果（RLO），查找到用戶程序的邏輯錯誤，還可以修改某些變量的值。

（1）啟動程序狀態監視

與PLC建立好在線連接后，打開需要監視的代碼塊，單擊程序編輯器窗口工具欄上的按鈕，啟動程序狀態監視。如果在線（PLC中的）程序與離線（計算機中的）程序不一致，將會出現警告對話框。需要重新下載項目，在線、離線的項目一致后，才能啟動程序狀態功能。進入在線模式后，程序編輯器最上面的標題欄變為橘紅色。

如果在運行測試程序時出現功能錯誤，可能會對人員或設備造成嚴重損害，應確保程序調試完全正確再啟動PLC以避免出現這樣的危險情況。

（2）程序狀態的顯示

啟動程序狀態后，梯形圖用綠色連續實線表示狀態滿足，即有“能流”流過，見圖1-46中較淺的實線。用藍色虛線表示狀態不滿足，沒有能流經過。用灰色連續線表示狀態未知或程序沒有執行，黑色表示沒有連接。

Bool變量為“0”狀態和“1”狀態時，它們的常開觸點和線圈分別用藍色虛線和綠色連續實線來表示，常閉觸點的顯示與變量狀態的關系則反之。

進入程序狀態之前，梯形圖中的線和元件因為狀態未知，全部為黑色。啟動程序狀態監視后，梯形圖左側垂直的“電源”線和與它連接的水平線均為連續的綠線，表示有能流從“電源”線流出。有能流流過的處于閉合狀態的觸點、方框指令、線圈和“導線”均用連續的綠色實線表示。

從圖1-46中可以看出電動機正處于聯結的電動機起動延時階段，TON的輸入端IN有能流流入，開始定時。TON的已耗時間值ET從0開始增大，圖1-46中已耗時間值為4s438ms。當到達5s時，定時器的輸出端Q變為“1”狀態，其常閉觸點（"IEC_Timer_0_DB".Q）已斷開，表示此時電動機已起動完成。

（3）在程序狀態修改變量的值

右擊程序狀態中的某個變量，執行出現的快捷菜單中的某個命令，可以修改該變量的值：對于Bool變量，執行命令“修改”→“修改為1”或“修改”→“修改為0”（不能修改連接外部硬件輸入電路的輸入過程映像（I）的值），如果被修改的變量同時受到程序的控制（如受線圈控制的Bool變量），則程序控制的作用優先，對于其他數據類型的變量，執行命令“修改”→“修改操作數”；也可以修改變量在程序段中的顯示格式。

將調試好的用戶程序下載到CPU中，并連接好線路。按下電動機起動按鈕SB2，觀察電動機是否進行聯結并起動，星形起動指示燈HL1是否點亮，同時觀察定時器DB1的定時時間，延時5s后，是否切換為△聯結并運行，三角形運行指示燈HL2是否點亮。上述調試現象與控制要求一致，則說明本項目任務實現。

1.7.4 訓練

1）訓練1：用定時器指令設計周期為5s和脈寬為3s的振蕩電路。

2）訓練2：用斷電延時定時器實現電動機的-△減壓起動控制，并要求可通過提前切換按鈕進行-△切換的減壓起動控制。

3）訓練3：用PLC實現兩臺較小容量電動機的順序起動和順序停止控制，要求第一臺電動機起動3s后第二臺電動機自行起動；第一臺電動機停止5s后第二臺電動機自行停止。若任一臺電動機過載，兩臺電動機均立即停止運行。