编程实现电机的“星角降压延时启动”控制
任务描述;
图1.1所示是三相交流异步电动机的“星角降压延时启动”控制线路，当启动电机时，合上自动开关QA0，主电路引入三相电源。按下启动按钮SF2，交流接触器QA1、QAY与时间继电器KF的线圈同时得电，接触器QAY的主触点将电动机接成星形并经过QA1的主触点接至电源，电动机降压启动。当时间继电器KF的延时时间到，QAY线圈失电，QAΔ线圈得电，电动机主回路换接成三角形接法，电动机投入正常运转。
要使电动机停止运转，按下停止按钮SF1，接触器线圈失电，其主触点断开，从而切断电动机三相电源，电动机自动停车；同时接触器自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮SF1，控制电路又回到启动前的状态。这是降压启动最常用的方式。下面我们学习一下利用PLC如何实现电动机“星角降压延时启动”的控制要求的控制原理和操作过程。
1、控制要求
（1）利用编程软件Step7-Micro/Win SP9实现三相交流异步电动机的“星角降压延时启动”
的控制。
（2）熟练掌握三相交流异步电动机的“星角降压延时启动”控制线路的PLC硬件接线图。
2．继电器的控制电气原理图
三相交流异步电动机的“星角降压延时启动”控制电气原理图如图1.1所示。
图1.1 电动机的“星角降压延时启动”控制线路
学习目标：
（一）专业能力目标
1、了解梯形图编程的基本规则
2、掌握西门子S7-200系列PLC的基本指令。
3、熟练掌握编程软件Step7-Micro/Win SP9的基本使用方法。
4、能够独立绘制PLC的原理图，设计I/O分配表。
5、熟练掌握基本PLC控制系统的安装、调试等操作过程。
（二）方法能力目标
1. 具有获取、分析、类比、归纳新知识的能力。
2. 具有自学能力、理解能力和表达能力。
3. 具有根据设计方案动手实施的能力。
（三）社会能力目标
1. 具有良好的职业道德和一丝不苟的敬业精神。
2. 具有良好的团队意识和互助协作能力。
知识平台：
一、梯形图编程的基本规则
1）PLC内部元器件触点的使用次数是无限制的。
2）梯形图的每一行都是从左边母线开始，然后是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。
3）触点不能放在线圈的右边。
4）线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上，如需要的话可通过特殊的中间继电器SM0.0（常ON特殊中间继电器）完成 。
5）在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈输出。双线圈输出非常容易引起误动作，所以应避免使用。S7-200 PLC中不允许双线圈输出。
6）应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，这样一是节省指令，二是美观。
7）梯形图程序每行中的触点数没有限制，但如果太多，由于受屏幕显示的限制看起来会不舒服,另外打印出的梯形图程序也不好看。~ 如果一行的触点数太多，可以采取一些中间过渡的措施。
8）梯形图的推荐画法
二、PLC的基本指令 ——定时器
1、定时器——最常用的器件
2、种类：TON：接通延时定时器（On-Delay Timer）
TONR：记忆接通延时定时器（ Retentive On-Delay Timer）
TOF：断开延时定时器（ Off-Delay Timer）
3、分辩率与定时时间的计算
（1）定时器的分辨率，即精度：单位时间的时间增量。
S7-200 PLC定时器有3个精度等级：1 ms、10 ms和100 ms。
（2）定时器定时时间T：T = PT × S。
式中：T为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。
例如：TON指令使用T97（为10 ms的定时器），设定值为100，则实际定时时
间为：T = 100 × 10 = 1 000 ms
4、定时器的编号
（1） 用定时器的名称和它的常数编号（最大为255）来表示，即T***。如：T40。
（2）包含两方面的信息：定时器位：与其他继电器的输出相似。当定时器的当前值达到
设定值PT时，定时器的触点动作。
定时器当前值：存储定时器当前所累计的时间，它用16位符号
整数来表示，最大计数值为32 767。
（3）编号表 （纵向分布规律：1、4、27/剩余）
5、接通延时定时器TON——用于单一时间间隔的定时。
（1）工作原理：上电周期或首次扫描时，定时器位为OFF，当前值为0。 输入端接通时，
定时器位为OFF，当前值从0开始计时；当前值达到设定值时，定时器
位为ON，当前值仍连续计数到32 767。输入端断开，定时器自动复位，
即定时器位为OFF，当前值为0。
（2）定时器的刷新方式和正确使用：
1 ms、10 ms、100 ms定时器的刷新方式不同 ~ 使用方法上也有很大不同。
① 1 ms定时器
由系统每隔1 ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关。采用的是中断刷新方式。
当扫描周期大于1 ms时，在一个周期中可能被多次刷新。其当前值在一个扫描周
期内不一定保持一致。
② 10 ms定时器
由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。
由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值
保持不变。
③ 100 ms定时器
在定时器指令执行时被刷新。
100 ms定时器被激活后，如果不是每个扫描周期都执行定时器指令或在一个扫描
周期内多次执行定时器指令，都会造成计时失准。
任务实施：
一、设计PLC控制系统原理图及I/O分配表
设计PLC控制系统原理图如图1.6所示，左半部分为主电路，右半部分为控制电
路，外部输入和输出器件与PLC的对应接口相连。
控制系统I/O分配表如表1.1所示。（需要学生自行分析题目自行设计）
图1.3 三相异步电机“星角降压延时启动控制PLC控制系统原理图
表1.1 I/O分配表
三相异步电机“星角降压延时启动控制线路梯形图图1.2所示：二、设计梯形图程序
图1.2 梯形图
按下起动按钮SB1，输入继电器I0.0线圈得电，其常开触点接通，从而输出继电器Q0.0线圈得电，常开触电导通，从而形成自锁，Q0.0持续得电；当按下起动按钮SB1时，输出继电器Q0.1线圈也得电，常开触电也导通，从而也形成自锁，将电动机接成星形并接至电源，电动机降压启动。此时定时器T37也得电，开始计时5s，当T37的5s时间到后，继电器Q0.1线圈失电，同时继电器Q0.2线圈得电，电动机主回路换接成三角形接法，电动机投入正常运转。
要使电动机停止运转，按下停止按钮SB1，继电器Q0.0-Q0.1-Q0.2都失电，接触器线圈失电，其主触点断开，从而切断电动机三相电源，电动机自动停车；
三、安装
1．工具、仪表及器材如表1.3所示。
（1）工具：螺丝刀、剥线钳、尖嘴钳等。
（2）仪表：万用表1只。
（3）器材选择（填写器材清单，此清单按此标准并根据实际电路由学生自己制作）。
表1.3 工具、仪表及器材清单
元件经检查合格后根据绘制好的元件布置图在控制板上安装电气元件，如图1.6所示。2．绘制元件布置图。
电器安装应牢固，并符合工艺要求，并根据接线图接线。
三、程序的编写与下载
打开PLC编程软件V4.0 STEP7-Micro/Win SP9，编写新的程序，用鼠标把程序指
令拖拽到程序编辑区域，S7-200PLC的RS-485的通信口可与计算机的RS-232串行口通过
PC/PPI电缆进行连接，连接计算机，下载程序，点击在线工具按钮可使STEP7-Micro/WIN
软件处于在线监控状态。
四、调试
1. 硬件调试
使用万用表检查线路，电源正负极之间不能有短路现象，连接线的两端点到点要接通。
要求确保无误教师检查后才允许通电调试。
2.软件调试
程序输入完毕后进行自检，按表1.4所示的步骤进行，并填写观察结果。
表1.4 程序调试步骤
(1)调试过程中若出现软件/硬件的错误/故障，应根据具体情况进行排除。分别从主电路、五、故障排除
控制电路、通信线路、PLC参数等方面考虑排故。
（2）根据要求填写表1.5所示的故障处理表。
表1.5 故障处理表
六、任务验收注：故障排除时均使用该表格进行故障记录。
程序调试成功后，根据验收要求进行任务验收，填写表1.6所示的任务验收表。
七、安全注意事项表1.6 任务验收表
本实践训练要接触到强电电路，安装与接线错误及操作不当会损坏设备，危及人的生命 安全，必须严肃认真、格外注意实践训练中的设备和人身安全。
1）强电电路的实践训练，必须在指导老师检查后方可通电试车；
2）强电电路的安装与接线要穿戴好必要的保护措施（绝缘鞋及绝缘手套等）；
3）强电电路的安装与接线及调试要养成单手作业的习惯；
4）掌握必要的故障下的自救和抢救方法。
思考：
1、什么是双线圈输出
2、根据知识拓展里的知识点二、置位/复位指令的相关知识试着用置复位指令完成
三相异步电机的星三角启动。
