关于“电工学”课程中PLC内容的教学实践

2010-03-21贾贵玺卢学英史婷娜李洪凤

电气电子教学学报 2010年2期

贾贵玺，卢学英，史婷娜，李洪凤

（天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072）

0 引言

电工学中“电气控制”部分主要内容是继电器－接触器控制和可编程控制（PLC）。这两种控制技术在生产实践中广泛应用，在教学实践中一定要注意它们具有不同的工作方式，否则，将出现这样或那样的问题，轻则不能实现电气控制的预期目的，重则造成事故。必须引起足够重视。关于继电器－接触器控制中的临界竞争现象及其避免措施已在其它文章中论述过［1］。本文主要介绍PLC的“串行”工作方式特点及其实践编程方法。

1 PLC工作方式特点及教学实践

随着PLC的迅速发展，使得其在各种复杂的工业控制系统中，占据了绝对的优势。PLC已经广泛应用到各行各业中，成为现代化工业控制的三大支柱（PLC、DCS、机器人）之一。

PLC与继电器接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电器接触器控制采用的是“并行”工作方式，即按同时执行的方式工作，也就是说，只要形成电路通路，就可以有几个电器同时动作。而PLC是以“串行”方式工作的，即循环扫描、周而复始的逐条执行用户程序，这样就避免了接点竞争问题。PLC的运行过程就是按照用户编排的梯形图程序，从左至右、由上至下的顺序进行逻辑运算，应注意前面的运算结果会影响后面语句的逻辑运算结果。因此编制梯形图时，各语句的位置也会对控制功能产生一定影响，这点务必引起使用者的格外注意。

以一台三相异步电动机按时间方式正反转控制电路举例说明：

图1为采用三菱PLC输入、输出接线图，其中1SB为起动按钮，2SB为停止按钮，1KM为正转接触器，2KM为反转接触器。控制要求为：按下起动按钮，电动机正转起动，正转运行10s自动转换为反转起动，反转运行5s后，又变为正转运行，这样周而复始的运行下去，直到按下停止按钮为止。

图1 一台三相电动机PLC输入、输出接线图

采用图2的梯形图程序，虽然可以正常运行完成上述功能，但是由于没有互锁环节，在2KM动作时，再去按起动按钮1SB，使1KM也同时动作而造成短路事故。

图2 没有互锁的按时间正反转控制PLC梯形图

图3是仿照继电器、接触器控制方式，加上了互锁环节的梯形图，表面上看逻辑上没有问题，但实际上此程序不能按时间控制完成电动机正反转自动转换，按下起动按钮1SB后，1KM动作电机正转10s后，电机不能自动反转，而是停止运转。究其原因就是PLC的程序是自上而下逐条执行的，T0计时到后，因为其动断触点在上先动作，将Y0及T0线圈断电，导致下边的T0动合触点来不及导致，Y1线圈不能通电使电机停止运行。

将梯形图按图4顺序调整，程序就可以实现按时间控制完成电动机正反转自动转换的功能了。具体执行过程，请读者自行分析［2］。

工程实践中，采用微分指令，再结合PLC的“串行”工作方式，可以完成许多继电器、接触器控制很难实现的功能。

举例说明：图5为一2分频电路的松下PLC梯形图，其时序图如图6所示。应用此程序还可以只用一个输入口，就能够实现起动、自锁和停止的功能，达到节省PLC输入点的目的［3］。