基于三菱FX2N单片机的三相电机星三角启动Word下载.docx
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单片机控制，工控机控制，PLC控制等。
它们均能较高自动化水平实现控制任务，但各有优缺点。
2.1.1单片机控制
单片机系统，是嵌入式控制系统的主要组成部分，单片机系统由不同的硬件和软件系统组成。
其主要特点有：
（1）控制功能更加强大，通过芯片级进行扩展，可以完成几乎所有现场控制功能。
由于单片机已属于计算机系列，通过硬件设计和软件编程使得工业现场检测与控制更加灵活，更加实用，能够完成更加复杂的功能。
随着单片机在自身硬件设计和指令上的进步，单片机会应用到更加广泛的智能化设备中。
（2）体积小，占用空间小，易于嵌入。
由于单片机硬件是由集成电路板（PCB）和芯片等构成，体积小，在仪器、仪表、便携式装置中应用广泛；
由于在设计或改造设备时嵌入便利，又在大中型设备的自动化控制中拥有很强的竞争力。
（3）实时性好，运行速度快。
单片机系统一般采用汇编语言或C语言进行编程，代码执行速度快，效率高。
（4）使用简单，一般可以通过按键来进行操作，显示方式则有数码管或液晶屏等。
（5）生产成本低，通用性差，设计难度大，开发周期长。
从单片机硬件组成来说，是由各种芯片、分立元件和PCB板组成的，成本较低。
但是在硬件和软件设计方面，又有极强的针对性，使得通用性差，且设计难度增加，开发试验周期长，不仅要保证所要达到的功能，而且要求性能稳定。
（6）故障查找较难，可维护性差。
当单片机系统发生故障时，软硬件故障都较难查找，维护性差。
2.1.2工控机控制
工控机控制系统，是以微型计算机为主要载体，加上有关控制板卡或模块实现功能扩展，完成控制功能的控制系统。
有以下特点：
（1）界面丰富友好，可视化强，易于操作。
由于工控机是由完整的内外部设备构成的，在功能上与个人PC无异，所以可以有各种各样的可视化界面，操作者也可以通过各种输入和输出设备进行控制、显示、打印、存储和传输。
（2）设计平台多，程序语言多，可移植性好，便于设计人员进行设计。
工控机已经是一个具有完整操作系统的微机，各种设计软件、应用程序都可以使用，大大方便了设计人员的选择和运用。
（3）可以实现联网、组态及远程控制与访问。
在网络化的时代，从局域网到互联网，网络功能不断强大，工控机或工控机作为上位机易于联网，便于组态，可以完成一个或若干个工厂、办公楼、公司中设备设施的全面控制与监测。
（4）相对成本较高，开发周期长，投资较大，使用者需要有一定的微机基础。
2.1.3PLC控制
PLC又称可编程序控制器，是随着工业现场控制要求的提高不断发展起来的，是在继电器控制系统基础上发展起来的，有很强的工业化色彩，同时也是单片机控制系统的一个产品。
PLC由最初的顺序控制而不断发展，通过组合不同的模块，完成各种各样的功能，如模拟量输入输出，伺服控制，上位机通讯等等。
特点主要有：
（1）可以完成基本的继电器逻辑电路控制系统，且具有体积小、控制量大、具有无触点开关等特点，完全可以代替现有继电器系统，实现直接对电气元件的控制。
（2）故障率低，坚固耐用。
由于PLC是由集成电路及微型继电器等构成的，结构紧凑且相对封闭，产品定型后自身一般不易发生故障，坚固耐用。
（3）故障查找容易，电路更改简单。
PLC的各输入输出口的状态均由发光二极管加以指示，在调试或查找故障时，可以通过状态指示灯查找外围电路的故障，而在与上位机联机后，加上相应的编程软件，使得故障查找（包括外围及内部电路）更加容易，对电路进行更改时，仅通过编程就可以实现，简单方便。
（4）功能强大丰富，可与上位机及触摸屏等进行联机通讯。
PLC发展到现在，基本可以实现其他控制手段中的大部分功能，通过安装相应的模块例如通讯模块、模拟量模块、定位模块等完成许多功能，并且拥有各种与上位机通讯的功能，以保证互联互通，延伸出可视化功能。
（5）使用简单，对操作人员要求低。
一般来说，PLC仅通过按钮或触摸键就可以进行控制，操作简便。
（6）编程简单，开发周期短，通用性好，生产成本较高。
PLC程序设计一般使用语句表和梯形图，较为简单，通过改变程序可以适用于不同的应用场合，但PLC整机及模块价格较高
鉴于电机一般都在较差环境中运行，且要求控制设备体积小、运行可靠、操作使用简单、易于扩展和检修，因此优先选用PLC控制。
2.2系统结构及主要参数确定
系统结构图如下：
定时器T0
控制信号
PLC
继电器KM
启动信号SB2
停止信号SB1
检测KM△触点
继电器KMY
继电器KM△
三相异步电机
检测KM触点
2.2.1电机参数确定
由西安电机厂经销处的网址查阅得知Y200L-4电机的具体参数如下：
型号
额定功率
额定电流
转速
效率
功率因数
堵转转矩/额定转矩
堵转电流/额定电流
最大转矩/额定转矩
噪声
振动速度
重量
1级
2级
Kw
A
r/min
%
COSΦ
倍
db（A）
mm/s
kg
Y200L-4
30
56.8
1470
92.2
0.87
2
7
2.2
79
84
1.8
253
查阅资料可知：
定子绕组Y形接法时线路电流只有△接法时线路电流的1/3倍;
定子绕组△接法时绕组内的电流为线路电流的
倍。
2.2.2其他电气元件参数确定
空气开关（QK）
正泰断路器158-1252P100A正泰空气开关DZ158100A2P
主接触器KM
交流接触器32A（LC1）CJX2-3210380V银点
接触器KM△
接触器KMY
交流CJX2接触器25A（LC1）CJX2-2510380V银点
热继电器FR
正泰热继电器JR36-20/3.2A
熔断器FU1
MRO茗熔RGS11CR2LGSB380V100A螺栓连接式熔断体快速熔断器
熔断器FU2
RL1-15螺旋式熔断器熔断体380V2A陶瓷保险丝
2.2.3PLC选型
本文设计系统共包括7路开关量，3输入4输出，考虑性能价格比。
考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。
由于本设计的需要我选择了日本三菱公司的FN2N系列PLC，既FN2N-14MR-001。
FN2N-14MR-001是超小型PLC，之所以选择三菱公司生产的PLC，是因为其产品特点有以下三个特点：
（1）丰富的指令系统，有将近200条指令。
（2）有强大通信功能。
（3）CPU处理速度快。
3软硬件电路设计与调试
3.1硬件电路设计
3.1.1三相异步电机Y-△启动主接线
图3.1.1三相异步电机Y-△启动主接线
3.1.2三相异步电机Y-△启动plc接线
图3.1.2三相异步电机Y-△启动plc接线
3.2软件电路设计
3.2.1I/O分配表
输入点分配
输出点分配
停止开关SB1
X0
继电器KM线圈
Y0
启动开关SB2
X1
继电器KMY线圈
Y1
接触器KM动合触点
X2
继电器KM△线圈
Y2
接触器KM△动合触点
X3
表3.2.1I/O分配表
3.2.2PLC控制梯形图设计
图3.2.2三相电机Y-△启动PLC控制梯形图
3.3软硬件电路调试
在已经安装好的GX-developer软件中建立工程文件，并编辑输入梯形图如上图3.2.2，为了便于调试，这里使用GX-simulator进行PLC模拟调试。
在“工具”选项下启动“梯形图逻辑测试启动”，在PLC写入完毕后，启动如下“继电器内存监视”，这里我们监视X与Y的逻辑变化情况。
单击右键选择“软元件测试”，强制打开X2模拟主回路接通，将X1强制开启接着强制关闭，模拟电机控制回路启动按钮按下状态可以看到此时继电器Y0、Y1得电，电机此时按Y型接线方式启动，时间计数器T0开始计数，
5秒后Y2启动，此时电机从Y型接线变为△接线正常运行。
当将X0强制开启/强制关闭，模拟按下电机停止按钮时，电机控制回路恢复原始状态，等待下一次启动。
3.4调试结果分析
由于启动和停止按钮的均为点触，在接线图中不用设置互锁，只需将Y0自锁。
将接触器KM和KM△触点与开始按钮关闭按钮串联作为电机开始启动的条件，其目的是为防止电机出现三角形直接全压启动。
因为，若当接触器KM△发生故障时，如主触点烧死或衔铁卡死打不开时，PLC的输入端的KM三角形动合触点闭合，也就使输入继电器X3处于导通状态，其动断触点断开状态，这时即使按下启动按钮SB2（X1闭合），输出Y0也不会导通，作为负载的KM1就无法通电动作。
通过调试可知本设计可以完成PLC控制异步电机Y-△降压启动的全过程，在按下启动按钮之后如果继电器正常，则电机按照Y型接线启动，5秒后电机达到一定转速，自动改为△型接线进行正常运行。
结论
PLC在工业自动化控制领域中占据重要地位，为形式多样的自动化控制设备提供了可靠的控制应用。
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，适合当前工业企业对自动化的需要。
PLC在三相异步电机控制中的应用与传统继电器相比，具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点，同时又比其他工控设备扩展性好，操作和编程简单。
本次设计的三相异步电机Y-△启动的PLC控制，成功的完成了生产需要的三相电机降压启动和自动变更△接线的正常启动的任务。
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，提高了科学的分析和运用能力，由于本人水平有限，因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。
参考文献
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高等教育出版社,2006
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电子工业出版社，2006.6
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