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1、73 电机根本控制电路中PLC应用及程序设计 随着可编程序控制器的广泛应用， PLC将会越来越多地用于电动机的运行控制。为了便于采用PLC对原有的继电接触控制系统进展改造与设计新的控制系统，本节将着重介紹PLC在电动机根本控制电路小的应用及编程。 图7.10 防止相间短路的电动机正反转控制a一继电接触控制；bPLC控制输入输出接线;C-梯形图7.3.1 防止相间短路的电动机正反转控制在电动机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较严重的起弧现象。如果电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，那么会造成电源相间短路。为防止相间短路，可增加一个接触器KM，这种继电
2、接触控制电气原理图如图7.10a所示。采用PLC控制的输入输出配置接线示意图如图7.10b所示，梯形图如图7.10c所示。像继电接触控制线路一样，利用PLC的输入继电器X401与X402的常闭接点，实现双重互锁。按下正向启动按钮SBl时，输入继电器X401的常开触点闭合，接通输出继电器Y431线圈并自锁，接触器KMl得电吸合，同时Y431的常开触点闭合，输出继电器Y430线圈接通，使接触器得电吸合，电动机正向启动到稳定运行。按下反转启动按钮SB2，输入继电器X402常闭触点断开Y431线圈，KM1失电释放，同时Y431的常开触点也断开Y430的线圈，KM也失电释放，有KM与KM1两段灭弧电路，
3、因此可有效地熄灭电弧，防止反转换接时相间短路。而X402的另一对常开触点闭合，接通Y432的线圈，接触器KM2得电吸合，电动机反向运行。停机时，按下停机按钮SB3，X400常开触点断开M100；过载时热继电器触点FR动作，X403断开M100。这两种情况都使Y43l或Y432及Y430断开，进而使KM1或KM2及KM失电，电动机停下来。732 自动循环控制有些生产机械，要求工作台在一定距离内能自动往返循环运动。这种继电接触其控制线路如图7.11a所示，梯形图如图7.l1b所示，采用PLC控制的输入输出接线示意图如图7.llc所示，图中1SQ-4SQ为限位开关。图7.11 自动循环控制采用PLC
4、控制工作过程如下：按下正向启动按钮SB1，输入继电器X400常开触点闭合，接通输出继电器Y430并自保，接触器KM1得电吸合，电动机正向运行，通过机械转动装置拖开工作台向左运动；当工作台上的挡铁碰撞限位开关1SQ固定在床身上时，X404的常闭触点断开Y430的线圈，KMl线圈断电释放，电动机断电；与此同时X404的常开触点接通Y431的线圈并自保，KM2得电吸合，电动机反转，拖开工作台向左运动，运动到一定位置时1SQ复原。当工作台继续向右运动到一定位置时，挡铁碰撞2SQ，使X405常闭触点断开Y431的线圈，KM2失电释放，电动机断电，同时X405常开触点闭合接通Y430线圈并自保，KM1得电
5、吸合，电动机又正转。这样往返循环直到停机为止。停机时按下停机按钮SB3，X402常闭触点断开Y430或Y431的线圈，KM1或KM2失电释放，电动机停转，工作台停顿运动。3SQ、4SsQ安装在工作台正常的循环行程之外，在工作台运动的方向上。当1SQ、2SQ失效时，挡铁碰撞到3SQ或4SQ，X406或X407的常闭触点断开Y430或Y431的线圈，KM1或KM2失电释放，电动机停转起到终端保护作用。过载时，热继电器FR动作，X403常闭触点断开Y430或Y43l的线圈，使KM1或KM2失电释放，电动机停转，工作台停顿运动，到达过载保护的目的。733 笼型电动机定子串电阻启动自动控制为了限制启动电
6、流，可在笼型电动机定于绕组中串电阻降压启动，这种控制线路的目电接触控制电气原理图如图7.12a所示。梯形图如图7.12b所示，采用PLC控制的输入输出配置接线如图7.12c所示。工作过程如下：合上电源开关QK，按下启动按钮SB1，输入继电器X400的常开触点闭合，输出继电器Y430线圈接通并自锁，使接触器KM1得电吸合，电动机定子绕组串入电阻R降压启动，与此同时定时器T450开场计时，到达定时值时(定时值K由用户设定)，T450常开触点闭合，Y431线圈接通，接触器KM2得电吸合，把R短路，启动完毕，电动机转入稳定运行。停机时，按下停机按钮SB2，输入继电器X401常闭触点断开Y430线圈Y4
7、31线圈也断开，KMl失电释放，切断交流输入电源，电动机就会停下来。过载时，热继电器常开触点FR闭合，X402常闭触点断开Y430线圈，KM1失电释放，到达过载保护的目的。图7.12 笼型电动机串电阻降压启动自动控制734 定子串自耦变压器减压启动自动控制对较大容量的220380V笼型电动机不宜采用Y-降压限流启动方法，这时可采用自耦变压器与时间继电器控制电机降压启动，如图7.13a所示。采用PLC控制的输入输出配置接线如图7.13b所示，相应的梯形图如图7.13c所示。工作过程如下：从输入输出接线图与梯形图中可见，当按下SB1，X400接通，Y430动作使KMl吸合，串入自耦变压器降压启动，
8、与此同时由于M100的作用，使Y430自保，并使T450开场计时。经过一段启动时间后，T450常开触点闭合，Y43l动作使KM2吸合，与此同时由于M101的作用，Y431自锁，T450常闭触点动作，Y430与M100线圈回路断开，从而KM1失电跳开，自耦变压器停顿工作，电动机启动完成，投入全电压运行。定时器定时设定K值根据需要由用户确定。停机时按下SB2，X401常闭触点断开Y431线圈，使KM2失电释放，电动机停转。图7.13 定子串自耦变压器降压启动自动控制a. 继电接触控制：b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图735 笼型电动机Y-降压启动自动控制这种继电接触控制线路如图7.14a所示
9、。采用PLC控制时其输入输出接线示意图如图7.14b所示，梯形图如图7.14c所示。图中，接触器KM2作为星形连接法用，KM3作为三角形连接法时用。采用PLC控制工作过程如下：按下启动按钮SBl时，X400接通，使Y430动作并自保，且驱动KM1吸合，与此同时，由于Y430常开触点的闭合，使T450开场计时，并使Y431动作，驱动KM2吸合，电动机连接成星形启动。待一段时间计时器计时到了后，T450常闭触点断开，使T431停顿工作，KM2随之失电跳开，而T450的常开触点闭合，Y432动作并自保，从而驱动KM3吸合，这样电动机连接成三角形投入稳定运行。Y431与Y432在各自线圈回路中，相互串
10、接Y432与Y431的常闭触点，使接触器KM2与KM3不能同时吸合，到达电气互锁的目的。热继电器FR的常开触点连接于输入继电器X402，X402常闭触点串接于Y430线圈回路，当过载时，FR触点闭合，X402触点断开，Y430停顿工作，KM1失电断开交流电源，从而到达过载保护的目的。图7.14 笼型电动机Y-降压启动自动控制736 延边三角形降压启动自动控制延边三角形降压启动继电接触控制电气原理图如图7.15a所示。采用PLC控制的输入输出接线如图7.15b所示，梯形图如图7.15c所示。工作过程如下所述。按下启动按钮SB1，X400的两对常开触点闭合，Y430线圈接通并自保，使接触器KM1得
11、电吸合。与此同时计时器T451线圈接通开场计时，Y432线圈也接通并使接触器KM3得电吸合。通过KM1的主触头将绕组端点1、2、3分别接到三相电源，绕组端点4与8、5与9、6与7通过KM3主触头接通，这时电动机绕组被接成延边三角形降压启动。到达定时器T451设定值KK值由用户设定时，T45l的常闭触点断开Y432的线圈，KM3失电释放，而T451的常开触点闭合，接通Y431的线圈，接触器KM2得电吸合，绕组端点1与6、2与4、3与5，通过KM1与KM2的主触头连接成三角形并接到三相电源，启动完毕。图7.15 延边三角形降压启动自动控制图737 绕线式异步电动机转子串频敏变阻器启动自动控制采用继
12、电接触器控制的电气原理图如图7.16a所示，应用PLC控制的输入输出接线示意图如图7.16b所示，梯形图如图7.16c所示。采用PLC控制的工作过程如下：合上电源后，按下启动按钮SB1，X400触点闭合，Y430动作并自保，驱动接触器KMl吸合，电动机在转子回路串入频敏变阻器RF开场启动，同时M100接通，计时器T45l开场计时，启动一段时间后T451常开触点闭合，Y432动作并自保，驱动中间继电器KA吸合，Y432常开触点闭合，使Y431动作并驱动接触器KM2合上，将频敏变阻器“切除，启动过程完毕，图中TA为电流互感器。从上面分析可见，在启动过程中，中间继电器常闭触点把热继电器热元件短路，以
13、防止由于热继电器FR误动作造成启动失败，启动完毕时中间继电器触点断开，接入热继电器作为过载保护用，计时器K值由用户设定。过载时FR动作，X402常闭触点断开Y431与M100，按下停机按钮SB2时，X401触点同样断开Y430与M100，KM1失电释放，电动机停顿运行。图7.16 绕线式异步电动机转子串频敏变阻器启动自动控制a. 继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图7.3.8 绕线式异步电动机转子串电阻启动自动控制为了限制启动电流，在绕线转子电动机转子回路中串电阻启动，这种继电接触控制线路如图7.17a所示。用PLC控制的输入输出接线如图7.17b所示，梯形图如图7.17c所示
14、。工作过程如下：按下启动按钮SB1，输入继电器X400的常开触点接通输出继电器Y430线圈并自保，接触器KM得电吸合，电动机定子接通电源，转子串接全部电阻启动。与此同时辅助继电器M100线圈接通其触点保护，定时器T450线圈接通开场计时(减法计时)，延时时间到达设定值时T450常开触点闭合，Y43l线圈接通，KM1得电吸合，短路第一级启动电阻R1，并使T451线圈接通开场计时。经过设定的延时时间后，T45l的常开触点闭合，使Y432接通，并使KM2首先得电动作，短路第二级启动电阻R2，同时Y432的常开触点闭合，使T452线圈接通开场计时。经过整定延时时间后，T452常开触点闭合，Y433线圈
15、接通并自保，使KM3线圈得电动作，短路第三级启动电阻R3，同时Y433的一对常闭触点断开T450线圈，其触点断开后，使Y43lKM1、T451、Y432KM2、T452的线圈依次断开，KM1、KM2失电释放，启动完毕。只有KM与KM3保持通电状态，电动机转入稳定运行。定时器T450、T45l、T452的设定值K，由用户自定。图7.17 绕线式异步电动机转子串电阻启动自动控制按下停机按钮SB2，X401常闭触点断开Y430与M100线圈，随之断开Y433线圈，进而使KM与KM3失电释放，电机停转。当电动机过载时，热继电器FR常开触点闭合，X402的常闭触点断开，如同按下停机按钮一样，电动机断电停
16、车，从而得到保护。从梯形图第一行与图7.17a可见，只有Y43lKM1、Y432KM2、Y433KM3的常闭触点闭合时，启动控制回路才能接通，电动机才能串入电阻启动，否那么电动机不能启动，以防止启动电流过大。738 单管整流能耗制动自动控制这种电路的继电接触控制线路图如图7.18a所示，PLC控制的输入输出接线图如图8b所示，梯形图如图7.18c所示。工作过程如下所述。启动时按下启动按钮SB1，X400接通，Y430动作，并自锁，使接触器KM1得电吸合，电动机启动到稳定运行。制动时按下停机按钮SB2，X40l常闭触点断开Y430线圈回路，使KM1断开，同时Y430的常闭触点使T450开场计时。
17、X401的常开接点闭合使Y431动作并；自锁，从而使M2有电吸合，电流从其中两相绕组流入，从另一相绕组流出，并经二极管整流后到“地，电动机处于能耗制动状态，转速很快下降。当定时器T450计时时间到时(图中K值减至零，K值由用户设定)，T450常闭触点断开Y431线圈回路，KM2断开，制动过程很快将完毕。 图7.18 单管整流能耗制动自动控制7.3.10 带变压器桥式整流能耗制动自动控制这种自动控制的继电接触电气原理图如图7.19a所示，PLC控制的输入输出配置接线如图7.19b所示，梯形图如图7.19c所示。PLC控制工作过程如下所述。启动时，按下SB1，X400接通Y430线圈并自保，使接触
18、器KM1吸合，电动机启动至稳定运行。与此同时Y430常闭触点切断Y431线圈通路，接触器KM2不能合上，起到电气互锁的作用。制动时，按下SB2，由于X401的常闭与常开触点的作用，分别使Y430线圈回路断开，KM1失电释放，Y431线圈接通并自保，KM2得电吸合，经桥式整流的电流从电动机的一相绕组流入，经另一相流出，对电动机实现能耗制动。在Y431线圈接通其常开触点闭合的同时，计时器T450开场计时，当计时时间到K时(K值由用户设定)，T450常闭触点断开Y431线圈通路，KM2失电释放，电动机转速很快降至零。图中电位器供调节制动电流的大小用。当电机过载时，热继电器FR常开触点闭合，X402常
19、闭触点切断Y430线圈通路，KM1失电释放，切断电动机交流供电电源，电动机得到保护。图7.19 带变压器的桥式整流能耗制动自动控制7.3.11 串电阻降压启动与反接制动自动控制这种继电接触控制线路如图7.20a所示，PLC控制的输入输出接线如图7.20b所示，梯形图如图7.20c所示。图中KSl是与主电动机同轴的速度继电器。控制工作过程如下：启动时，按下启动按钮SB1，X400常开触点闭合，Y430线圈接通并自锁，KM1线圈接通，主触头吸合，电动机串入限流电阻R开场启动，同时Y430的两对常开触点闭合。当电动机转速上升到某一定值时(此值为速度继电器KS1的整定值，可调节，如调至100rmin时
20、动作)，KS1的常开触点闭合，X402常开触点闭合，M100线圈接通并自锁M100的一对常开触点接通Y432的线圈，KM3线圈有电，主触头吸合，短路启动电阻，电机转速上升至给定值时投入稳定运行。制动时，按下停机按钮SB2，X401常闭触点断开Y430线圈，使KM1失电释放，而Y430的常闭触点接通Y431线圈，制动用的接触器KM2有电吸合，对调两相电源的相序，电动机处于反接制动状态。与此同时，Y430的常开触点断开Y432的线圈， KM3失电释放，串入电阻R限制制动电流。当电动机转速迅速下降至某一定值比方100rmin时，KS1常开触点断开，X402常开触点断开M100的线圈，M100的常开触
21、点断开Y431线圈，KM2失电释放，电动机很快停下来。过载时，热继电器FR常开触点闭合，X403的两对常闭触点断开Y430与Ml00的线圈，从而使KM1或KM2失电释放，起到过载保护作用。图7.20 串电阻降压启动与反接制动的自动控制7312 双速电动机的变速控制这种继电接触控制线路如图7.21a所示，PLC控制的输入输出接线如图7.21b所示，梯形图如图7.2lc所示。工作过程如下：低速运行时，按下低速按钮SB1，输入继电器X40l的常开触点闭合，Y430的线圈接通，其自锁触点闭合，连锁触点断开，接触器KM1得电吸合，电动机定子绕组做三角形连接，电动机低速运行。当要转为高速运行时，那么按下高
22、速启动按钮SB2，X402常闭触点断开Y430线圈，KM1失电释放，与此同时，Xx402常开触点闭合，与X400、X404、Y430的常闭触点，接通Y431的线圈，KM2得电吸合，Y431常开触点的闭合使Y432线圈接通，Y432的另一对常开触点闭合，使Y431与Y432自锁，Kb43也得电吸合，于是电动机定子绕组连接成双星形，此时电动机高速运行。KM2合上后KM3才得电合上Y431线圈先接通，Y432才动作，这是为了防止KM3合上时电流很大。按下停机按钮SB3时，X400两对常闭触点断开，使Y430或Y431与Y432线圈断开，相应的接触器KM1或KM2与KM3失电释放，主触头断开，电动机那
23、么停下来。同理，电动机过载时，热继电器常开触点闭合，X403或X404的常闭触点断开，使Y430或Y431与Y432线圈断开，进而使KM1或KM2与KM3失电释放，电机得到保护。如果按下SB2，电机高速运行，必要时再按SB1，电动时机转为低速运行。 图7.21 双速电动机的变速控制7313 按时间原那么控制直流电动机的启动这种线路的继电接触控制线路如图7.22a所示，梯形图如图7.22b所示，采用PLC控制的输入输出接线如图7.26c所示。工作过程如下所述。合上电源开关QK，按下启动按钮SB1，输入继电器X401触点闭合，Y430线圈接通自锁，接触器KM1得电吸合，直流电动机电枢回路串入两级电阻限流启动。与此同时Y430的另一对常开触点闭合，定时器T451开场减法计时，其常开触点延时闭合后，Y431线圈接通，接触器KM2得电吸合，短路启动电阻R1，电动机升速，与此同时T452线圈接通，开场减法计时，其常开触点延时闭合后，输出继电器Y432线圈接通，KM2得电吸合，短路电阻R2，这时启动过程使告完毕。T451与T452定时设定值K，由用户给定。按下停机按钮SB2时，X400常闭触点断开，所有的输出继电器与定时器的线圈都断开，三个接触器均失电释放，电动机那么停下来。 图7.22 按时间原那么控制直流电动机的启动第 12 页