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1、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，本节将着重介貂 PLC在电动机基本控制电路小的应用及编程。SB3SBtFRQKFR1X4W X4O3 TUFIJIFU2KM1KM2 pi工 MtOOLSHI mS3X400Y430KMX401Y43LY432X403COM-0KM1KM2KMnMIOOX4C1 X4O2 Y432QX4O2 X4Q1 Y431 J.HH Y432 T 口Y-1HHY430oCOMMGR MIOO图7.10 防止相间短路的电动
2、机正反转控制a继电接触控制；b PLC控制输入输出接线；C-梯形图7.3.1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。Y431按下正向启动按钮 SBl时，输入继电器 X40
3、1的常开触点闭合，接通输出继电器线圈并自锁，接触器KMl得电吸合，同时丫431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 SBZ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 M10Q过载时热继电器触点 FR动作， X403断开M10
4、Q这两种情况都使 Y43I或Y432及Y430断开，进而使KM1或KM2及K吸电， 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.I1b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。一|(J (FU1 FU2SB3v O I 、A 11 、心 KMl、 KMlJSQ7X400X4Q2 X4l)Y1 Y4*Y43pX405ii卜 r X4J33X406 X407Y431 ov.X402 X4O5 X4O6 X407 Y43O沁卜工将H I11-
5、jr x叫一X4O4. tX4Q0Y430X401Y431X402X4O3X404X405X4Q6X4O7COMCOM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导电吸合，电动机反转，
6、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K
7、M2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或丫431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
8、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），KM1 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。-IFY4301 .图 7.12xm X40I X402Y43OT450K15V43C笼型电动机串电阻降压启动自动控制X400 Y430X4O1
9、Y431X402COM 8Ma.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，使丫430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，Y431动作
10、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
11、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 KM3M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 KM开口 KM3不能同时吸
12、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。X4U0 X4CI X4O2，仙11SA1SH2FR挈t产 Y4J0 Y43I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7.15a所示。采用PLC控制的输入输延边三角形降压启动继电接触控制电气原理图如图 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
13、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导电 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，T451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
14、形并接到三相电源，启动结束。XWI X402Y领图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用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T451开始计时，启动一段时间后 T451常开触点闭合，Y432动作并自保
15、，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 器触点断开，接入热继电器作为过载保护用,FR误动作造成启动失败，启动结束时中间继电 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M10Q按下停机按钮 失电释放，电动机停止运行。SB2时，X401触点同样断开 Y430和M10Q KM1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
16、.梯形图7.3.8绕线式异步电动机转子用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导电吸合，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 线圈接通其触点彳护，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，Y431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
17、始计时。经过设定的延时时间后，T451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 (KM。、T451、Y432 ( KM2、T452的线圈依次断开，KMt 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。KM1 KM2 KM.1
18、1KT3X4OO Y432X401 X4O2 vTI-升好好好看 OY43I1 J-MIOOY-J.KIMICJOX400 Y430X401 Y43IX402 Y432412COM COMi iY4.HI 曰IYl.U45K4315K43一0606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 SBZ 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
19、护。从梯形图第一行和图 7.17a可见，只有 Y43l (KM。、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, X401常闭触点断开 Y430线圈回路，使 KM1断开，同时Y430
20、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。FRCOM COM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
21、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SBZ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
22、，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。X40I Y43IX402COM COMC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用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, X4
23、00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
24、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M100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
25、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X401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SBZ 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 X40R 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
26、，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KM时得电合上（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
27、为低速运行。X402 Y4JC K种0V+J2.-Y4 第X403XJ00X孙X4O2K如X4O4COMYJ30Y43IY4以COMX*01 YW3? X44K)X404V43O丫431OY432O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
28、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，X400三个接触器均失电释放， 电动机常闭触点断开，所有的输出继电器和定时器的线圈都断开, 则停下来。b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