项目3_触摸屏与PLC控制电动机正反转.doc

项目3 触摸屏与PLC控制电动机正反转[学习目标]1、了解K-TP 178micro触摸屏的特性及控制面板2、了解WinCC flexible 编程软件的基本知识3、会使用WinCC flexible 编程软件组态控制画面4、掌握触摸屏与PLC和计算机的通信方法[任务描述]触摸屏与PLC控制电动机正反转1、电动机正反转工作描述在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行如机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，起重机的提升与下降等等这就要求电动机可以正反转由电动机原理可知：当改变通入电动机定子绕组三相电源的相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调，即可使电动机反转，所以可逆运行控制线路实质上是两个方向相反的单向运行线路2、电动机正反转传统控制方法及工作原理常见的正反转控制线路有以下几种：1）手动正反转控制线路手动正反转是利用倒顺开关控制倒顺开关也叫可逆转换开关，它有三个操作位置：正转、停止和反转是靠手动完成正反转操作的，其原理如图3-1所示从图中可以看出倒顺开关置于顺转（正转）和倒转（反转）位置时，对电动机M来说差别是两相电源线（L1、L2）交换，改变了电源相序，从而改变了电动机的转向。

应该注意的是，当电动机处于正转状态时，欲使它反转，必须先把手柄扳到“停止”位置，电动机先停转，然后再把手柄扳至“反转”位置若直接由“顺转”扳至“倒转”因电源突然反接，产生很大的冲击电流，易使电动机的定子绕组受到损坏，此种方法只在被控电动机容量小于3KW的场合使用 图3-1 倒顺开关正反转 图3-2 接触器连锁正反转控制线路2）接触器联锁正反转控制线路图3-2为接触器联锁正反转控制线路， 图中采用了两个接触器，即正转用接触器KM1，反转用接触器KM2当KM1主触点接通时，三相电源L1、L2、L3按U-V-W相序接入电动机；当KM2主触点接通时，三相电源L1、L2、L3按W-V-U相序接入电动机，即W和U两相相序反了一下所以当两只接触器分别工作时，电动机的旋转方向相反根据控制线路要求，两只接触器不能同时通电，否则，它们的主触点同时闭合，将造成L1、L3两相电源短路为此，在接触器KM1和KM2线圈各自的支路中相互串联了对方的一副常闭辅助触点，以保证接触器KM1和KM2不会同时通电KM1和KM2的这两副常闭辅助触点路中所起的作用称为互锁（或联锁），这两副触点叫做互锁触点（或连锁触点）图3-2所示正反转控制线路动作原理如下：合上QS                           →KM1常开辅助触点闭合→实现自保正转：按下SB1→KM1线圈得电 →KM1主触点闭合→电动机M正转                            →KM1常闭辅助触点分断→实现互锁  →KM1常开辅助触点复位→自保解除反转：先按下SB3→KM1线圈失电 →KM1主触点复位→电动机M停转   →KM1常闭辅助触点复位→互锁解除→KM2常开辅助触点闭合→实现自保   再按下SB2→KM2线圈得电 →KM2主触点闭合→电动机M反转                          →KM2常闭辅助触点分断→实现互锁这种控制线路要改变电动机的转向时，必须先按停止按钮SB3，再按反转按钮SB2，才能使电动机反转，操作不方便。

3） 按钮联锁正反转控制线路为了尽量缩短操作时间，把接触器联锁正反转控制线路中两个接触器的常闭触点去掉，换上SB1和SB2的常闭触点，同样能起到防止两只接触器同时通电的作用，实现联锁其线路如图3-3所示图3-3 按钮连锁正反转控制线路图3-4 具有双重连锁正反转控制线路该线路的工作原理基本上与接触器联锁正反转控制线路相似它的特点是：当需要改变电动机的转向时，只要直接按下反转按钮SB2就行了，不必先按停止按钮SB3这是因为，如果电动机已按正转方向运转时，KM1线圈是通电的如果按下SB2，它串在KM1线圈回路中的常闭触点首先断开，相当于按下停止按钮SB3的作用这时，KM1线圈失电，使电动机断电停转；随后，SB2的常开触点闭合，接通KM2线圈回路，使电动机反向旋转反之，当电动机已作反方向运转时，按下SB1，则KM2线圈先失电，KM1线圈后通电，电动机就先停转后正转这种控制线路是利用复合按钮动作时，总是常闭触点先断开，常开触点后闭合的特点来保证两个接触器不会同时通电，由此来实现电动机正反转的联锁控制这种控制线路操作虽方便，但是容易产生短路故障，如当一台接触器由于某种故障（衔铁卡阻，主触点熔焊等）而不能释放，再进行相反转向操作时，另一台接触器将得电动作而造成电源短路，所以按钮联锁的正反向起动控制线路不能在实际生产中单独应用，必须和接触器正反转控制线路相结合，组成双重联锁正反转控制线路。

4）双重联锁正反转控制线路双重联锁兼有了图3-2和图3-3所述线路的优点，既安全又方便，因而在各种设备中得到了广泛的应用，图3-4所示为具有双重联锁的正反转控制线路：这类线路操作方便、安全可靠，其动作原理可自行分析[相关知识点]一、触摸屏的构造及编程软件的使用一） K-TP 178micro触摸屏1、 K-TP 178micro触摸屏特性1） K-TP 178micro简介 K-TP 178micro是西门子公司专门针对中国中小型自动化产品用户需求设计的5.7in触摸屏，与S7-200配合使用它的价格低廉，具有很高的可靠性和性能价格比，采用蓝色4级灰度显示屏，用WinCC flexible 中文版组态K-TP 178micro采用32位ARM 7的CPU处理芯片，拥有超大的内存空间，使系统在很短的时间内可以快速启动，按键操作响应时间很短K-TP 178micro是西门子公司大力推荐的产品，S7-200 CN是西门子公司在国内生产的产品，两者配合使用，可以实现配方和数据归档等功能K-TP 178micro提供多种语言支持，每个项目最多可以组态32种语言，用户可以再5种语言之间转换，可以方便地在世界范围内使用。

图3-5 是K-TP 178micro的外观图，它有6个功能键，有电源指示灯和通信指示灯触摸屏和功能键的组合简化了操作和监视过程在操作K-TP 178micro时，LED灯会显示操作状态，在进行触摸操作时，将发出声音提示，这些都为操作员的操作提供安全保障图3-5 K-TP 178micro的外观图2）报警功能K-TP 178micro可以设置200个离散量报警，报警文本最长80个字符，每条报警最多可以设置8个变量可以用报警视图、报警窗口和报警指示器来显示报警可以确认单个错误报警，或者同时成组确认多个错误报警报警缓冲区可以存放256个报警，同步队列报警事件最多64个可以编辑、查看报警和删除报警缓冲区3）变量和列表功能K-TP 178micro最多可以组态1000个变量，变量有限制值监视和线性转换功能，最多可以使用300个文本列表4）画面功能K-TP 178micro最多可以组态500个画面，每个画面可以组态30个域、30个变量和5个复杂对象（例如报警视图），可以使用画面模版5）信息文本功能K-TP 178micro的信息文本长度可达320个字符数，可以用于报警、画面和画面对象6）其他功能K-TP 178micro有触摸屏校准和设置对比度的功能。

可以使用矢量与位图最多可以组态2500个文本对象，可以设置50个用于安全性的用户7）K-TP 178micro与PLC和计算机的通信通过点对点连接（PPI或MPI协议），一台K-TP 178micro可以与一台西门子的S7-200通信通信速率可达187.5Kbit/s为了实现项目数据的传送或通过自引导来更新操作系统，K-TP 178micro与计算机之间的通信可以使用PC/PPI适配器K-TP 178micro与PLC的通信接口均为RS-485，应使用经许可的电缆触摸屏设备与组态计算机之间的连接如图3-6所示图3-6 触摸屏设备与组态计算机之间的连接触摸屏设备与PLC 之间的连接如图3-7所示图3-7 触摸屏设备与PLC 之间的连接8）电源K-TP 178micro的额定电源电压为DC24V，允许范围为20.4~288V（-15%~+20%）应确保电源线没有接反，HMI设备安装有电源极性反向保护电路9）LED指示灯K-TP 178micro设备连接的到电源时，黄色的LED指示灯“POWER”（电源）亮通过RS485接口传送数据时，绿色LED指示灯“COM”（通信）不断闪烁2、 K-TP 178micro的控制面板1）启动HMI设备接好计算机与K-TP 178micro通信的电缆，接通电源后，LED灯“POWER”和屏幕将点亮，启动期间显示进度条。

启动后的短暂时间内，将会出现装载对话框如图3-8所示如果触摸屏设备没有装载任何项目，在启动时将会自动切换到“传送”模式，出现“传送”对话框如图3-9所示触摸“Cancel”（中止）按钮返回装载程序图3-8 装载对话框图3-9 传送对话框启动时如果触摸屏已经装载了项目，出现装载程序对话框后经一定时间的延时，将自动启动项目装载程序对话框中的按钮功能如下：“Transfer”（传送）按钮用于将触摸屏设备切换到传送模式Start”（启动）按钮用于打开保存在触摸屏设备上的项目点击“Control Panel”（控制面板）按钮，将打开触摸屏设备的控制面板如图3-10所示，控制面板用于设置触摸屏设备的参数图3-10 触摸屏设备的控制面板2）改变屏幕的对比度用手指“双击”控制面板的“OP”图标，出现如图3-11所示“OP Properties”（OP 属性）对话框，在OP 属性对话框的“Display”（显示）选项卡中，点击“UP”按钮，将增加屏幕的对比度，使屏幕变暗；点击“DOWN”按钮，将减小对比度，使屏幕变亮点击按钮，将关闭对话框，保存修改的参数或属性点击按钮，将关闭对话框，修改的参数或属性无效。

图3-11 OP 属性对话框3）设置触摸屏设备启动时的延迟时间点击图3-11中的“Startup Delay”（启动延迟）域的“Delay time”（延迟时间）输入域，出现图3-12所示的键盘，可以修改启动触摸屏设备的延迟时间（0~60S）延迟是指从出现装载程序对话框到项目启动之间的时间间隔图3-12键盘图3-12中的键盘用来输入十进制数和十六进制数值，键和键用于在当前数值内移动光标，然后可以再当前数值内修改或添加字符键用于删除光标左边的字符，键用于修改数值符号键用于查看与IO 域相关的信息文本只有IO域或包含IO域的画面组态了信息文本时，该按钮才激活回车键用于对输入进行确认， 键用于取消输入，这两个操作均会关闭屏幕键盘4）显示触摸屏设备的信息在“OP Properties”（OP 属性）对话框的“Device”（设备）选项卡中显示出触摸屏有关信息，如图3-13所示图3-13 “OP 属性”对话框的“设备”选项卡5）校准触摸屏由于安装位置和视角的不同，在操作HMI 设备时有可能发生视差为避免操作失误，可以在“OP Properties”对话框的“Touch”。