PLC控制电动机起动电路的应用实例

1.PLC控制电动机起动电路（一）

由电动机及拖动基础可知，三相交流异步电动机起动时电流较大，一般是额定电流的（5～7）倍。故对于功率较大的电动机，应采用减压起动方式，减压起动是常用的方法之一。起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组的接线换成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。图5-59a、b为继电器-接触器减压控制电路。

（1）工作过程 图5-59b所示的控制电路根据起动过程中的时间变化，是利用时间继电器来控制转换的。由图5-59a知，工作时，首先合上刀开关QS，当接触器KM1及KM3接通时，电动机形起动。当接触器KM1及KM2接通时，电动机△形运行。图b为控制电路，其工作过程分析如下：

图5-59 继电器-接触器减压起动

电路中KM2和KM3的常闭触头构成电气互锁，保证电动机绕组只能接成一种形式，即形或△形，以防止同时连接成形及△形而造成电源短路。

图5-60 输入/输出接线

（2）硬件配置 采用PLC控制所需的硬件及输入/输出端口分配如图5-60所示。图中，外部器件有：SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，FR为热继电器的常开触头，KM1为主电源接触器，KM2为△形运行接触器，KM3为形起动接触器。

（3）软件设计 软件设计除应用部分基本指令及软元件之外，还采用软元件辅助继电器M100及定时器T0；主控触头指令MC、MCR。PLC控制的梯形图及指令表如图5-61所示。

工作过程分析如下：按下起动按钮SB2时，输入继电器X0的常开触头闭合，并通过主控触头（M100常开触头）自锁，输出继电器Y1接通，接触器KM3得电吸合，接着Y0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在形接线方式下起动；同时定时器T0开始计时，延时8s后T0动作，使Y1断开，Y1断开后，KM3失电，互锁解除，使输出继电器Y2接通，接触器KM2得电，电动机在△形接线方式下运行。

若要使电动机停止，按下SB1按钮或过载保护（FR）动作，不论电动机是起动或运行情况下，都可使主控接点断开，电动机停止运行。

2.PLC控制电动机起动电路（二）

电动机起动控制系统电路如图5-62所示。工作过程如下：

①按下起动按钮SB1，时间继电器KT和星形接触器KM2先闭合，之后主接触器KM1得电并自锁，进行形起动；KT延时3s后KM2断开，形起动过程结束，同时三角形接触器KM3得电，电动机进入正常运行状态。

②按下停止按钮SB0或热继电器FR动作，电动机无条件停止。

PLC的输入信号有：起动按钮SB1-X1；停止按钮SB0-X0，热继电器常开触头FR-X2。

图5-61 起动控制的梯形图及指令表

a）梯形图 b）指令表

PLC的输出信号有：主接触器KM1-Y1；星形接触器KM2-Y2；三角形接触器KM3-Y3。

图5-62 起动控制系统的继电器电路原理

根据I/O信号的对应关系，可画出PLC的外部接线图，如图5-63所示。由减压起动的继电器电路图5-62可知，控制电路有四条支路，分别对应四个线圈，因此可以画出四个独立电路。由于KM2支路是在KT支路的基础上多一个串联触头，它们构成了连续输出关系，故可以将KM2和KT的支路组合成一个独立电路网络。同样，KM1和KM3也可以组成一个独立电路网络。根据I/O地址对应关系，并分配T0给定时器KT，可以编制出控制系统的梯形图，如图5-64所示。

图5-64的梯形图比较复杂，涉及电路块到串并联等指令。根据梯形图编程的基本原则，运用逻辑运算关系，可以将它进一步优化成图5-65所示的梯形图。

将程序输入到PC并下载到PLC中，进行调试。按图5-63接好输入设备，进行控制系统的PLC模拟调试。按下起动按钮SB1，Y1、Y2亮，3s后Y2熄灭Y3亮。当按下停止按钮SB0或热继电器FR动作，所有的输出指示都熄灭。先进行空载调试。满足控制要求后，再接好主电路，进行带负载调试。

图5-63 减压起动控制的PLC外部接线

图5-64 电动机减压起动控制梯形图

3.PLC控制电动机起动电路（三）

电动机减压起动控制的任务和控制内容：按下起动按钮SB1，时间继电器KT和起动用接触器KM线圈得电，之后主接触器KM线圈得电并自锁，进行形起动。当KT的延时到达，KM线圈失电，同时KM△线圈得电，电动机完成形起动，进入△形正常运行。在此过程中，按下停止按钮SB或热继电器FR动作，电动机无条件停止。

PLC的输入信号：起动按钮SB1（X1），停止按钮SB（X0），热继电器常开触头FR（X2）。PLC的输出信号：主接触器KM（Y0），起动接触器KM（Y1），运行接触器KM△（Y2），定时器（T0）。根据上述I/O信号，可绘出PLC的外部接线图，如图5-66所示。

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图5-65 运用逻辑运算优化的梯形图

图5-66 PLC的外部接线

真值表可根据控制要求，列出的线圈函数和触头变量的取值，即当线圈函数为1时，必须使哪些触头变量为1，当线圈函数为0时，必须使哪些触头变量为0。例如，当起动用接触器为1时，就必须使起动按钮为1或起动接触器为1；当起动用接触器为0时，就必须使停止按钮或热继电器或运行或定时器为0。根据控制要求列出其真值表，见表5-8。

表5-8 真值表

根据真值表可列出如下的逻辑函数表达式：

根据上述逻辑函数表达式以及逻辑函数表达式与梯形图的对应关系，可编制出图5-67所示的梯形图。并对图5-67所示的梯形图采用辅助继电器进行优化，优化后的梯形图如图5-68所示。

图5-67 电动机减压起动梯形图

图5-68 电动机减压起动优化梯形图

4.PLC控制电动机起动电路（四）

在生产实际中，功率较大的电动机若频繁起动，因起动电流过大，会对供电电路造成影响，故常采用减压起动。电动机减压起动继电器接触器控制电路如图5-69所示。采用PLC控制的电动机减压起动输入/输出（I/O）接线如图5-70所示。

图5-69 减压起动继电器控制电路

图5-70 PLC控制的减压起动输入/输出（I/O）接线

（1）PLC控制的电动机减压起动参考程序（一）

使用基本指令，实现减压起动功能的PLC控制的电动机减压起动参考程序

（一）如图5-71所示。

（2）PLC控制的电动机减压起动参考程序（二）

使用（MOV）传送指令来控制K1Y0（Y0～Y3）；减压起动时，Y0、Y2运行；

二进制数值为K5，即：［MOVK5K1Y0］

全压运行时，Y0、Y1运行。

二进制数值为K3，即：［MOVK3K1Y0］

PLC控制的电动机减压起动参考程序（二）如图5-72所示。

图5-71 PLC控制的电动机减压起动参考程序（一）

图5-72 PLC控制的电动机减压起动参考程序（二）