情境1：电动机正反转的PLC控制 1.1任务资讯 1.2任务分析 1.3任务决策 1.4任务计划 1.5任务实施 1.6评价提高 S7-200 S7-200

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1.1任务资讯 电动机的正反转大量应用于工农业生产中。对三相异步电动机来讲，定子绕组通入三相交流电会产生旋转磁场。磁场的旋转方向取决三相交流电的相序，改变相序，就能改变磁场旋转的方向，从而改变电动机的转向。

1.1.1任务目标 序号 类别 目标 一 知识点 1.可编程控制器概述。 2.触点与线圈指令的作用。 3.逻辑分析法 二 技能 1.PLC安装连线 2.编程软件的熟练应用 3.利用触点与线圈指令编程 4.简单程序的调试 5.电气设备的正确操作 三 职业素养 1.学生的沟通能力及团队协作精神 2.良好的职业道德 3.质量、成本、安全、环保意识

1.1.2PLC概述 1.PLC的产生 1969年美国数据设备公司(DEC)为GM公司的生产流水线研制了世界上公认的第一台可编程控制器。当时的可编程序控制器只能用于执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，所以被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logical Controller)，简称PLC。

2. PLC的特点 高可靠性，抗干扰能力强； 适应性强，应用灵活； 编程方便，易于使用； 功能强，扩展能力强； PLC控制系统设计、安装、调试方便； PLC体积小、重量轻、易于机电一体化。

3. PLC的应用 顺序控制； 运动控制； 过程控制； 数据处理； 通信和联网。

4. PLC分类 根据I/O点数将PLC分为微型机、小型机、中型机和大型机。 从结构上看，PLC可分为整体式、模块式及分散式三种形式。

5.循环扫描工作原理 （1）输入采样：扫描输入端口，读输入端控制信号； （2）执行用户程序：CPU执行存储的用户程序； （3）处理通讯请求：在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口或者智能I/O模块接收到的任何信息； （4）执行CPU自诊断测试：S7-200检测CPU的操作和扩展模块的状态是否正常； （5）输出刷新：将执行结果写入输出映像寄存器，实现对输出端的控制。

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1.2任务分析 任何系统的设计都有一个思维方法的问题，本系统的设计采用头脑风暴法，头脑风暴的表现形式之一就是思维导图。按照大脑自身的规律进行思考，极大地发掘人的记忆、创造、身体、语言、精神、社交等各方面的潜能。

1.2.1设计原则 1.安全性：确保施工、操作中人与设备的安全； 2. 环保性：包括文明施工，工具的有序摆放，施工秩序等等； 3. 可靠性：抗干扰能力强； 4. 经济性：有较高的性价比。

1.2.2方案设计思维导图

1.2.3PLC选型 基于安全方面的考虑，本系统的供电采用三相五线制供电，其中三相火线，一根零线，一根地线。接地必须可靠、坚固。 据通讯口的要求，同时兼顾有较长的数据后备时间，因此选用PLC 的CPU226为宜。

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1.3任务决策 完成本项目有多个方案： 1.硬件方案： 热继电器是否接入PLC；指示灯是否接入PLC。 2.软件方案： （1）触点线圈指令；（2）置位复位指令； （3）传送指令； （4）子程序。

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1.4任务计划 整个项目计划书主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目验收。

1.4.1硬件设计 输入电路由正向起动按钮SB1、反向起动按钮SB2、停止按钮SB3组成。 2.输出电路 1.输入电路 输入电路由正向起动按钮SB1、反向起动按钮SB2、停止按钮SB3组成。 2.输出电路 输出电路由正向控制接触器KM1和反向控制接触器KM2组成。 3.电源 使用220V、50HZ的交流电，接在L+、M端。图中输入侧的直流电源由PLC提供，而输出侧的直流电源需另配备。 4.保护电路 热继电器用于过载保护。 5.工作状态指示电路 正反转运行指示灯分别用HL1、HL2实现。

1.4.2PLC资源分配 该任务中有四个输入，四个输出，用于自锁、互锁的触点无须占用外部接线端子而是由内部“软开关”代替，故不占用I/O点数，资源分配如表。

表 电动机的正反转控制资源分配表 项目 名称 I/O地址 作用 输入 SB1 I0.0 正转按钮 SB2 I0.1 反转按钮 SB3 I0.2 停止按钮 FR I0.3 热继电保护 输出 KM1 Q0.0 正转接触器 KM2 Q0.1 反转接触器 HL1 Q0.2 正转指示灯 HL2 Q0.3 反转指示灯

1.4.3电机正反转控制时间计划 采用项目管理的方法计划4个过程，分别用4个任务描述：

1.4.4时间进度管理甘特图：

4. 电机正反转控制设备、材料、工具计划 设备：3KW电动机一台；S7-200PLC（CPU226）一台；原控制柜一台（含操作按钮、电动机控制配电）。 材料：三相四线制铜芯线缆2.5mm2，控制线缆等，长度依据现场条件决定；接地线；绝缘胶布。 工具：电脑一台（操作系统Windows 2000、Windows XP、Vista，至少350M硬盘空间）；万用表，测电笔，螺丝刀，扳手等常用工具。

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1.5任务实施 1.5.1硬件安装 （1）将PLC与热源、高电压和电子噪声隔离开 ； （2）为接线和散热留出适当的空间 （3）电源定额 （4）接地和接线 （5）感性负载设计

1.5.2软件编程 （1）STEP 7-Micro/WIN编程软件 安装； （2）连接S7-200 CPU； （3）通信配置； （4）编程基本操作。

1.5.3相关指令 位操作指令：触点、线圈、取反和跳变指令，这些指令使用要素相对较少。使用时主要是要弄清指令的逻辑含义和梯形图表达形式。

电动机正反转控制的梯形图

1.5.4程序调试 点击工具条中的下载图标或者在命令菜单中选择File>Download来下载程序。 单击工具条中的运行图标或者在命令菜单中选择PLC>RUN。 选择Debug>Program Status来监控程序。

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1.6评价提高 1.6.1评价验收 依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量的验收。

低压电动机及电动执行机构检查接线检验批质量验收记录表 GB50303-2002

1.6.2总结 1.可编程控制器具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点。 2.PLC控制系统的硬件组成包括输入设备、PLC、输出设备等。 3.改变电动机转向的方式很多。三相异步电动机是通过改变相序，改变磁场旋转的方向，从而改变电动机的转向。 4.PLC位操作指令包括触点和线圈指令等。 5.PLC系统设计包括控制要求分析、资源分配、硬件接线、编程调试和监控等步骤。

1.6.3提高 在不同地点实现对同一对象的控制称为多地点控制问题，这也是继电控制中常见的问题。假设在三个不同的地方A、B、C独立控制同一盏灯D，任何一个开关动作都可以使灯的状态发生改变。即不管开关是开还是关，只要开关动作则灯的状态就改变。