PLC對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制

1、PLC對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制2009年06月11日 星期四12:55統(tǒng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)控制方式一般有四種，即定子回路串電阻起動(dòng)， 丫/ 起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)和延邊三角形起動(dòng)；制動(dòng)方式有三種，反接制動(dòng)，能 耗制動(dòng)和電容制動(dòng)，其中任何一種起、制動(dòng)控制方式的實(shí)現(xiàn)通常由繼電器-接觸器控制系統(tǒng)來(lái)完成。下面就以定子回路串電阻降壓起動(dòng)和反接制動(dòng)為例，分析由繼 電器-接觸器實(shí)現(xiàn)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)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(gè)接觸器和一個(gè)中間繼電器線圈，12個(gè)觸點(diǎn)。起 動(dòng)時(shí)，KM2、KM3線圈均處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下起動(dòng)按鈕 SB1, KM1線圈通電并自 鎖，電動(dòng)

2、機(jī)串電阻減壓起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值時(shí) （此值為速度繼電器 KS1的整定值，可調(diào)節(jié)，如調(diào)至100r/min時(shí)動(dòng)作），速度繼電器KS1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉 和，中間繼電器KA通電并自鎖，KA的常開(kāi)觸點(diǎn)接通接觸器線圈 KM3，KM3的 主觸點(diǎn)在主電路中短接定子電阻 R,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至給定值時(shí)投入穩(wěn)定運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下停機(jī)按鈕SB2，KM1線圈斷電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)三相電源；控制 電路中常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3失電，限流電阻串入；常閉觸點(diǎn)閉合，接通反接制動(dòng) 接觸器KM2，對(duì)調(diào)兩相電源相序，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至某一 定值時(shí)（比如100r/min），KS1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)KA，繼而斷開(kāi)KM2，電動(dòng)

3、機(jī)失電，迅速停機(jī)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(jī)電合一的組合方式 便于普通機(jī)類或電類技術(shù)人員維修，但由于使用的電氣元件體積大、觸點(diǎn)多、故 障率大，因此，運(yùn)行的可靠性較低。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，使用PLC進(jìn)行電機(jī)的運(yùn)行控制已成為必然趨勢(shì)。2、采用PLC實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電動(dòng)器起、制動(dòng)控制可編程序控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，自60年代末，美國(guó)首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國(guó)特別是日本和聯(lián)邦德國(guó) 也相繼開(kāi)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(rèn)為采用PLC實(shí)現(xiàn)鼠籠

4、式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)控制是 最明智的選擇。下面就是筆者設(shè)計(jì)的采用PLC實(shí)現(xiàn)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)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(guò)程如下:起動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB1,X400常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，丫430線圈接通并自鎖，KM1 線圈接通，主觸頭吸合，電動(dòng)機(jī)串入限流電阻

5、 R開(kāi)始起動(dòng)，同時(shí)丫430的兩對(duì)常 開(kāi)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值時(shí)， KS1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X402常開(kāi) 觸點(diǎn)閉合，M100線圈接通并自鎖，M100的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)接通丫432的線圈，KM3 線圈有電主觸頭吸合，短接起動(dòng)電阻，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升至給定值時(shí)投入穩(wěn)定運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下停機(jī)按鈕SB2, X401常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)丫430線圈，使KM1失電釋 放，而丫430的常閉觸點(diǎn)接通丫431線圈，制動(dòng)用的接觸器KM2線圈通電，對(duì)調(diào)兩 相電源的相序，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。與此同時(shí)，丫430的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)丫432 的線圈，KM3失電釋放，串入電阻R限制制動(dòng)電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降至某 一定值時(shí)，KS1

6、常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，X402常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)M100的線圈，M100的常開(kāi)觸 點(diǎn)斷開(kāi)Y431線圈，KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)很快停下來(lái)。過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X403的兩對(duì)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)丫430和M110的線圈，從而使KM1或KM2 失電釋放，起到過(guò)載保護(hù)作用。上述控制過(guò)程指令程序如下：DLDX4DDORY4302 ANfX4D13 ANlW31dAN1D35 OUTY43D6 LDM10D7 AMI溝DgOUTY431QLD¥43DIQORM10011 1ANDX40212 ANI葩 Oi門(mén)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(guò)對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)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(lái)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(diǎn)PLC內(nèi)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(diǎn)和 “硬”線連接，為全硬件控制； PLC 內(nèi)部大部分采用 “軟”電器、 “軟”接點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。(2) PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 緊湊，使用電器少，體積小。(3) PLC內(nèi)部全為 軟接點(diǎn)”動(dòng)作快電器接觸器控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢，

8、弧光放電嚴(yán)重；PLC內(nèi)部全為 軟 接點(diǎn) ”動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，基本為軟件控制，因此設(shè)計(jì)、施工與調(diào)試 比繼電器接觸器控制系統(tǒng)周期短。此外，由于PLC技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，因此，它的軟硬件設(shè) 置上有著傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，工作可靠性極高。3.2 PLC 方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1) 設(shè)置濾波在PLC中一般都在輸入輸出接口處設(shè)置 n形濾波器，它不僅可濾除來(lái)自外界 的高頻干擾

9、，而且還可減少內(nèi)部模塊之間信號(hào)的相互干擾。(2) 設(shè)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(shè)有光耦合器作隔離， 以防止干擾或可能損壞 CPU 等。(3) 設(shè)置屏蔽屏蔽有兩類 :一類是對(duì)變壓器采取磁場(chǎng)和電場(chǎng)的雙重屏蔽， 這時(shí)要用既導(dǎo)磁又 導(dǎo)電的材料作為屏蔽層； 另一類是對(duì) CPU 和編程器等模塊僅作電磁場(chǎng)的屏蔽， 此 時(shí)可用導(dǎo)電的金屬材料作屏蔽層。(4) 采用模塊式結(jié)構(gòu)PLC 通常采用積木式結(jié)構(gòu)，這便于用戶檢修和更換模板，同時(shí)在各模板上都 設(shè)有故障檢測(cè)電路，并用相應(yīng)的指示器標(biāo)志它的狀態(tài)，使用戶能迅速確定故障的 位置。(5) 設(shè)有聯(lián)鎖功能PLC 中個(gè)各輸出通道之間設(shè)有聯(lián)鎖功

10、能。以防止各被控對(duì)象之間誤動(dòng)作可能 造成的事故。(6) 設(shè)置環(huán)境檢測(cè)和診斷電路這部分電路負(fù)責(zé)對(duì) PLC 的運(yùn)行環(huán)境 (例如電網(wǎng)電壓、工作溫度、環(huán)境的濕度 等)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也完成對(duì) PLC 中各模塊工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。這部分電路往往是與軟件相配合工作的，以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷和預(yù)報(bào)。(7) 設(shè)置 Watchdog 電路PLC 中的這種電路是專門(mén)監(jiān)視 PLC 運(yùn)行進(jìn)程是否按預(yù)定的順序進(jìn)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(yù)定順序(預(yù)定時(shí)間間隔)工 作而報(bào)警。(8) PLC 的輸入、輸出控制簡(jiǎn)單PLC 是以掃描方式進(jìn)行工作的， 即 PLC 對(duì)信號(hào)的輸入、 數(shù)據(jù)的處理和控制信 號(hào)的輸出，分別在一個(gè)掃描周期內(nèi)的不同時(shí)間間隔里，以批處理方式進(jìn)行，這不 僅使用戶編程簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)，而且也使 PLC 的工作不易受到外界干擾的影響； 同時(shí) PLC 所處理的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定