PLC對異步電動機的控制

1、PLC對異步電動機的控制2009年06月11日 星期四12:55統(tǒng)的鼠籠式異步電動機起、制動控制方式一般有四種，即定子回路串電阻起動， 丫/ 起動，自耦變壓器起動和延邊三角形起動；制動方式有三種，反接制動，能 耗制動和電容制動，其中任何一種起、制動控制方式的實現(xiàn)通常由繼電器-接觸器控制系統(tǒng)來完成。下面就以定子回路串電阻降壓起動和反接制動為例，分析由繼 電器-接觸器實現(xiàn)的鼠籠式異步電動機的起、制動控制。廠FEI圖1繼電器接觸器控制系統(tǒng)如圖1所示，此控制電路含三個接觸器和一個中間繼電器線圈，12個觸點。起 動時，KM2、KM3線圈均處于斷開狀態(tài)，按下起動按鈕 SB1, KM1線圈通電并自 鎖，電動

2、機串電阻減壓起動。當電動機轉速上升到某一定值時 （此值為速度繼電器 KS1的整定值，可調節(jié)，如調至100r/min時動作），速度繼電器KS1的常開觸點閉 和，中間繼電器KA通電并自鎖，KA的常開觸點接通接觸器線圈 KM3，KM3的 主觸點在主電路中短接定子電阻 R,電動機轉速上升至給定值時投入穩(wěn)定運行。制動時，按下停機按鈕SB2，KM1線圈斷電，其主觸點斷開三相電源；控制 電路中常開觸點斷開，KM3失電，限流電阻串入；常閉觸點閉合，接通反接制動 接觸器KM2，對調兩相電源相序，電動機處于反接制動狀態(tài)。當轉速下降至某一 定值時（比如100r/min），KS1常開觸點斷開KA，繼而斷開KM2，電動

3、機失電，迅速停機這種傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式控制邏輯清晰，采用機電合一的組合方式 便于普通機類或電類技術人員維修，但由于使用的電氣元件體積大、觸點多、故 障率大，因此，運行的可靠性較低。隨著PLC技術的發(fā)展，使用PLC進行電機的運行控制已成為必然趨勢。2、采用PLC實現(xiàn)鼠籠式異步電動器起、制動控制可編程序控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)的產品，自60年代末，美國首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國特別是日本和聯(lián)邦德國 也相繼開發(fā)了各自的 PLC(programmable logic controller)，因此，與傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制系統(tǒng)相比較，筆者認為采用PLC實現(xiàn)鼠籠

4、式異步電動機起制動控制是 最明智的選擇。下面就是筆者設計的采用PLC實現(xiàn)的鼠籠式異步電動機起制動控 制電路的接線圖、梯形圖和指令程序，如圖2和圖3所示。111 SB 11X40OY43f)f I IX401Y431KS1 (X40!l_t¥42FR ,>7 一X4031COMCOM1卄Y430圖2 PLC控制的輸入輸出接線圖X400XOl X431 X4O3 Y430圖3 PLC控制的梯形圖PLC控制邏輯與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)基本一致，其工作過程如下:起動時，按下起動按鈕SB1,X400常開觸點閉合，丫430線圈接通并自鎖，KM1 線圈接通，主觸頭吸合，電動機串入限流電阻

5、 R開始起動，同時丫430的兩對常 開觸點閉合，當電動機轉速上升到某一定值時， KS1的常開觸點閉合，X402常開 觸點閉合，M100線圈接通并自鎖，M100的一對常開觸點接通丫432的線圈，KM3 線圈有電主觸頭吸合，短接起動電阻，電機轉速上升至給定值時投入穩(wěn)定運行。制動時，按下停機按鈕SB2, X401常開觸點斷開丫430線圈，使KM1失電釋 放，而丫430的常閉觸點接通丫431線圈，制動用的接觸器KM2線圈通電，對調兩 相電源的相序，電動機處于反接制動狀態(tài)。與此同時，丫430的常開觸點斷開丫432 的線圈，KM3失電釋放，串入電阻R限制制動電流。當電動機轉速迅速下降至某 一定值時，KS1

6、常開觸點斷開，X402常開觸點斷開M100的線圈，M100的常開觸 點斷開Y431線圈，KM2失電釋放，電動機很快停下來。過載時，熱繼電器FR常開觸點閉合，X403的兩對常閉觸點斷開丫430和M110的線圈，從而使KM1或KM2 失電釋放，起到過載保護作用。上述控制過程指令程序如下：DLDX4DDORY4302 ANfX4D13 ANlW31dAN1D35 OUTY43D6 LDM10D7 AMI溝DgOUTY431QLD¥43DIQORM10011 1ANDX40212 ANI葩 Oi門OUTM10&14 LDMlOO15 AMDY430li 6OUT¥4323、

7、PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的比較通過對鼠籠式異步電動機起制動的傳統(tǒng)控制方法和PLC控制方法的比較，從某種意義上看，PLC控制是從繼電器接觸器控制發(fā)展而來的。兩者既有相似性又 有很多不同處。3.1二種方案的不同點PLC內部大部分采用 軟”邏輯繼電器接觸器控制全部用硬器件、 硬觸點和 “硬”線連接，為全硬件控制； PLC 內部大部分采用 “軟”電器、 “軟”接點和“軟”線連接，為軟件控制。(2) PLC 控制系統(tǒng)結構緊湊 繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大； PLC 控制系統(tǒng)結構 緊湊，使用電器少，體積小。(3) PLC內部全為 軟接點”動作快電器接觸器控制全為機械式觸點，動作慢，

8、弧光放電嚴重；PLC內部全為 軟 接點 ”動作快。(4) PLC 控制功能改變極其方便 繼電器接觸器控制功能改變，需拆線接線乃至更換元器件，比較麻煩； PLC控制功能改變，一般只需修改程序便可，極其方便。(5) PLC 控制系統(tǒng)制造周期短PLC 控制系統(tǒng)由于結構簡單緊湊，基本為軟件控制，因此設計、施工與調試 比繼電器接觸器控制系統(tǒng)周期短。此外，由于PLC技術是計算機控制的基礎上發(fā)展而來，因此，它的軟硬件設 置上有著傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制無法比擬的優(yōu)勢，工作可靠性極高。3.2 PLC 方案的設計要點(1) 設置濾波在PLC中一般都在輸入輸出接口處設置 n形濾波器，它不僅可濾除來自外界 的高頻干擾

9、，而且還可減少內部模塊之間信號的相互干擾。(2) 設有隔離在PLC系統(tǒng)中CPU和各I/O回路(主要指數(shù)字口)幾乎都設有光耦合器作隔離， 以防止干擾或可能損壞 CPU 等。(3) 設置屏蔽屏蔽有兩類 :一類是對變壓器采取磁場和電場的雙重屏蔽， 這時要用既導磁又 導電的材料作為屏蔽層； 另一類是對 CPU 和編程器等模塊僅作電磁場的屏蔽， 此 時可用導電的金屬材料作屏蔽層。(4) 采用模塊式結構PLC 通常采用積木式結構，這便于用戶檢修和更換模板，同時在各模板上都 設有故障檢測電路，并用相應的指示器標志它的狀態(tài)，使用戶能迅速確定故障的 位置。(5) 設有聯(lián)鎖功能PLC 中個各輸出通道之間設有聯(lián)鎖功

10、能。以防止各被控對象之間誤動作可能 造成的事故。(6) 設置環(huán)境檢測和診斷電路這部分電路負責對 PLC 的運行環(huán)境 (例如電網(wǎng)電壓、工作溫度、環(huán)境的濕度 等)進行檢測，同時也完成對 PLC 中各模塊工作狀態(tài)的監(jiān)測。這部分電路往往是與軟件相配合工作的，以實現(xiàn)故障自動診斷和預報。(7) 設置 Watchdog 電路PLC 中的這種電路是專門監(jiān)視 PLC 運行進程是否按預定的順序進行，如果 PLC中發(fā)生故障或用戶程序區(qū)受損，則因 CPU不能按預定順序(預定時間間隔)工 作而報警。(8) PLC 的輸入、輸出控制簡單PLC 是以掃描方式進行工作的， 即 PLC 對信號的輸入、 數(shù)據(jù)的處理和控制信 號的輸出，分別在一個掃描周期內的不同時間間隔里，以批處理方式進行，這不 僅使用戶編程簡單、不易出錯，而且也使 PLC 的工作不易受到外界干擾的影響； 同時 PLC 所處理的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定