可逆电动机起动器的PLC程序分析与设计

张行松

(黄冈师范学院 机电工程学院，湖北 黄州 438000)



可逆电动机起动器的PLC程序分析与设计

张行松

(黄冈师范学院 机电工程学院，湖北 黄州 438000)

首先对基于西门子 S7-200系列 PLC的示例程序进行分析，确定程序的输入/输出地址分配、控制要求及功能，然后再用“借鉴法”，设计出具有相同功能的基于FX2N系列PLC的控制程序。这是一种编程方法，也是一种学习研究方法，更是一种解决实际问题的有效方法。如果用于教学，还能提高学生的多种能力，增强教学效果。

可逆电动机起动器；可编程控制器；程序设计

在《SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册》中，有个编程示例:可逆电动机起动器电路[1]。下面就对这个示例程序进行分析，一是想学习其编程经验，二是想了解其编程思路和原理，三是想知道其控制功能，四是想对其进行仿真，五是想借鉴其编程思路，设计出适合我校学生实验的FX系列PLC的控制程序。下面就谈一下具体的做法。

1 示例程序的分析

要想学习借鉴示例程序的编程思路和原理，先必须将示例程序研究透彻，并确认程序是正确、有效的。为此，这里用仿真软件做验证。

1.1 列出示例程序I/O分配表

根据该程序中叙述的文字和例图、注释等，可列出S7-200“可逆电动机起动器”输入/输出地址分配[2]表，如表1所示。

表1 S7-200“可逆电动机起动器”I/O地址分配表

注：设电动机左转为正转，右转为反转。

1.2 对示例程序进行具体分析

该程序共分为10段：

第1段：互锁。其作用是防止误操作和限制电动机在强制等待时间内起动。

第2段：解除互锁。如果正反转的起动开关都是断开状态(即原位，未操作的初始状态)，并且强制等待时间已溢出(表明电动机已经停止转动了)，则解除互锁。只有在解除互锁的状态下进行正确的操作，电动机才可能起动。

第3段：正转使能。它是电动机正转起动的一些必要条件。

第4段：反转使能。它是电动机反转起动的一些必要条件。

第5段：正转。电动机正转起动，点亮正转指示灯。

第6段：反转。电动机反转起动，点亮反转指示灯。

第7段：停机指示。点亮停机指示灯。

第8段：设停机状态。若停机(Q0.2由0变1，上升沿)，则检测上升沿，将停机状态置位。

第9段：设强制等待时间。若为停机状态，装载重启前等待时间(设为5 s)。若超过等待时间，则将停机状态复位，使等待定时器清零。

第10段：强制等待状态指示。在停机状态中，用指示灯闪烁来表示强制等待状态。

1.3 明确示例程序的功能和控制要求

根据对示例程序的分析，可知其功能是，控制可双向运转的、可直接起动的小功率三相交流感应式电动机进行正反转直接起动。其控制要求可归纳如下：

(1)在PLC的输入端，设有三个点动开关，其功能分别是：正转起动开关、反转起动开关和停机开关。但应注意：起动开关用常开触点接入电路，停机开关用常闭触点接入电路。

(2)在PLC的输入端，还接入了电动机电路断路器(自动开关[3])的触点，这是一个常开触点，这个触点在断路器合闸时是接通的，在断路器未合闸或跳闸时是断开的。因为当该断路器合闸时，电动机才有可能通电起动，当该断路器未合闸或故障(如短路、过载、欠电压[3]、失电压)跳闸时，电动机就不能起动或断电停机。利用这个触点还能起到“失压保护”作用，防止在突然停电后又恢复供电时，出现电动机的自行起动现象。

(3)在PLC的输出端，接有六个负载，它们分别是：电动机正转起动器，电动机反转起动器，电动机停机指示灯，电动机反转指示灯，电动机正转指示灯和停机强制等待指示灯。

(4)如果PLC输入端的三个点动开关都在原位，且断路器处于合闸位置，且停机等待时间已溢出，那么，这时接通正转起动开关，可使电动机正转，同时正转指示灯亮。

(5)如果PLC输入端的三个点动开关都在原位，且断路器处于合闸位置，且停机等待时间已溢出，那么，这时接通反转起动开关，可使电动机反转，同时反转指示灯亮。

(6)无论电动机处于何种运行状态，只要将停机开关断开，电动机立即断电停机。同时，停机指示灯亮(平光)，停车强制等待指示灯亮(闪烁，5 s后熄灭)。

(7)无论电动机处于何种运行状态，只要出现正、反转起动开关同时闭合的误操作情况，电动机立即断电停机。同时，停机指示灯亮(平光)，停车强制等待指示灯亮(闪烁，5 s后熄灭)。

(8)在强制等待时间内，电动机不能起动。

(9)程序具有对电动机进行失压保护的功能。

1.4 对示例程序仿真的情况

打开STEP 7-MicroWIN SMART 编程软件，在视图菜单下选择语句表程序编辑器(STL)，录入如表2所示的示例程序语句表。复制要仿真的程序，再打开S7-200汉化版.exe 仿真软件，配置好CPU型号，如CPU 224XP，然后点击菜单“程序”-“粘贴程序块”，这时，STEP 7-MicroWIN SMART 编程软件中STL程序，就被粘贴到S7-200汉化版.exe 仿真软件中了。点击“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮)，程序就开始模拟运行了，这样就可以进行仿真调试了。

表2 示例程序语句表

通过仿真，笔者发现该示例程序有一处错误，导致电动机不能起动运行。本文已将其纠正过来了。另外，笔者还发现，该示例程序并不是最简短的程序，还可以进一步优化。当然，该示例程序作者那种“逻辑严谨、注释详细”的编程风格还是值得推崇的。

2 FX系列PLC实验程序的设计

上面通过对示例程序的分析，已经得到了I/O地址分配表，也知道了程序的控制要求及功能。接下来就是先改写I/O分配表，再根据对应关系改写并优化程序的指令表，最后进行仿真验证就成了。

2.1 改写I/O分配表

改写I/O分配表，如表3所示。

表3 FX2N[4]“可逆电动机起动器”I/O分配表

2.2 改写并优化程序的指令表

改写并优化程序的指令表，如表4所示。

表4 改写并优化程序FX2N[4]的指令表

3 结论

(1)从分析“示例程序”到设计“实验程序”是一种学习借鉴的程序设计方法，也是一种研究的方法，更是一种解决实际问题的有效方法。比如，在某生产线上原来使用的某进口PLC，因故不能继续使用，而市面上又买不到相同的产品，并且，这个问题如果解决不了就得停产。怎么办？最快、最有效的办法是新买一台PLC，按照原来的控制要求把程序编好，来替换原来的PLC。

(2)从分析“示例程序”到设计“实验程序”先后要进行两次仿真：第一次仿真是为了确认“示例程序”的正确性，并确定其功能和控制要求；所用的仿真软件应和“示例程序”的指令系统一致。第二次仿真是为了验证新设计的“实验程序”的功能是否和原来的“示例程序”的功能相同；所用的仿真软件应和“实验程序”的指令系统一致。

(3)从分析“示例程序”到设计“实验程序”还可以作为“双PLC(两种不同指令系统的PLC)”或“多PLC”的一种教学模式。这对于培养学生的学习能力，思维能力、实际动手能力、以及对各种不同的PLC的认知能力和上手能力都有好处。笔者相信，这个课题一定会引起更多PLC爱好者和更多致力于发展国产PLC的有志之士的关注。

[1] SIMATIC．S7-200可编程序控制器系统手册 03/2000 版本02．西门子公司，1999.

[2] 殷洪义．可编程序控制器选择、设计与维护[M]．北京：机械工业出版社，2003．

[3] 何焕山.工厂电气控制设备[M].北京:高等教育出版社，1999.

[4] 廖常初.PLC基础及应用[M].北京:机械工业出版社，2003.

(李鑫)

Analysis and design of reversing motor starter PLC program

ZHANG Xing-song

(College of Mechanical and Electrical Engineering, Huanggang Normal University, Huangzhou 438000, Hubei, China)

First, based on Siemens S7-200 series PLC sample, we carried on the programming analysis, determining program I/O address assignment, control requirements and functions. Then we employed “reference method” to design a control program based on FX2N series PLC with the same function as the sample program. This is not only a kind of programming method, but also a kind of study method, and much more a kind of effective method to solve practical problems. If used in teaching, it can improve the students' various abilities and strengthen teaching effect.

reversing motor starter; PLC;programming

G712；TM571.2

A

1003-8078(2014)03-0039-03

2013-10-20 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2014.03.09

张行松 ，男 ，湖北黄梅人 ，副教授，研究方向为电气控制技术。