電工技術(shù)之電動(dòng)機(jī)控制

所謂電動(dòng)機(jī)控制電路，就是利用各種低壓電器組成的，能控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)等作用的電路。電動(dòng)機(jī)控制電工技術(shù)

電動(dòng)機(jī)控制1繼電—接觸器控制2可編程控制器電工技術(shù)電動(dòng)機(jī)的基本控制電路電動(dòng)機(jī)控制常用低壓電器，電動(dòng)機(jī)的控制和保護(hù)環(huán)節(jié)的典型線(xiàn)路，可編程控制器主要內(nèi)容：重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容：1.1常用控制電器1.2直接起動(dòng)控制1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制1繼電—接觸器控制1繼電—接觸器控制1、手刀開(kāi)關(guān)和熔斷器2、自動(dòng)開(kāi)關(guān)

3、交流接觸器

4、熱繼電器和時(shí)間繼電器

5、按鈕和行程開(kāi)關(guān)1.1常用控制電器

略1.2直接起動(dòng)控制1繼電—接觸器控制

繼電接觸控制線(xiàn)路由一些基本控制環(huán)節(jié)組成。在電工技術(shù)中所繪制的控制線(xiàn)路圖為原理圖，它不考慮電器的結(jié)構(gòu)和實(shí)際位置，突出的是電氣原理。電器自動(dòng)控制原理圖的繪制原則及讀圖方法：1.按國(guó)家規(guī)定的電工圖形符號(hào)和文字符號(hào)畫(huà)圖。2.控制線(xiàn)路由主電路(被控制負(fù)載所在電路)

和控制電路(控制主電路狀態(tài))組成。

3.

屬同一電器元件的不同部分(如接觸器的線(xiàn)圈和觸點(diǎn))按其功能和所接電路的不同分別畫(huà)在不同的電路中，但必須標(biāo)注相同的文字符號(hào)。1繼電—接觸器控制1.2直接起動(dòng)控制4.

所有電器的圖形符號(hào)均按無(wú)電壓、無(wú)外力作用下的正常狀態(tài)畫(huà)出，即按通電前的狀態(tài)繪制。5.

與電路無(wú)關(guān)的部件(如鐵心、支架、彈簧等)在控制電路中不畫(huà)出。分析和設(shè)計(jì)控制電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：使控制電路簡(jiǎn)單，電器元件少，而且工作又要準(zhǔn)確可靠。(2)盡可能避免多個(gè)電器元件依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的控制電路。(3)必須保證每個(gè)線(xiàn)圈的額定電壓，不能將兩個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)。1.2直接起動(dòng)控制熔斷器FU交流接觸器KM組合開(kāi)關(guān)Q按扭SBSB1SB235熱繼電器FRM3～4211.直接起動(dòng)結(jié)構(gòu)圖1.2直接起動(dòng)控制2.直接起動(dòng)原理圖M13~KMM3~KMSB2FRKMSB1合上開(kāi)關(guān)，控制過(guò)程如下：按SB1KM線(xiàn)圈斷電KM主觸頭斷開(kāi)M停轉(zhuǎn)松SB2按SB2KM線(xiàn)圈通電KM主觸頭閉合起動(dòng)MKM自鎖觸頭閉合靠KM自鎖觸頭保持M持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1.2直接起動(dòng)控制1.2直接起動(dòng)控制3.既能長(zhǎng)期工作又能點(diǎn)動(dòng)的控制電路

按下起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3的作用：(1)使接觸器線(xiàn)圈KM通電；(2)使線(xiàn)圈KM不能自鎖。KMSB2FRKMSB1~SB3復(fù)合按鈕3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

短路保護(hù)是因短路電流會(huì)引起電器設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使電動(dòng)機(jī)和電器設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械性損壞，故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器FU和過(guò)流繼電器等。

欠壓是指電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，引起電流增加甚至使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，失壓(零壓)是指電源電壓消失而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能自動(dòng)重新起動(dòng)(亦稱(chēng)自起動(dòng))，易造成人身或設(shè)備故障。常用的失壓和欠壓保護(hù)有：對(duì)接觸器實(shí)行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護(hù)。

過(guò)載保護(hù)是為防止三相電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中電流超過(guò)額定值而設(shè)置的保護(hù)。常采用熱繼電器FR保護(hù)，也可采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)和電流繼電器保護(hù)。1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制

將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根線(xiàn)對(duì)調(diào)一下，即可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

需要用兩個(gè)接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求。

當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；

當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器工作時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根聯(lián)線(xiàn)對(duì)調(diào)一下，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。1繼電—接觸器控制1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制1.正、反轉(zhuǎn)控制原理圖1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制按下SBFSBKMF

在同一時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)接觸器只允許一個(gè)通電工作的控制作用，稱(chēng)為“聯(lián)鎖”?！奥?lián)鎖”觸點(diǎn)利用接觸器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱(chēng)電氣聯(lián)鎖。

缺點(diǎn)：改變轉(zhuǎn)向時(shí)必須先按停止按鈕。解決措施：在控制電路中加入機(jī)械連鎖。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通電斷開(kāi)斷電電機(jī)正轉(zhuǎn)閉合合上開(kāi)關(guān)，動(dòng)作原理和動(dòng)作過(guò)程如下正轉(zhuǎn)控制過(guò)程：按SBFKMF線(xiàn)圈通電KMF主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)KMF聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)，起聯(lián)鎖作用，防止可能的誤動(dòng)作KMF自鎖觸頭閉合反轉(zhuǎn)控制過(guò)程：先按SBKMF線(xiàn)圈斷電KMF主觸頭斷開(kāi)KMF自鎖觸頭斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)M斷電KMF聯(lián)鎖觸頭閉合再按SBRKMR線(xiàn)圈通電KMR主觸頭閉合KMR自鎖觸頭閉合KMR聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制1.3三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制機(jī)械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖2.利用復(fù)合按鈕的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱(chēng)機(jī)械聯(lián)鎖。KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR2可編程控制器2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2.2

S7-300可編程控制器的基本構(gòu)成2.3可編程控制器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例概述1.定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子操作系統(tǒng)裝置，專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體和易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。2可編程控制器2.可編程控制器的發(fā)展：它的起源可以追溯到60年代，美國(guó)通用汽車(chē)公司為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷翻新的需要，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的控制設(shè)備提出了新的要求，為此研制了第一臺(tái)可編程控制器用于生產(chǎn)線(xiàn)上，通過(guò)改變存儲(chǔ)在里面的指令的方法來(lái)改變生產(chǎn)線(xiàn)的控制流程，從而提供了繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的靈活性。但這一時(shí)期它主要是代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)際只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱(chēng)為可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（ProgrammableLogicalController）。2可編程控制器概述進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，可以進(jìn)行模擬量控制、位置控制，特別是遠(yuǎn)程通訊功能的實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱(chēng)為可編程控制器（ProgrammableController）簡(jiǎn)稱(chēng)PC,但為了與個(gè)人電腦PC相區(qū)別，仍將其稱(chēng)為PLC。PLC已被稱(chēng)為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，加速了機(jī)電一體化的進(jìn)程。2可編程控制器概述2可編程控制器2.1可編程控制器的基本組成和工作原理各種PLC的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其結(jié)構(gòu)和工作原理大同小異，都是以微處理器為核心的電子電氣系統(tǒng)。PLC各種功能的實(shí)現(xiàn)，不僅基于其硬件的作用，而且要靠其軟件的支持。

PLC內(nèi)部主要由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器、擴(kuò)展接口和外部設(shè)備接口等幾部分組成。1可編程控制器的結(jié)構(gòu)及各部分的作用2可編程控制器2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器(1)主機(jī)

CPU是PLC的核心，一切邏輯運(yùn)算及判斷都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我們常說(shuō)的電腦芯片。(1)運(yùn)行用戶(hù)程序。(2)監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)。(3)作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶(hù)程序作編譯處理的程序。系統(tǒng)程序已由廠(chǎng)家固定，用戶(hù)不能更改。

用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：主要存放用戶(hù)編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果。內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類(lèi)：一類(lèi)是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，另一類(lèi)是用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器(2)輸入/輸出(I/O)接口輸入接口用于接收輸入設(shè)備（如：按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等）的控制信號(hào)。輸出接口用于將經(jīng)主機(jī)處理過(guò)的結(jié)果通過(guò)輸出電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如:接觸器、電磁閥、指示燈等）。(3)電源電源指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器(4)編程器編程器是PLC很重要的外部設(shè)備，它主要由鍵盤(pán)、顯示器組成。編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩類(lèi)。小型PLC常用簡(jiǎn)易編程器，大、中型PLC多用智能編程器。編程器的作用是編制用戶(hù)程序并送入PLC程序存儲(chǔ)器。利用編程器可檢查、修改、調(diào)試用戶(hù)程序和在線(xiàn)監(jiān)視PLC工作狀況?，F(xiàn)在許多PLC采用和計(jì)算機(jī)聯(lián)接，并利用專(zhuān)用的工具軟件進(jìn)行編程或監(jiān)控。2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器(6)外部設(shè)備接口

I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。(5)輸入輸出擴(kuò)展接口此接口可將編程器、打印機(jī)、條形碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相連。2.1可編程控制器的基本組成和工作原理2可編程控制器輸入端子輸入鎖存器輸入狀態(tài)寄存器輸出鎖存器輸出狀態(tài)寄存器輸出端子程序執(zhí)行讀讀寫(xiě)2可編程控制器的工作原理

PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的工作方式，這個(gè)過(guò)程可分為輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，整個(gè)過(guò)程掃描并執(zhí)行一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。一個(gè)掃描周期2可編程控制器(1)輸入采樣階段

PLC在輸入采樣階段，以?huà)呙璺绞巾樞蜃x入所有輸入端的通/斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將此狀態(tài)存入輸入狀態(tài)寄存器，即輸入刷新。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入。2可編程控制器的工作原理2可編程控制器(2)程序執(zhí)行階段

PLC在執(zhí)行階段，按先左后右，先上后下的步序，執(zhí)行程序指令。其過(guò)程如下：從輸入狀態(tài)寄存器和其它元件狀態(tài)寄存器中讀出有關(guān)元件的通/斷狀態(tài)，并根據(jù)用戶(hù)程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)的狀態(tài)寄存器中。(3)輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完畢后，將各物理繼電器對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)寄存器的通/斷狀態(tài)，在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出寄存器，去控制各物理繼電器的通/斷，這才是PLC的實(shí)際輸出。2可編程控制器的工作原理2可編程控制器由PLC的工作過(guò)程可見(jiàn)，在PLC的程序執(zhí)行階段，即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)立即改變，要等到下一個(gè)周期輸入處理階段才能改變。暫存在輸出狀態(tài)寄存器中的輸出信號(hào)，等到一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號(hào)全部輸出給輸出鎖存器，這才成為實(shí)際的CPU輸出。因此全部輸入、輸出狀態(tài)的改變就需要一個(gè)掃描周期，換言之，輸入、輸出的狀態(tài)保持一個(gè)掃描周期。2可編程控制器的工作原理2可編程控制器同其它電腦裝置一樣，PLC的操作是依其程序操作進(jìn)行的，而程序是用程序語(yǔ)言表達(dá)的，并且表達(dá)的方式多種多樣，不同的生產(chǎn)廠(chǎng)家，不同的機(jī)種，采用的表達(dá)方式不同，但基本上可歸納為：繼電器梯形圖指令語(yǔ)句表邏輯塊圖功能流程圖目前常用3PLC的編程方法和一般規(guī)則2可編程控制器（1）繼電器梯形圖是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種圖形語(yǔ)言。它繼承了繼電器接點(diǎn)、線(xiàn)圈、串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類(lèi)似的圖形符號(hào)，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)，不需學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，電氣技術(shù)人員使用最方便。3PLC的編程方法和一般規(guī)則2可編程控制器3PLC的編程方法和一般規(guī)則（2）指令語(yǔ)句表這種編程語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言類(lèi)似，不同的廠(chǎng)家其語(yǔ)句表有所不同。2可編程控制器（3）編程原則①

PLC編程元件的觸點(diǎn)在編程過(guò)程中可以無(wú)限次使用，每個(gè)繼電器的線(xiàn)圈在梯形圖中只能出現(xiàn)一次，它的觸點(diǎn)可以使用無(wú)數(shù)次。②梯形圖的每一邏輯行皆起始于左母線(xiàn)，終止于右母線(xiàn)。線(xiàn)圈總是處于最右邊，且不能直接與左邊母線(xiàn)相連。[][][][]3PLC的編程方法和一般規(guī)則2可編程控制器③編制梯形圖時(shí)，應(yīng)盡量做到“上重下輕、左重右輕”。[]不合理合理[]④兩個(gè)或兩個(gè)以上的線(xiàn)圈可以并聯(lián)，但不可以串聯(lián)。[]

[]

X0

X0Y13PLC的編程方法和一般規(guī)則（3）編程原則2可編程控制器（4）編程方法

①確定I/O點(diǎn)數(shù)及分配②編制梯形圖和指令語(yǔ)句表⑤程序以END指令結(jié)束，程序的執(zhí)行是從第一個(gè)地址到END指令結(jié)束，在調(diào)試的時(shí)候，可以利用這個(gè)特點(diǎn)將程序分成若干個(gè)塊，進(jìn)行分塊調(diào)試，直至程序全部調(diào)試成功。3PLC的編程方法和一般規(guī)則（3）編程原則2可編程控制器4PLC的主要特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。(2)編程簡(jiǎn)單，使用方便。(3)通用性好，具有在線(xiàn)修改能力。(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，維護(hù)容量。(5)體積小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2可編程控制器5可編程控制器的主要技術(shù)性能（1）I/O點(diǎn)數(shù)指PLC外部輸入和輸出端子數(shù)。（2）用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量用來(lái)衡量PLC所能存儲(chǔ)用戶(hù)程序的多少。（3）掃描速度指掃描1000步用戶(hù)程序所需的時(shí)間，以ms/千步為單位。（4）指令系統(tǒng)條數(shù)指PLC具有的基本指令和高級(jí)指令的種類(lèi)和數(shù)量。種類(lèi)數(shù)量越多，軟件功能越強(qiáng)。2可編程控制器（5）編程元件的種類(lèi)和數(shù)量編程元件指：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用“字”寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等。其種類(lèi)和數(shù)量是衡量PLC的一個(gè)指標(biāo)。5可編程控制器的主要技術(shù)性能2可編程控制器2.2

S7-300可編程控制器的基本構(gòu)成S7-300PLC系統(tǒng)構(gòu)成框圖2可編程控制器2.2

S7-300可編程控制器的基本構(gòu)成STEP7調(diào)用結(jié)構(gòu)舉例2可編程控制器2.3可編程控制器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟2可編程控制器2.3可編程控制器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用實(shí)例:（1）電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止控制程序。設(shè)起動(dòng)按鈕為I0.0，停止按鈕為I0.1，控制輸出為Q0.0。這里，起動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)都是短信號(hào)。