PLC控制三相异步电机正反转.docx

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PLC控制三相异步电机正反转

电机控制

一、可行性报告

1、项目目的

1）、了解机床电气中三相电机的正反转控制和星三角启动控制。

2）、掌握电动机的常规控制电路设计。

3）、了解电动机电路的实际接线。

4）、掌握GEFANUC3I系统的电动机启动程序编写。

2、项目背景及发展概况

三相异步电动机的应用非常广泛，具有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低的有点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同，所以造成其故障的发生也很频繁，所以要正确合理的利用它，要合理的控制它。

这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业，企业对自动化的需要。

进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC的发展，使得PLC的功能日益增强，目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业，企业。

由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平，它不但可以很容易的完成逻辑，顺序，定时，计数，数字运算，数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动化控制。

特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息，网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛的运用于众多行业。

3、可行性

设计三相异步电动机一般采用降压起动、能耗制动。

针对传统的继电器一接触器控制的降压起动、能耗制动方法存在的不足，将OMRON公司的CPM2*型可编程序控制器（PLC）与接触器相结合，用于三相异步电动机的Y一△降压起动、能耗制动控制，改进后的方法克服了传统方法手工操作复杂且不够可靠的缺点，控制简单易行。

三相交流异步电动机是应用最为广泛的电气设备，但它直接起动时产生的电流击和转矩冲击会对电网、电动机本身及其负载机械设备带来不利影响，因此常常采用降压起动。

一般有四种方式。

即定子回路串电阻起动、Y一△降压起动、自耦变压器起动和延边三角形起动，其中Y一△降压起动简单经济，使用比较普遍。

传统的Y一△降压起动采用继电器一接触器控制，但由于其操作复杂、可靠性低等缺点，必将被PLC控制所取代。

二、设计说明

1、器材

1.GEFANUC3I系统一套

2.PYS3电机正反转模块一块

3.网线一根

4.KNT连接导线若干

2、整体思路

交流电动机有正转启动和反转启动，而且正反转可以切换，启动时，要求电动机先接成星型连接，过几秒钟再变成三角形连接运行。

PLC控制电动机的I/O地址如下表所示：

输入

输出

器件（触摸屏M）

说明

器件

说明

I1（M21）

正转

Q2

正转

I2（M22）

反转

Q3

星形

I3（M23）

停止

Q4

三角形

Q5

反转

3、系统流程图

4、实验步骤

1.编写PLC程序，可参照参考程序，并检查，保证其正确。

2.按照电器接口图接线（接线图见图纸）。

3.下载程序。

4.置PLC于运行状态，按下启动键，观察电机运行。

5.实验结束后，关电源，整理实验器材。

三、三相异步电机的正反转PLC控制

在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。

由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。

因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。

按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路.在正反两个接触器中互串一个对方的动断触点，这对动断触点称为互锁触点或连锁触点。

这样当按下正转启动按钮SB2时，正转接触器KM1线圈通电，主触点闭合，电动机正转，与此同时由于KM1的动断辅助触点断开而切断了反转接触器KM2的线圈电路。

因此，即使按反转启动按钮SB3，也不会使反转接触器的线圈通电工作。

同理，在反转接触器KM2动作后，也保证了正转接触器KM1的线圈电路不能再工作。

图3-1三相异步电动机正反转继电器控制

图3-2I/O三相异步电动机的PLC控制接线

图3-3三相异步电动机的PLC控制梯形

表3—1指令程序

PLC控制的工作过程的分析：

按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。

按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停止正转

按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转

为了避免短路事故的发生所以我们利用接触器连锁保护的接触器电路。

三相异步电动机的正反转控制线路作为一个基本控制环节，在电气控制线路中应用的非常广泛。

接触器互锁的三相异步电动机正反转的控制线路更是取代了传统的继电器控制线路，使电动机的控制有了进一步的提高。

接触器互锁的三相异步电动机正反转控制线路如图3-1所示。

线路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由控制按钮SB2、SB3控制。

这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2—L3相序接线，KM2则对调了两相的相序。

控制电路有两条，一条由按钮SB2和KM1线圈等组成正转控制电路；另一条由按钮SB3和KM2线圈等组成的反转控制电路。

3.1PLC定时器控制电动机正反转电路的主接线图

为了在控制的过程中体现科技化和智能化，同时为了在控制过程中克服接触器互锁的三相异步电动机正反转电路的缺点，本文也可采用定时器控制三相异步电动机正反转。

利用定时器控制三相异步电动机正反转在工业控制中得到广泛利用，这种方法使得控制更加简单、方便，而且可以根据不同的需要设定正反转的时间且易于实现。

用PLC定时器控制的三相异步电动机正反转互锁的主接线图如图3-4所示。

其工作原理如下所示。

定时器控制三相异步电动机正反转原理和接触器控制三相异步电动机正反转的原理基本相同，不同的是当电动机开始正转时，定时器T1开始运行且计时开始，20S后电动机停止正转，此时定时器T2开始运行并且计时，6S后电动机开始反转，同时定时器T3开始运行并计时开始，20S后电动机停止反转，定时器T4开始计时，6S后电动机又开始正转。

如此循环进行，本文也可根据控制的需要设定不同的正转、反转和停止的时间。

图3-4定时器控制电动机正反转互锁的主接线路

3.2PLC定时器控制三相异步电动机正反转的梯形图

根据互锁的三相异步电动机正反转控制电路及I/O分配表整理后可得到定时器控制的三相异步电动机正反转的梯形图，如图3-5所示。

Network1

Network2

图3-5定时器控制的三相异步电动机正反转

3.3定时器控制电动机正反转的指令表程序

PLC定时器控制三相异步电动机正反转互锁的指令表程序如表3-2所示。

表3-2接触器互锁正反转电路指令表

程序步编号

指令

操作数

说明

0

LD

IX0.0

正转启动触点IX0.0

1

OR

Y0

2

ANDNOT

IX0.1

反转启动触点IX0.1

3

OUT

Y0

LD

Y0

5

ANDNOT

T4.Q

6

OR

T1

正转定时器，定时20S

7

LD

T1.Q

8

OR

T2

停止定时器，定时6S

9

LD

T2.Q

10

OR

T3

反转定时器，定时20S

11

LD

T3.Q

12

OR

T4

停止定时器，定时6S

13

LD

Y0

14

ANDNOT

T1.Q

15

OUT

QX0.0

正转输出线圈QX0.0

16

LD

Y0

17

AND

T2.Q

18

ANDNOT

T3.Q

19

OUT

%QX0.1

反转输出线圈QX0.1

3.4PLC的I/O分配

由图3-1可以看出，该电路的输入设备有正转启动按钮SB2、反转启动按钮SB3、停止按钮SB1、热继电器辅助动断触点FR，其输出设备有两个，一个是正转接触器线圈KM1，另一个是反转接触器线圈KM2。

现将PLC的输入/输出继电器分配给上述输入/输出设备，即可列出其用PLC控制的I/O分配表，如表3-3所示。

表3-3PLC控制接触器互锁的正反转控制电路I/O分配表

输入分配

输出分配

元件名称PLC输入点编号

元件名称PLC输入点编号

正转启动I0.0

正转接触器线圈Q0.0

KM1

反转启动I0.1

反转接触器线圈Q0.1

KM2

3.5实体框形图

由于设计中的仪器不容易画出其具体模型，故用方框图来表示其实体的接线图，如图3—6所示。

图3—6PLC控制线路实体框形

结论

本次论文我研究了用plc简单地控制三相异步电动机，我感觉这样的设计使系统很稳定，在工厂或者农业生产中都有很大的作用，达到了研究的目的。

通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理和功能。

摘要部分概要介绍了其可靠性和实用性，绪论部分介绍了电动机控制方面的背景、本文设计的目的、意义及主要内容等；第一章三相异步电动机基础介绍了三相异步电动机的基本结构、工作原理、几个工作过程的分析等；第二章PLC基础PLC的定义、与继电器控制的区别、工作原理、应用分类等。

第三章三相异步电动机的PLC控制从系统原理的角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分进行了总结。

通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析中对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了理论结合实际的能力，由于本人水平有限，时间紧促，对其中的原理和实际操作方法不是很熟悉。

以后还得更加努力的研究，论文中有不对或者欠缺的地方请老师斧正