西门子 S7-200 SMART PLC 实现电机点动与连续运行综合控制

在工业生产中，电机控制并非单一模式：调试设备时需要 “按动即转、松开即停” 的点动功能，正常生产时则需要 “一键启动、持续运行” 的连续控制。本文以西门子 S7-200 SMART PLC 为载体，详细讲解电机点动控制原理，并设计一套融合点动与连续运行的综合控制方案，涵盖硬件配置、程序编写、逻辑优化全流程。

一、点动控制核心原理

1. 点动控制的定义与应用

点动控制（Jog）是指仅在操作人员持续按下按钮时电机运行，松开按钮电机立即停止的控制模式，核心特征是无自锁环节。其典型应用场景包括：

设备安装调试：如传送带位置校准、机床刀架微调；
精确定位操作：如起重机吊钩微调、装配线零件对位；
故障排查：电机空载试转、机械卡滞检测。

2. 与连续运行的核心区别

控制模式	核心逻辑	关键组件	适用场景
点动控制	无自锁，按钮保持触发	点动按钮	调试、微调、定位
连续运行	有自锁，按钮触发后保持	启动按钮 + 自锁触点	长期稳定生产运行

二、综合控制案例设计

1. 控制需求

实现 “点动” 与 “连续运行” 两种模式独立切换，且满足以下安全与功能要求：

点动模式：按下点动按钮电机运转，松开按钮电机停止；
连续模式：按下启动按钮电机持续运行，按下停止按钮电机停止；
安全保护：过载、急停信号触发时，电机立即停止，且两种模式均受保护；
状态指示：区分电机运行状态（无论点动还是连续）与点动操作状态。

2. 控制元件清单

设备符号	设备名称	功能说明	数量	触点类型
SB1	点动按钮	触发电机点动运行	1 个	常开
SB2	启动按钮	触发电机连续运行	1 个	常开
SB3	停止按钮	紧急 / 正常停止电机（安全信号）	1 个	常闭（硬接线）
FR	热继电器	电机过载保护（过流时断开，安全信号）	1 个	常闭（硬接线）
KM1	电机控制接触器	控制电机主回路通断	1 个	线圈（AC220V/380V）
HL1	运行指示灯	指示电机是否运行（点动 / 连续通用）	1 个	指示灯（DC24V）
HL2	点动指示灯	指示当前是否处于点动操作模式	1 个	指示灯（DC24V）
S7-200 SMART	PLC 主机	核心逻辑控制单元（如 CPU ST40）	1 台	-

三、I/O 地址分配与硬件接线

1. I/O 地址分配表（关键！避免接线错误）

信号类型	设备符号	功能描述	PLC 地址	接线备注
输入信号	SB1	点动按钮（常开）	I0.0	一端接 PLC 输入端子 I0.0，另一端接 24V+
输入信号	SB2	启动按钮（常开）	I0.1	一端接 PLC 输入端子 I0.1，另一端接 24V+
输入信号	SB3	停止按钮（常闭）	I0.2	一端接 PLC 输入端子 I0.2，另一端接 24V+
输入信号	FR	过载保护（常闭）	I0.3	一端接 PLC 输入端子 I0.3，另一端接 24V+
输出信号	KM1	接触器线圈	Q0.0	PLC 输出端子 Q0.0 接线圈，线圈另一端接 24V-
输出信号	HL1	运行指示灯	Q0.1	PLC 输出端子 Q0.1 接指示灯，另一端接 24V-
输出信号	HL2	点动指示灯	Q0.2	PLC 输出端子 Q0.2 接指示灯，另一端接 24V-

2. 硬件接线关键注意事项

输入回路规范：所有输入设备（SB1~SB3、FR）均采用 “24V+→设备→PLC 输入端子→PLC 公共端（M）→24V-” 回路，确保信号无抖动；
输出回路保护：接触器 KM1 线圈需串联续流二极管（型号如 1N4007），防止线圈断电时产生的反向高压损坏 PLC 输出点；
安全硬接线：停止按钮 SB3、热继电器 FR 必须采用常闭硬接线，即使 PLC 程序故障，也能通过硬件切断控制回路，避免电机失控。

四、PLC 程序编写（STEP 7-Micro/WIN SMART）

采用梯形图（LAD）编写程序，分 “基础版” 和 “改进版（点动优先）”，逐步优化逻辑，满足工程实际需求。

1. 基础版程序（点动与连续独立控制）

程序逻辑框架

网络编号	功能描述	核心控制目标
网络 1	连续运行（起保停）控制	实现电机连续运行的启动、自锁与停止
网络 2	点动控制	实现电机点动运行（无自锁）
网络 3	运行指示灯控制	电机运行时（点动 / 连续）HL1 亮
网络 4	点动指示灯控制	点动按钮按下时 HL2 亮，指示点动模式

梯形图程序与逐句解释

网络 1：连续运行（起保停）控制

// 条件：停止按钮SB3（I0.2，常闭）未动作 + 过载FR（I0.3，常闭）未动作 + 启动按钮SB2（I0.1，常开）按下

// 自锁：KM1吸合后（Q0.0常开触点闭合），即使SB2松开，电机仍持续运行

解释：这是经典的 “起保停” 电路。SB2 按下时，Q0.0（KM1）得电；SB2 松开后，Q0.0 自锁触点维持回路导通；SB3 按下（I0.2 断开）或 FR 过载（I0.3 断开）时，回路切断，电机停止。

网络 2：点动控制

解释：点动控制的核心是 “无自锁”。只有持续按下 SB1，Q0.0 才得电；松开 SB1，回路断开，电机停止。同时，SB3 和 FR 作为安全信号，确保点动时也受保护。

网络 3：运行指示灯控制

解释：HL1（Q0.1）直接由 KM1 线圈状态控制，电机运转则灯亮，方便现场人员判断电机是否处于工作状态。

网络 4：点动指示灯控制

解释：HL2（Q0.2）由 SB1 直接控制，按下 SB1 则灯亮，明确当前操作模式为 “点动”，避免误判。

2. 改进版程序（点动优先，解决模式冲突）

基础版的潜在问题

基础版程序中，若电机处于连续运行状态（Q0.0 自锁导通），此时按下点动按钮 SB1，会出现：

SB1 按下时，网络 2 回路导通，但网络 1 的自锁回路仍未断开，Q0.0 持续得电；
松开 SB1 后，电机不会停止，仍保持连续运行，无法实现 “点动打断连续” 的安全需求。

改进方案：增加点动与连续的互锁

在连续运行回路中，串联点动按钮 SB1 的常闭触点，实现 “点动优先”—— 按下 SB1 时，立即切断连续运行的自锁回路，强制切换为点动模式。

改进版梯形图（仅修改网络 1，避免出现双线圈删除程序段2）

// 改进点：串联SB1（I0.0）的常闭触点，实现点动优先

改进逻辑分析：

未按 SB1 时，I0.0 常闭触点导通，连续运行回路正常工作（SB2 启动、自锁）；
按下 SB1 时，I0.0 常闭触点断开，连续运行的自锁回路被切断，即使之前处于连续运行，也会立即转为点动模式（仅 SB1 按下时电机运行）；
松开 SB1 后，I0.0 常闭触点恢复导通，若需重新连续运行，需再次按下 SB2，逻辑更安全。

五、程序仿真与硬件调试

1. 软件仿真（STEP 7-Micro/WIN SMART 仿真功能）

编译程序：点击 “编译” 按钮，确保无语法错误；
创建强制表：添加 I0.0~I0.3（输入）、Q0.0~Q0.2（输出），用于模拟现场信号；
测试连续运行：
- 强制 I0.2（SB3）=1、I0.3（FR）=1（安全信号正常）；
- 强制 I0.1（SB2）=1，观察 Q0.0 是否置 1，松开 I0.1 后 Q0.0 是否保持 1（自锁有效）；
- 强制 I0.2=0（按下 SB3），观察 Q0.0 是否置 0（停止有效）；

测试点动优先：
- 先按上述步骤启动连续运行（Q0.0=1）；
- 强制 I0.0（SB1）=1，观察 Q0.0 是否仍为 1（点动导通），松开 I0.0 后 Q0.0 是否置 0（连续回路被切断）。

2. 硬件调试（现场接线后）

断电检查：用万用表测量输入 / 输出回路，确认无短路、接线无松动；
空载测试：断开电机电源线，仅给 PLC 和接触器通电：
- 按下 SB2（启动），观察 KM1 是否吸合，HL1 是否亮；
- 按下 SB3（停止），观察 KM1 是否断开；
- 按下 SB1（点动），观察 KM1 是否随 SB1 的按下 / 松开吸合 / 断开，HL2 是否亮；