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在实际应用中，往往要求各类生产机械能改变运动方向，具有上下、前后、左右等相反方向的运动，如镗床或车床工作台的前进与后退，起重机起吊重物的上升与下降，电梯的上升与下降，数控铣床的正反转等，这就要求电动机能实现正反转，以带动各类生产机械的往复运动。

    三相异步电动机的正反转控制可借助正反向接触器改变定子绕组的相序来实现，控制方法有多种，其中重要的一个问题是要保证正、反转接触器不会同时接通，以免造成电源相间短路。在继电器控制系统中，用正、反转接触器的动断触点组成互锁电路可以解决这个问题。在PLC控制系统中，可以通过软件设置获得更可靠的互锁控制。

    本节艾特贸易网主要实现三相异步电动机的启动、停止和正反转控制，使用两个继电器分别控制电动机的启动、停止和正反转。作为本书的第一个较完整的实例，本节将详细介绍PLC编程的详细过程，请读者认真阅读本节介绍的内容，以后编写实际的控制程序可参考本节描述的编程过程。

    一、电动机正反转控制工作原理

    由三相异步电动机转动原理可知，只需要将接于电动机定子绕组的三相电源线中的任意两相对调，就可以实现电动机正反转。对调后可以改变定子绕组的相序，旋转磁场方向也相应发生变化，转子中感应电势、电流以及产生的电磁转矩都要改变方向，电动机的转子就逆转了，可以使用继电器实现这一控制目的。

    电动机可逆运行控制线路，实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。为此，采用两个继电器分别给电动机定子送入A、B、C相序和C、B、A相序的电源，电动机就能实现可逆运行。为了避免误操作引起的电源短路，需要在这两个方向相反的单向运动电路中加入必要的联锁。图7-1所示为电动机正一反一停手动控制线路，是利用复合按钮组成的正反转控制线路。

    按下正转启动按钮SB2，电动机正转。若需要使电动机反转，不必按下停止按钮SB1，可直接按下反转启动按钮SB3，使继电器K1失电释放，继电器K2得电吸合，电动机先脱离电源，停止正转，然后再反向启动运行。反之亦然。通过将继电器K1、K2的常闭辅助触点串入对方的线圈电路中，形成相互联锁，可以防止误操作。

    图7-1    电动机正-反-停手动控制线路

    二、系统硬件设计

    1．输入/输出信号分析

    根据上述对三相异步电动机正反转工作原理的描述可知，该PLC控制系统的输入信号有：电动机启动和停止按钮各1个，控制电动机正转和反转的控制按钮各1个，共4个控制按钮，需4路输入端子。

    输出信号：控制电动机启动与停止需要1个继电器，另外，控制电动机的正转和反转需要1个继电器，共需2个继电器，所以需2路输出端子。

    2．编制PLC的输入/输出分配表

    使用PLC控制设备时，需要将设备的各个控制信号与PLC的输入端口连接，将设备的执行电器与PLC的输出端口连接，也就是为所有的设备信号分配PLC的输入/输出通道。设备信号与PLC输入/输出通道的连接关系，可以采用输入/输出分配表的形式给出，也可以采用端子图的形式绘出。本实例PLC的输入/输出分配表如表7-1所示。

   表7-1    PLC的输入/输出分配表

    3．PLC选型

    根据表7-1所示的PLC控制系统的输入/输出分配表，参看第2章2.1.1节中表2-1 S7-200 CPU系列产品主要性能表现，本实例中采用的PLC可选择西门子公司的S7 - 200系列小型PLC CPU - 222作为控制主机。

    4．硬件连接图

    根据系统要实现的功能以及控制要求，可设计如图7-2和图7-3所示的电动机正、反转PLC控制主电路图和PLC控制硬件接线图。其中，直流电源由PLC供给，可直接将PLC电源端子接在开关上，交流电源由外部供给。

    图7-2    电动机正、反转主电路图

    图7-3    电动机正、反转PLC控制接线图

    三、程序设计

    根据前述的电动机正、反转控制的工作原理，可设计如图7-4所示的电动机正、反转流程图。

    图7-4    电动机正、反转流程图

    根据图7-4所示的流程图，可进行相应的程序设计，下面对该程序的设计进行详细介绍。

    (1)新建项目。单击“文件”下拉菜单，在弹出的菜单中单击“新建”，如图7-5所示，然后弹出如图7-6所示建立项目，默认“项目1 (CPU 221 REL 01. 10)”，可修改。用鼠标右键单击此项弹出“类型”选项条。

    (2)选择CPU类型。在“类型”选项条中选择CPU类型，如图7-7所示，单击下拉条，选择PLC类型，单击“确认”按钮，完成PLC选型。

    图7-5    新建项目

    图7-6    新建项目

    (3)编写程序。若按下“启动”键，则电动机开始转动；若按下“正转”键，则电动机正转；若按下“反转”键，则电动机反转；若按下“停止”键，则电动机停止转动。选择程序块中的主程序(OB1)，如图7-8所示，准备编写程序。

    图7-7    选择PLC类型

    图7-8    单击选择主程序

    1)在打开的主程序框内，选中“网络1”上方的绿色文字“程序注释”，输入主程序名称，这里输入“电动机启动、正、反转控制”，如图7-9所示。

    图7-9    输入主程序名称

    2)选择网络。单击“网络1”下方，选中有箭头处的网络，如图7-10所示。

    图7-10    选择网络

    3)添加节点。单击图示符号，添加节点，如图7-11中箭头所示。

    图7-11    添加节点

    4)弹出如图7-12所示菜单，拖动移动条，单击选择要添加的接点，如在图7-12中单击“-||-”。

    5)在“？？．？”处单击选中，输入接点的编号“I0.0”，如图7-13所示。输入编号的效果如图7-14所示。按上述方法输入常闭触点“I0.1”，如图7-14所示。

    图7-12    选择要添加的接点

    图7-13    输入接点编号

    图7-14    输入编号效果图

    6)添加线圈并实现自锁，如图7-15～图7-20所示。

    图7-15    选择添加线圈的类型

    图7-16    在“？？．？”处输入线圈名称

    图7-17    输入线圈名称后效果图

    图7-18    准备添加节点

    图7-19    输入节点

    图7-20    单击向上分支按钮

    (4)正、反转控制程序。PLC控制的电动机正、反转程序及对应的解释如图7-21所示。

    图7-21    电动机正、反转控制程序图