电机基本控制电路中PLC应用及程序设计.docx

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电机基本控制电路中PLC应用及程序设计

7．3电机基本控制电路中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行改造和设计新的控制系统，本节将着重介紹PLC在电动机基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；b—PLC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，则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和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和KM1两段灭弧电路，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。

7．3．2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

a.继电器控制b.梯形图c.PLC控制输入输出接线

采用PLC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动工作台向左运动；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，拖动工作台向左运动，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，工作台停止运动。

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，工作台停止运动，达到过载保护的目的。

7．3．3笼型电动机定子串电阻启动自动控制

为了限制启动电流，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开始计时，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，启动结束，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（Y431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，达到过载保护的目的。

图7.12笼型电动机串电阻降压启动自动控制

a.继电接触控制；b.梯形图；c.PLC控制输入输出接线

7．3．4定子串自耦变压器减压启动自动控制

对较大容量的220／380V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：

从输入输出接线图和梯形图中可见，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，与此同时由于M100的作用，使Y430自保，并使T450开始计时。

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和M100线圈回路断开，从而KM1失电跳开，自耦变压器停止工作，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

b.

7．3．5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。

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开始计时，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停止工作，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和Y432在各自线圈回路中，相互串接Y432和Y431的常闭触点，使接触器KM2和KM3不能同时吸合，达到电气互锁的目的。

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停止工作，KM1失电断开交流电源，从而达到过载保护的目的。

图7.14笼型电动机Y-△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

7．3．6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得电吸合。

与此同时计时器T451线圈接通开始计时，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K（K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和KM2的主触头连接成三角形并接到三相电源，启动结束。

图7.15延边三角形降压启动自动控制

a.继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线C.梯形图

7．3．7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开始启动，同时M100接通，计时器T45l开始计时，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”，启动过程结束，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，以防止由于热继电器FR误动作造成启动失败，启动结束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和M100，按下停机按钮SB2时，X401触点同样断开Y430和M100，KM1失电释放，电动机停止运行。

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。

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线圈接通开始计时（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线圈接通开始计时。

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线圈接通开始计时。

经过整定延时时间后，T452常开触点闭合，Y433线圈接通并自保，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Y43l（KM1）、T451、Y432（KM2）、T452的线圈依次断开，KM1、KM2失电释放，启动完毕。

只有KM和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

a.继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图

按下停机按钮SB2，X401常闭触点断开Y430和M100线圈，随之断开Y433线圈，进而使KM和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，电动机断电停车，从而得到保护。

从梯形图第一行和图7.17a可见，只有Y43l（KM1）、Y432（KM2）、Y433（KM3）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，否则电动机不能启动，以防止启动电流过大。

7．3．8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7.18b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开始计时。

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，制动过程很快将结束。

图7.18单管整流能耗制动自动控制

a.继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图

7.3.10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的常闭和常开触点的作用，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开始计时，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

a.继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图

7.3.11串电阻降压启动和反接制动自动控制

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开始启动，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100r／min时动作），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（比如100r／min）时，KS1常开触点断开，X402常开触点断开M100的线圈，M100的常开触点断开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和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串电阻降压启动和反接制动的自动控制

a.继电接触控制；b.PLC控制输入输出接线；c.梯形图

7．3．12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，则按下高速启动按钮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和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），这是为了避免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和Y432线圈断开，相应的接触器KM1或KM2和KM3失电释放，主触头断开，电动机则停下来。

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和Y432线圈断开，进而使KM1或KM2和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，电动机会转为低速运行。

图7.21双速电动机的变速控制

a.继电接触控制；b.Plc控制输入输出接线；c.梯形图

7．3．13按时间原则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开始减法计时，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，开始减法计时，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，这时启动过程使告结束。

T451和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，所有的输出继电器和定时器的线圈都断开，三个接触器均失电释放，电动机则停下来。

图7.22按时间原则控制直流电动机的启动

a.继电接触控制；b.梯形图；c.PLC控制输入输出接线