电动机PLC控制优化方案

【例5-4-1】三相异步电动机起动、保持、停止电路

主电路、继电器-接触器控制电路、PLC的I/O接线、梯形图和时序图如图5-4-1所示。输入/输出设备和PLC的I/O配置见表5-4-1。

图5-4-1 三相异步电动机起动、保持、停止的控制电路

a）主电路 b）继电器-接触器控制电路 c）PLC控制电路 d）梯形图 e）时序图

表5-4-1 输入/输出设备及PLC的I/O配置

电路工作过程：

松开起动按钮SB₁→输入继电器XO失电→◎XO断开，但由于输出继电器YO已得电，其◎YO已闭合自锁，使输出继电器YO继续保持得电。

按下停止SB₂→输入继电器Xl得电→#Xl断开→输出继电器YO失电→内部硬触点断开→KM失电释放→主触点断开→电动机断开三相电源，停止运转

过载热继电器动作→动合触点闭合→输入继电器X2得电→#X2断开→输出继电器YO失电→内部硬触点断开→KM失电释放→主触点断开→电动机断开三相电源，停止运转

该梯形图最主要的控制特点是具有“记忆”功能，按下起动按钮，◎X0接通，如果这时未按停止按钮，#X1的动断触点接通，Y0的线圈“通电”，其◎Y0同时接通。放开起动按钮，◎X0的动合触点断开，“能流”经◎Y0和#X1流过Y0的线圈，使Y0仍为ON，这就是所谓的“自锁”或“自保持”功能。按下停止按钮，#X1断开，使Y0的线圈“断电”，使其◎Y0断开，以后即使放开停止按钮，#X1恢复接通状态，Y0的线圈仍然“断电”。为了以后的叙述方便，将这一梯形图叫做起—保—停电路。它是梯形图中最基本的单元电路，包含了一个梯形图支路的所有要素。

1）使输出线圈得电（置1）的条件，此处为◎X0；

2）使线圈保持得电的条件，此处为◎Y0；

3）使线圈失电（置0）的条件，此处为#X1。

【例5-4-2】三相异步电动机可逆运行直接起动控制电路

由电动机原理可知，改变三相电动机定子绕组的电源相序，就可实现可电动机运行方向的改变。在实际应用中，通过两个接触器改变电源相序来实现电动机正、反转控制。

实际上，正反转运行控制电路实质上是两个相反方向的单向运转控制电路的组合。主电路采用两只接触器KM₁和KM₂，分别控制电动机M的正转运行和反转运行。这两只接触器主触点所接通的电源相序不同，接触器KM₁按L₁—L₂—L₃相序接线，接触器KM₂则按L₃—L₂—L₁相序接线。为了避免误操作，使两个接触器同时得电吸合而导致电源短路，引起电源相间短路，在两个相反方向的单向运转控制电路中加设联锁机构。

图5-4-2所示为具有软联锁—硬联锁的三相异步电动机的正反转控制电路及其PLC的I/O接线。梯形图如图5-4-3所示。

在梯形图中，将Y0、Y1的动断触点分别与对方的线圈串联，可以保证Y0、Y1不会同时为ON，称为“输出继电器器互锁”。除此之外，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“输入继电器联锁”，即将反转起动按钮X1的动断触点与控制正转的Y0的线圈串联，将正转起动按钮X0的动断触点与控制反转的Y1的线圈串联。设Y0为ON，电动机正转，这时如果想改为反转运行，可以不按停止按钮SB₁，直接按反转起动按钮SB₃，X3变为ON，其动断触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X3的动合触点接通，使Y1的线圈“得电”，电动机由正转变为反转。

应注意的是：在梯形图中的输出继电器互锁和输入继电器按钮互锁电路只能保证输出模块中与Y0与Y1对应的硬件继电器的动合触点不会同时接通，但在外部硬件输出电路中还必须使用KM₁、KM₂的动断触点进行互锁。因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响应。例如Y0虽然失电，可能KM₁的主触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM₂的主触点可能已接通，引起主电路短路。因此必须采用软硬件双重互锁。

图5-4-2 三相异步电动机正反转电路

a）主电路 b）继电器-接触器控制电路 c）PLC控制电路

图5-4-3 梯形图

电路工作过程：

2）反转起动：若需要电动机M反转，只有先按下停止按钮SB₁，使KM₁失电释放，其主触点断开，电动机M停转，同时其#KM₁（1-2）复位闭合后，KM₂才有得电条件。

3）停止：按下停止按钮SB₁或过载保护（FR）动作，通过PLC的输入端子X1、X0，使输入继电器X1、X0得电，其动断触点断开，都可以使输出继电器Y1或Y0失电，进而使KM₁或KM₂失电释放，电动机停止运行。

【例5-4-3】自动循环行程控制

继电器-接触器控制的自动循环控制电路如图5-4-4所示，PLC接线图和梯形图如图5-4-5所示。

图5-4-4 继电器-接触器控制的自动循环控制电路

a）工作示意图 b）主电路 c）继电器-接触器控制电路

图5-4-5 PLC接线图和梯形图

a）PLC接线图 b）梯形图

电路工作过程：

2）反向运行控制：反向运行控制的工作过程与正向运行控制的工作过程，不再赘述。

3）越位保护：当正转或反转运行到达限定位置时，而行程开关SQ₁或SQ₂未动作，机械设备继续前进，到达极限位置，撞压SQ₃或SQ₄，使KM₁或KM₂失电释放，设备停止。

【例5-4-4】三相异步电动机的减压起动控制

主电路、继电器-接触器控制电路及PLC的I/O接线如图5-4-6所示。梯形图如图5-4-7所示。当联结起动时，KM₁、KM₃得电吸合；△运行时，KM₁、KM₂得电吸合。一般进行转换时，只进行KM₃→KM₂转换。转换由时间继电器控制。

电路工作过程：

图5-4-6 三相异步电动机的-△减压起动控制(www.xing528.com)

a）主电路 b）继电器-接触器控制电路 c）PLC控制电路

图5-4-7 梯形图

【例5-4-5】利用MOV指令实现电动机

减压起动梯形图如图5-4-8所示。选用起动按钮SB₀接X0，停止按钮SB₁接X1；主电路接触器KM₁接Y0，电动机联结接触器KM₂接Y1，电动机△联结接触器KM₃接Y2（SB₀、SB₁、KM₁、KM₂在主回路控制图未画出）。

图5-4-8 电动机-△起动控制梯形图

1.位组合元件

作为计算机的存储单元，每个单元是一位，称为位元件，PLC的位元件可以组合使用表示数据的“字元件”（表示16位数据，最高位为符号位）、“双字元件”（表示32位数据，最高位为符号位）、位组合元件。位组合元件使用由4位BCD码表示一个十进制数据，由4位软元件成组一起使用，其表达形式为KnX、KnY、KnM、KnS等。Kn表示有n组这样的数据，如K4Y00，表示Y000～Y017组合为一个字组件。

2.电路工作过程

1）根据电动机Y—△起动控制要求，通时电，按下起动按钮→X0得电→◎X0[1]闭合，执行MOV[1]指令，将常数K3（H3=11）传送到K1Y0里（即Y0=1、Y1=1、Y2=0），电动机Y起动。由于Y0得电→◎Y0[2]闭合→T0[2]得电，开始6s计时→计时时间到→T0[3]闭合。

2）当速度上升到一定程度，即T0[3]闭合，执行MOV[3]指令，将常数K4（H4=100）送K1Y0（即100→Y2 Y1 Y0）。由于Y2=1，#Y2[4]闭合→T1[4]得电，开始1s计时→计时时间到，◎T1[5]闭合，执行MOV[3]指令，将常数K5（H5=101）送K1 Y0（即101→Y2 Y1 Y0），Y2为ON、Y0为ON，电动机△运行。

3）按下停止按钮→X1得电→◎X1[6]闭合→执行MOV[6]指令，将K0（H0=000）送K1Y0（即000→Y2 Y1 Y0），Y0=0，Y1=0，Y2=0，电动机停转。

考虑到接触器转换所需熄弧时间，停电转换，接近时，延时时间应根据具体情况调整或接触器间互锁。

【例5-4-6】三相异步电动机的串自耦变压器减压起动控制

主电路、继电器-接触器控制电路及PLC的I/O接线如图5-4-9所示。梯形图如图5-4-10所示。

图5-4-9 三相异步电动机串自耦变压器减压起动的继电器-接触器控制电路

a）主电路 b）控制电路 c）PLC的I/O接线图

图5-4-10 梯形图

【例5-4-7】串电阻减压起动和反接制动控制电路

主电路、继电器-接触器控制电路及PLC的I/O接线如图5-4-11所示。梯形图如图5-4-12所示。

图5-4-11 串电阻减压起动和反接制动控制电路

a）主电路 b）继电器-接触器控制电路 c）PLC的I/O接线图

图5-4-12 梯形图

【例5-4-8】3台电动机的顺序起动、逆序停止的控制电路

1.控制要求

某设备有3台电动机M₁、M₂、M₃，要求按M₁→M₂→M₃的顺序起动，按M₃→M₂→M₁顺序停止，其控制电路如图5-4-13所示。

图5-4-13 三台电动机顺序起动、逆序停止的控制电路

KM₁的辅助动合触点KM₁（11-13）串联在KM₂控制电路的起动按钮SB₂₂支路中，因此只有KM₁得电吸合后，才能使KM₂得电吸合；又KM₂的辅助动合触点KM₂（19-21）串联在KM₃控制电路的起动按钮SB₃₂支路中，因此只有KM₂得电吸合后，才能使KM₃得电吸合。这样就能保证电动机按M₁→M₂→M₃顺序起动。

KM₃的辅助动合触点KM₃（1-9）并联在动断按钮SB₂₁两端，因此只有KM₃失电释放后，才能使KM₂失电释放；KM₂的辅助动合触点KM₂（1-3）并联在动断按钮SB₁₁两端，因此只有KM₂失电释放后，才能使KM₁失电释放。这样就能保证电动机按M₃→M₂→M₁顺序停转。

2.PLC的I/O分配、PLC的I/O接线及梯形图

要实现相同控制功能的PLC控制系统的PLC的I/O分配及PLC的I/O接线如图5-4-14a所示。可以将图5-4-13所示的继电器-接触器控制系统直接转换成图5-4-14b所示的梯形图。

3.电路工作过程

（1）3台电动机顺序起动控制

（2）3台电动机逆序停止控制

按下SB₁₁（X0），虽然#X0断开，但#X0被已闭合的◎Y2短路，因此不能使KM₁失电释放；同理，按下SB₂₁（X1），也不能使KM₂失电释放；只有先按下SB₃₁，先使KM₃失电释放。

图5-4-14 PLC的I/O接线及其梯形图

a)PLC的I/O接线 b）梯形图