三相绕线型异步电动机起动与制动的PLC控制系统设计

内容摘要

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。

关键词：三相异步电动机；PLC控制系统；设计

目录

内容摘要 ...........................................................................................................................I 引言 (2)

1继电器一接触器控制方式 (2)

2 PLC控制方式 (3)

2．1 PLC控制的输入输出接线图 (4)

2.2 I／O地址分配表 (4)

2.4 助记符指令程序 (6)

2.5工作原理 (6)

3、比较与分析 (7)

4、结束语 (7)

参考文献 ························································································错误！未定义书签。

I

引言

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，下面通过对两种控制方式的比较说明取代的必要性。

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。

三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场，转速的大小由电动机极数和电源频率而定。转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。转子铜条是短路的，有感应电流产生。转子铜条有电流，在磁场中受到力的作用。转子就会旋转起来。第一：要有旋转磁场，第二：转子转动方向与旋转磁场方向相同，第三：转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，无转矩，电机就要停下来，停下后，速度减慢，由于有转速差，转子又开始转动，所以只要旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。下面通过对两种控制方式的比较说明取代的必要性。

1继电器一接触器控制方式

如图1所示，工作原理如下：合上电源开关QS，(1)启动运转：①按下起动按

钮SB2，KM1线圈得电，KM1常开触头闭合自锁，KM1常闭触头分断对KM4联锁；②KM3线圈得电；③KM1、KM3线圈均得电，电动机M成Y联接，开始起动，同时KM3联锁触头分断对KM2联锁；④KT线圈得电，当M转速上升到一定值时，KT延时结束，KT常闭触头分断，KM3线圈失电，解除Y联接，同时KM3联锁触头闭合，KT常开触头闭合，KM2线圈得电并自锁，电动机M接成△全压运行。(2)能耗制动停转：①按下停止按钮SB1，SB1常闭触头先分断，KMl线圈失电,KM1自锁触头分断解除自锁，KM1主触头分断M暂失电，KM1联锁触头闭合解除对KM4联锁；②KM2,KM3,KT 线圈均失电，电动机M暂失电；③SB1常开触头后闭合，KM4线圈得电，电动机M 接人直流电能耗制动，迅速停机。这种传统的继电器—接触器控制方式控制逻辑清晰，采用机电合一的组合方式便于普通机类或电类技术人员维修，但由于使用的电气元件体积大、触点多、故障率大，因此，运行的可靠性较低。

2 PLC控制方式

采用PLC实现三相异步电动机起动控制可编程序控制器是在继器控制和计算机控制的基础上开发的产品，自60年代末，美国首先研制和使用可编程控制器以后，世界各国特别是日本和联邦德国也相继开发了各自的PLC，因此，与传统的继电器一接触器控制系统相比较，采用PLC实现三相异步电动机起、制动控制是最明智的选择。通过对鼠笼式异步电动机起制动的传统控制方法和PLC控制方法的比较，从某种意义上看，PLC控制是从继电器接触器控制发展而来的。两者既

有相似性又有很多不同处。下面就是采用OMRON公司生产的CPM2型PLC实现的三相异步电动机Y一△起、能耗制动控制电路的接线图(图2)、地址分配表(表1)、梯形图(图3)、指令程序及工作过程原理。在PLC中一般都在输入输出接口处设置π形滤波器，它不仅可滤除来自外界的高频干扰，而且还可减少内部模块之间信号的相互干扰。在PLC系统中CPU和各I/O回路（主要指数字口）几乎都设有光耦合器作隔离，以防止干扰或可能损坏CPU等, PLC通常采用积木式结构，这便于用户检修和更换模板，同时在各模板上都设有故障检测电路，并用相应的指示器标志它的状态，使用户能迅速确定故障的位置。

2．1 PLC控制的输入输出接线图

将起动按钮SB2、停止按钮SB1和热继电器FIR的辅助触点一端分别接到PLC 的输入模块上的输入端子0.00、0.01、0.02，另一端经24V直流电源接人公共端COM。在输出模块中，相线L经熔断器接输出公共端COM，接触器KM1、KM2、KM3,KM4一端分别接到PlLC的输出模块上的输出端子10.00、10.01、10.02、10.03，另一端接中性线N，如图2所示

2.2 I／O地址分配表

因PLC的类型不同，为方便接线和编程，上述符号地址必须转换为实际地址，建立I／O地址分配表，图2的I／0地址分配表见表1，表中实际地址按CPM2*型PLC 填写。