三相異步電動機的PLC控制

1、技能訓(xùn)練 三相異步電動機的PLC控制工程實際中的PLC控制系統(tǒng)總是比較復(fù)雜的，作為其中的基本環(huán)節(jié)，三相異步電動機的幾種典型控制回路常見于PLC控制系統(tǒng)中。本模塊詳細(xì)講述了幾種三相異步電動機的PLC控制電路硬件結(jié)構(gòu)及實用程序，并通過三相異步電動機星形三角形啟動實訓(xùn)，讓讀者進一步掌握簡單PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)運用。第一部分 教學(xué)要求一、目的要求學(xué)習(xí)PLC在三相異步電動機控制電路中的運用情況通過示例，掌握PLC控制程序編制技巧了解常用PLC編程軟件的基本運用，培養(yǎng)簡單PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)能力二、工具器材器材名稱規(guī)格/型號數(shù)量器材名稱規(guī)格/型號數(shù)量可編程控制器FX2N-48MR-00110臺熱過載繼電器

2、JRS1-09-25-1A/380V10臺編程計算機及軟件可選用SW3D5-GPPW-E編程軟件10臺組合按鈕LA19-3H10臺編程適配電纜SC-0910根熔斷器FU/RT18/5A/3P、1P各10臺三相異步電動機180W/380V/10臺接觸器CJX2-1210/220V30臺電源開關(guān)DZ47-C10/3P、1P各10臺其他工具及導(dǎo)線若干三、教學(xué)節(jié)奏與方式項目時間安排教學(xué)方式課前準(zhǔn)備課余復(fù)習(xí)電動機Y/接法的有關(guān)內(nèi)容教師講授4課時教師講授、操作示范相結(jié)合。重點：PLC控制程序中的典型環(huán)節(jié)2課時學(xué)習(xí)三菱FX系列 PLC的編程軟件學(xué)生實作4課時分組進行（6人一組或酌情分組）重點：計算機編程及程

3、序?qū)懭胨?、成績評定技能訓(xùn)練成績教師簽名第二部分 教學(xué)內(nèi)容三相異步電動機各種控制電路，是工業(yè)控制系統(tǒng)中使用最為普遍的基本環(huán)節(jié)。本模塊對三相異步電動機點動-長動、正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)、順序啟動等幾種常見PLC控制電路進行討論，每一種電路均給出了與之對應(yīng)的繼電-接觸器控制電路，兩種電路中的所有按鈕及輸出接觸器均采用相同的代號，以方便讀者對照理解。一、三相異步電動機點動-長動控制回路1.點動-長動控制電路接線圖圖9-1（a）是三相異步電動機點動-長動PLC控制I/O接線圖，圖9-1（b）是與之對應(yīng)的繼電器接觸器控制電路。（a）PLC控制I/O接線圖 （b）繼電器接觸器控制電路圖9-1 點動-長動控制電路接線圖2

4、.梯形圖及指令表程序圖9-2（a）是三相異步電動機點動-長動PLC控制梯形圖程序，圖9-2（b）是與之對應(yīng)的指令表程序 （a）梯形圖程序 （b）指令表程序圖9-2 三相異步電動機點動-長動PLC控制程序3.編程元件的地址分配輸入輸出繼電器地址分配，如表9-1所示。表9-1 輸入輸出繼電器的地址分配表編程元件I/O端子電路器件作 用輸入繼電器X000SB1停止按鈕X001SB2點動按鈕X002SB3長動按鈕輸出繼電器Y000KM接觸器線圈輔助繼電器M0-長動自鎖控制其他電器-FR過載保護4.操作要求在停止?fàn)顟B(tài)，按下點動按鈕SB2，電機運轉(zhuǎn)，松開SB2，電機停止；在停止?fàn)顟B(tài)，按下長動按鈕SB3，電

5、機運轉(zhuǎn)，松開SB3，電機仍保持運轉(zhuǎn)；按停止按鈕SB1，電機停轉(zhuǎn)。5.簡要說明程序中用到了通用輔助繼電器M0，其作用與繼電-接觸器控制電路中的中間繼電器極為相似。它沒有輸入與輸出端子，但能在程序執(zhí)行過程中完成中間邏輯變量的運算轉(zhuǎn)換。本例中，M0將長動控制的狀態(tài)與點動控制信號X001相或后再控制Y000的輸出狀態(tài)。停止按鈕SB1采用了常開觸點的形式。一般PLC輸入信號接點，通常優(yōu)先采用常開（動合）接點，以利于梯形圖編程。比較圖9-1b及9-2a可以發(fā)現(xiàn)：PLC梯形圖程序與繼電-接觸器控制電路相似，但無需雷同，充分利用PLC中的軟元件，可使程序結(jié)構(gòu)簡單易讀。FR的動斷觸點串接于接觸器線圈回路中，它能

6、可靠的對電機實施保護，其缺點是，即使電機處于保護狀態(tài)，PLC仍視系統(tǒng)為正常狀態(tài)，不予報警。二、三相異步電動機正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)控制回路1.正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)控制電路接線圖圖9-3（a）是三相異步電動機正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)PLC控制I/O接線圖，圖9-3（b）是與之對應(yīng)的繼電器接觸器控制電路。（a）PLC控制I/O接線圖 （b）繼電器接觸器控制電路圖9-3 正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)控制電路接線圖2. 梯形圖及指令表程序圖9-4（a）是三相異步電動機正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)PLC控制梯形圖程序，圖9-4（b）是與之對應(yīng)的指令表程序。（a）梯形圖程序 （b）指令表程序圖9-4 三相異步電動機正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)PLC控制程序3.編程元件的地址分配輸入輸出繼電器地

7、址分配，如表9-2所示。表9-2 輸入輸出繼電器的地址分配表編程元件I/O端子電路器件作 用輸入繼電器X000SB1停止按鈕X001SB2正轉(zhuǎn)啟動按鈕X002SB3反轉(zhuǎn)啟動按鈕X003KM1正轉(zhuǎn)軟互鎖輸入X004KM2反轉(zhuǎn)軟互鎖輸入輸出繼電器Y000KM1正轉(zhuǎn)接觸器線圈Y001KM2反轉(zhuǎn)接觸器線圈其他電器-FR過載保護4.操作要求在停止或反轉(zhuǎn)狀態(tài)，按SB2，電機正轉(zhuǎn)；在停止或正轉(zhuǎn)狀態(tài)，按SB3，電機反轉(zhuǎn)；按SB1，電機停轉(zhuǎn)；KM1、KM2動斷觸點為電氣互鎖；KM1、KM2動合觸點為軟件互鎖控制輸入。5.簡要說明 使用PLC進行多個用電器具的互鎖控制時，必須同時使用軟互鎖和硬互鎖，以確保安全。電

8、路中電動機由正轉(zhuǎn)過渡到反轉(zhuǎn)必須先按SBl，使其停車后，才能進行反轉(zhuǎn)控制，這樣可防止兩個接觸器同時動作短路。因此，將接觸器的動作狀態(tài)作為負(fù)載信號引入PLC輸入端，在PLC輸入端接有KMl和KM2動合觸點。為了可靠地對正、反轉(zhuǎn)接觸器進行互鎖，在PLC輸出端兩個接觸器之間仍然采用動斷觸點構(gòu)成互鎖，這種互鎖稱為外部硬互鎖。在梯形圖程序中，兩個輸出繼電器Y000、Y001之間，還相互構(gòu)成互鎖，這種互鎖稱為內(nèi)部軟互鎖。此外，與負(fù)載狀態(tài)輸入信號對應(yīng)的X003和X004，在梯形圖中除了作為互鎖條件外，對輸出繼電器也構(gòu)成一種軟互鎖。軟互鎖作用：防止因觸點灼傷粘連等外部故障時，本應(yīng)斷開的接觸器因故障而未斷開，PL

9、C又對其他接觸器發(fā)出了動作信號，使兩只接觸器同時處于通電動作狀態(tài)。設(shè)置軟互鎖后，利用軟互鎖不接通另一輸出繼電器，從而防止主電路短路。硬互鎖作用：防止因噪聲在PLC內(nèi)部引起運算處理錯誤，導(dǎo)致出現(xiàn)兩個輸出繼電器同時有輸出，使正、反轉(zhuǎn)接觸器同時通電動作，造成主電路短路。三、三相異步電動機順序啟動控制回路1.順序啟動控制電路接線圖圖9-5（a）是三相異步電動機順序啟動PLC控制I/O接線圖，圖9-5（b）是與之對應(yīng)的繼電器接觸器控制電路。（a）PLC控制I/O接線圖 （b）繼電器接觸器控制電路圖9-5 順序啟動控制電路接線圖2.梯形圖及指令表程序圖9-6（a）是三相異步電動機順序啟動PLC控制梯形圖程

10、序，圖9-6（b）是與之對應(yīng)的指令表程序。（a）梯形圖程序 （b）指令表程序圖9-6 三相異步電動機順序啟動PLC控制程序3.編程元件的地址分配輸入輸出繼電器地址分配，如表9-3所示。表9-3 輸入輸出繼電器的地址分配表編程元件I/O端子電路器件作 用輸入繼電器X000SB1停止按鈕X001SB2啟動按鈕X002FR1熱繼電器動斷觸點X003FR2熱繼電器動斷觸點輸出繼電器Y000KM1接觸器線圈Y001KM2接觸器線圈其他編程元件地址分配，如表9-4所示。表9-4 其它編程元件的地址分配編程元件編程地址K值作 用輔助繼電器M0-啟動自鎖M100-Y000的啟動控制M200-Y001的啟動控制

11、定時器 (100ms通用型)T0100順序時間設(shè)定（10s）4.操作要求在停止?fàn)顟B(tài)，按SB2，電機M1啟動并保持運轉(zhuǎn)，T0開始計時。計時時間到，啟動電機M2。按SB1，兩臺電機同時停轉(zhuǎn)。5.簡要說明熱過載繼電器多采用動斷觸點。 FR1、FR2對應(yīng)的兩個輸入常開觸點X002及X003，串聯(lián)于Y000及Y001的輸出回路中，類似于“啟-保-?！彪娐分械耐Ｖ拱粹o，所以當(dāng)FR1或FR2動作時，將使對應(yīng)的輸出回路停止工作。采用動斷觸點作為PLC輸入回路接點時，觸點動作則相應(yīng)輸入繼電器置“0”，反之為“1”。用于PLC “啟-保-停”控制程序中的梯形圖樣式，與繼電-接觸器控制電路樣式正好相反，編程時應(yīng)特別

12、注意。Y000及Y001的啟動，由M100及M200的脈沖輸出信號進行控制。顯然，當(dāng)該電路中只有一臺電機因過載停止工作時，另外一臺電機的工作狀態(tài)將不會受到影響。但排除故障后，需按下SB1使系統(tǒng)完全復(fù)位后，再次啟動。需要說明的是：在圖9-5（b）所示繼電器接觸器順序啟動控制電路中，F(xiàn)R1、FR2的兩個常開觸點串聯(lián)在整個控制回路中，所以當(dāng)FR1或FR2其中一個動作時，將使二臺電機全部停止工作。這與圖9-5（a）所示PLC順序啟動控制邏輯是有所區(qū)別的。如果需要，當(dāng)然可以對PLC順序啟動的控制程序進行修改。順序控制電路通常用于并聯(lián)運行的兩臺大功率電機，采用順序啟動控制回路，可減緩過大的啟動沖擊電流。不

13、同的應(yīng)用場合下，應(yīng)根據(jù)具體情況采用合理的應(yīng)用程序。第三部分 技能訓(xùn)練 本模塊技能訓(xùn)練內(nèi)容為三相異步電動機星形-三角形啟動PLC控制電路。一、實訓(xùn)目的（1）學(xué)習(xí)PLC編程軟件的一般運用及程序?qū)懭敕椒?；?）了解在計算機上監(jiān)控、運行及調(diào)試PLC控制程序的基本方法；（3）進一步提高PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及硬件安裝的綜合能力。二、實訓(xùn)原理及實訓(xùn)電路1.實訓(xùn)原理及實訓(xùn)電路實訓(xùn)電路采用FX2N-48MR-001型PLC，圖9-7（a）是三相異步電動機PLC星形-三角形啟動控制I/O接線圖，圖9-7（b）是與之對應(yīng)的繼電-接觸器控制電路。 （a）PLC控制I/O接線圖 （b）繼電器接觸器控制電路圖9-7 星

14、形-三角形啟動控制電路接線圖 在IO配線圖中，電路主接觸器KM1和三角形全壓運行接觸器KM3的動合觸點，作為負(fù)載信號接于PLC的輸入端。輸出端外部保留星形和三角形接觸器線圈的硬互鎖環(huán)節(jié)，程序中另設(shè)軟互鎖。熱保護繼電器常閉觸點串接在三個接觸器電磁線圈供電回路中。2.編程元件的地址分配輸入輸出繼電器地址分配，如表9-5所示。表9-5 輸入輸出繼電器的地址分配表編程元件I/O端子電路器件代號/規(guī)格作 用輸入繼電器X000SB1/LA19紅（常開）停止按鈕X001SB2/LA19綠（常開）啟動按鈕X002KM1（常開觸點）KM1吸合自保X003KM3（常開觸點）防止電動機出現(xiàn)三角形直接全壓起動輸出繼電

15、器Y000KM1 CJX2-1210/220V）主控接觸器線圈Y001KM2 CJX2-1210/220V）“Y”形連接用接觸器線圈Y002KM3 CJX2-1210/220V）“”形連接用接觸器線圈其他編程元件地址分配，如表9-6所示。表9-6 其他編程元件的地址分配編程元件編程地址K值作 用定時器 (100ms通用型)T050“Y”形連接時間設(shè)定（5s）T15消除電弧短路時間設(shè)定（0.5s）三、參考梯形圖及指令表程序1.梯形圖程序圖9-8是三相異步電動機星形-三角形啟動PLC控制梯形圖程序。圖9-8 Y/啟動PLC控制梯形圖程序梯形圖中，與輸入信號KM3觸點對應(yīng)的動斷觸點X003，串接于與

16、起動按鈕SB2對應(yīng)的動合觸點X001之后，構(gòu)成起動條件，也稱起動自鎖。當(dāng)接觸器KM3發(fā)生故障，例如主觸點灼傷粘連或銜鐵卡死斷不開時，輸入端KM3觸點就處于閉合狀態(tài)，相應(yīng)的X003常閉觸點則為斷開狀態(tài)。這時即使按下起動按鈕SB2(X001閉合)，Y000也不會有輸出，作為負(fù)載的KM1就無法通電動作，從而有效防止了電動機出現(xiàn)三角形直接全壓起動。在正常工作情況下，通過星形三角形起動程序在電動機起動結(jié)束后，轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)時，梯形圖中X002和Y000觸點構(gòu)成自鎖環(huán)節(jié)保證輸出繼電器Y000有輸出，此時輸入端KM3觸點為閉合狀態(tài)，動斷觸點X003處于斷開狀態(tài)。在上述程序執(zhí)行過程中，定時器T0延時5 s，為星

17、形起動所需的時間；定時器T1延時05 s，用以消除電弧短路。在梯形圖中還設(shè)置了Y001和Y002之間的軟互鎖，電動機在全壓正常運行時，T0、T1和Y001都停止工作，只有Y000和Y002有輸出，保證外電路只有KM1和KM3通電工作。2.指令表程序LD X001ANI X003LD X002AND Y000ORBANI X000OUT Y000ANI Y002OUT T0 K50LD Y000ANI T0ANI Y002OUT Y001LD T0OUT T1 K5LD T1OR Y002AND Y000ANI Y001OUT Y002END四、實訓(xùn)步驟（1）按圖9-7a所示三相異步電動機Y/控

18、制電路，將所有低壓電器元件安裝在一塊絕緣板上。接線時應(yīng)注意： 先接主回路導(dǎo)線；再接控制回路導(dǎo)線；與PLC相連的導(dǎo)線應(yīng)加裝接線端子。完成硬件接線后的實訓(xùn)電路板，如圖9-9所示。圖9-9 三相異步電動機Y/起動控制電路板（2）在教師指導(dǎo)下，打開計算機編程電腦軟件SW3D5-GPPW-E（以下簡稱GPP），編輯圖9-8所示Y/啟動PLC控制梯形圖程序。梯形圖編輯界面如圖9-10所示。（GPP編程軟件的安裝由指導(dǎo)教師預(yù)先完成）圖9-10 GPP梯形圖編輯畫面（3）在斷電狀態(tài)下，將SC-09通信電纜一端與計算機相連，另一端與-48MR-001型PLC連接，SC-09外形,見圖9-11。圖9-11 SC-09編程用通信電纜外形注意：SC-09編程用通信電纜，與電腦連接的端口為RS232，適用于臺式計算機與PLC