任务一 三相异步电动机的点动及长动控制
【任务目标】
1.学习并掌握点动及长动控制的编程方法。
2.会设计并绘制点动及长动控制电路的原理图及安装图。
3.会安装及检测点动及长动控制电路及调试程序。
【任务分析】
机床设备在正常运行时，一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制，实现这种控制要求的线路是连续与点动混合控制的正转控制线路。
三相异步电动机的点动及长动控制电路硬件及布局如图3-1所示。电源通过三相四线电缆线接至隔离开关QS上端。主电路由开关QS、熔断器FU1、接触器KM的常开主触点、热继电器FR的热元件和电动机组成。熔断器FU2、PLC、停止按钮SB1、点动启动按钮SB2、长动启动按钮SB3、接触器线圈及热继电器的常闭触点等构成三相异步电动机的控制电路。图3-1（b）所示三相实验电机与电路板通过端子板TX1相连，控制回路导线经端子板TX2后再接入按钮盒。控制要求如下。
图3-1 三相异步电动机点动及长动控制电路硬件及布局
1.点动启动
按下点动启动按钮SB2，电动机全压启动，松开SB2，电动机停止。
2.长动启动
按下长动启动按钮SB3，电动机全压启动，松开SB3，电动机全压运转。
3.停止控制
按下停止按钮SB1，电动机停止运转。
4.保护措施
系统具有必要的过载保护和短路保护。
【相关知识】
控制按钮是一种结构简单、能发出控制指令和信号、使用广泛的手动主令电器，是PLC控制系统中使用最多的输入电器元件之一，其结构如图3-2所示。
图3-2 控制按钮结构示意图
1—按钮帽；2—复位弹簧；3—动触头；4—常闭静触头；5—常开静触头
按下按钮时，先断开常闭触头，后接通常开触头；按钮释放后，在复位弹簧的作用下，自动复位的先后顺序相反。通常按钮触头的动作顺序均为“先断后合”。
在电气控制线路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮，常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮，复合按钮用于联锁控制电路中。
控制按钮的种类很多，在结构上有揿钮式、钥匙式、旋钮式、带灯式等。
按钮采用绿、红、黄、蓝、黑、白、灰七种颜色标记。
绿色：表示接通电源或启动操作。
红色：表示停止运行或切断电源。
黄色：表示防止意外反常情况的操作。
蓝色：表示绿、红、黄之外的其他特设的操作功能。
黑色、白色、灰色：用于单独点动控制时。
按钮的图形和文字符号见图3-3。
图3-3 按钮的图形和文字符号
按钮的型号对于不同品牌的定义并不相同，图3-4为某品牌按钮的型号及其含义。
图3-4 按钮的型号及含义
【操作指导】
1.绘制控制电路原理图
根据学习任务绘制控制电路原理图，系统采用S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC，其控制电路原理图如图3-5所示。
图3-5 点动及长动控制电路原理图
2.安装电路
（1）检查元器件。根据表3-1配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，质量是否完好。
（2）固定元器件。按照元器件规划位置，安装DIN导轨及走线槽。固定元件。
（3）配线安装。根据配线原则及工艺要求，对照原理图进行配线安装。主回路采用1.5mm2蓝色导线，控制回路采用1mm2黑色导线。除注明外，控制回路导线采用数字序号统一编号。
① 进行板上元件的配线安装。
② 进行外围设备的配线安装。电源进线及电机均通过一次回路接线端子TX1后与主板相接，输入控制按钮通过二次回路接线端子TX2与主板相接。图3-6是三相四线电源插头与插座的外形图。接线时相线与中线千万不能接错，否则会造成严重设备安全事故。
图3-6 三相四线电源插头与插座的外形结构
3.自检
（1）检查布线。对照原理图检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。
（2）使用万用表检测。使用万用表检测安装的电路，应按先一次主回路、后二次控制回路的顺序进行。主回路重点检测L1、L2、L3之间的电阻值，在断路器断开及接触器处于常态时，其之间的阻值均为无穷大；断路器接通并压下接触器时，其之间的阻值为电机绕组阻值（零点几至几欧）。控制回路检测时，应重点检查PLC配线是否正确，输入回路及输出回路之间是可靠隔离。
4.编辑控制程序
在装有STEP7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件的个人电脑上编辑PLC控制程序，编译后保存为“*.mwp”文件备用。图3-7（a）是三相异步电动机点动-长动PLC控制梯形图程序，图3-7（b）是与之对应的指令表程序。
图3-7 三相异步电动机点动-长动PLC控制程序
编程元件的地址分配如表3-3所示。
表3-3 编程元件地址分配表
简要说明：程序中用到了PLC内部编程元件位存储器M0.0，其作用与继电-接触器控制电路中的中间继电器极为相似。它没有输入与输出端子，但能在程序执行过程中完成中间逻辑变量的运算转换。本例中，M0.0将长动控制的状态与点动控制信号I0.1相或后再控制Q0.0的输出状态。
停止按钮SB1采用了常开触点的形式。一般PLC输入信号接点通常优先采用常开（动合）接点，以利于梯形图编程。
FR的动断触点串接于接触器线圈回路中，它能可靠地对电机实施保护，其缺点是即使电机处于保护状态，PLC仍视系统为正常状态，不予报警。
5.程序下载
① 在PLC断电状态下，用USB/PPI电缆连接电脑与S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC。
② 合上控制电源开关QS，将运行模式选择开关拨到STOP位置，通过软件将编制好的控制程序下载到PLC。
注意：一定要在断开QS的情况下插拔适配电缆，否则极易损坏PLC通信接口。
6.运行三相异步电动机点动-长动PLC控制程序
① 将运行模式选择开关拨到RUN位置，使PLC进入运行方式。
② 根据任务分析要求，按下SB1、SB2、SB3等按钮，观察PLC上输入、输出指示灯的工作状态及电动机M工作情况。满足控制要求即表明程序运行正常。
【课后思考】
1.分析图3-7控制程序，如果要求停止按钮SB1与点动按钮SB2同时按下时，Q0.0无输出，程序应如何修改？
2.如果不用位存储器M0.0，如何编制三相异步电动机点动-长动PLC控制程序？