电动机串电阻减压启动和反接制动电路的PLC控制

1.速度继电器

速度继电器是测量设备转速的元件。它能反映设备转动的方向以及是否停转，因此广泛用于异步电动机的反接制动中。其结构和工作原理与笼形电动机类似，主要有转子、定子和触点三部分。其中转子是圆柱形永磁铁，与被控旋转机构的轴连接，同步旋转。定子是笼形空心圆环，内装有笼形绕组，它套在转子上，可以转动一定的角度。当转子转动时（指转子转速大于120r/min时），在绕组内感应出电动势和电流，此电流和磁场作用产生转矩使定子柄向旋转方向转动，拨动簧片使触点闭合或断开。当转速接近零（约100r/min）时，转矩不足以克服定子柄重力，触点系统恢复原态。JY1型速度继电器的结构原理图与图形符号如图3-26所示。

JY1型速度继电器的外形和触点系统及与电动机的连接如图3-27所示。

2.电动机串电阻减压启动控制线路

时间继电器具有延时动作触点，以这种触点发出的开关信号作为受控系统的转换信号，是时间控制线路的关键。时间继电器有通电延时型和断电延时型两类。

图3-28是电动机串电阻减压启动控制线路。它的控制特点是当按下启动按钮SB₂时，接触器KM₁首先闭合，电动机M串电阻减压启动；经过预定的时间后（由时间继电器控制），接触器KM₂闭合，切除串电阻R，电动机M全压运行。

3.电动机的反接制动控制电路

利用电动机转速的变化也可实现对生产设备运行状态的控制，常用于交流异步电动机反接制动控制线路。电动机正常运行时，速度继电器KS的常开触点闭合。当需要制动时变换其中任意两相电源相序并使电动机定子绕组串入限流电阻，使其立即迸入反接制动状态。当电动机转速下降接近于零时，KS常开触点必须立即断开，快速切断电动机电源，否则电动机会反向启动。三相异步电动机单向反接制动控制电路原理图如图3-29所示。

图3-26 JY1型速度继电器的结构原理图与图形符号

a）结构 b）图形符号

1—可动支架 2—转子 3、8—定子 4—端盖 5—连接头 6—转轴 7—转子 9—定子绕组 10—胶木摆杆 11—动触点 12—静触点

图3-27 JY1型速度继电器的外形和触点系统及与电动机的连接

a）外形图 b）触点系统 c）与电动机的连接

按钮SB₂为电动机M正转启动按钮，SB₁为电动机M的制动停止按钮；KS为速度继电器。串接在反转电路中的速度继电器的常开触点KS为电动机制动触点，电动机在启动过程中，当其速度达到120r/min时，这个触点闭合，为电动机停机时加反接制动电源做好准备。当停机时按动停止按钮SB₁后，正常运行的接触器KM₁断开，切断正常运行的电源；反接制动的接触器KM₂闭合，接通反接制动的电源，电动机开时反接制动；当电动机转速下降到100r/min时，其正常运行时为电动机反接制动做好准备的速度继电器已闭合的常开触点KS及时断开，切除了反接制动的电源，反接制动结束，电动机及时停机，又防止了反方向启动。这里采用速度控制及时准确，安全可靠，恰到火候。

4.电动机串电阻减压启动和反接制动电路的PLC综合控制

电动机串电阻减压启动和反接制动控制的电路图如图3-30所示。该电路启动时，为减小启动电流，首先串电阻减压启动；然后依靠速度继电器KS的常开触点控制切除所串联的电阻，实现串电阻减压启动。具体启动过程如下：

按下启动按钮SB₂，KM₁得电自锁，电动机M串电阻减压启动；同时连锁KM₃，允许KM₃得电切除串联电阻；互锁KM₂，禁止反接制动。当电动机有一定速度（达到120r/min）时，速度继电器KS的常开触点闭合，使中间继电器KA的线圈得电；KA的常开触点闭合后，一方面为停机时加反接制动电源做好准备；另一方面又使KM₃的线圈得电，KM₃的主触点闭合，切除所串联的电阻，完成减压启动，迸入全压运行状态。

图3-28 时间继电器控制串电阻减压启动控制线路

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图3-29 三相异步电动机单向反接制动控制电路原理图

当停机时，为了快速停机，采用了串电阻（限制反接电流）反接制动；为防止电动机反向启动，利用运行时已闭合的速度继电器KS常开触点准确无误地复位断开，来控制及时切除反接制动电源，完成反接制动。具体制动过程如下：

图3-30 电动机串电阻减压启动和反接制动控制的电路图

a）主电路 b）控制电路

按下停止按钮SB₁，KM₁失电，切除运行电源，电动机M自然停机，转速慢速下降；KM₃失电，串入电阻；KM₂得电加反接电源开始反接制动，转速快速下降。当电动机M转速下降到100r/min时，已闭合的速度继电器KS常开触点复位打开，切除反接制动电源，电动机M反接制动结束。

上述控制均是由继电器硬接线控制电路完成的，现要改为PLC控制。

（1）PLC的I/O分配。根据控制要求，经分析：按钮SB₁和SB₂是整个过程实施的控制信号，应作为输入信号与PLC输入点连接；考虑热继电器和速度继电器的作用，也应作为输入信号与PLC输入点连接。由于电动机的载荷比较大，一般不与PLC直接相连，而是通过接触器来控制，因此，接触器KM₁、KM₂和KM₃作为被控信号连接在PLC输出点上。为此，其I/O分配见表3-8。

表3-8 I/O分配

（2）绘制PLC的I/O实际接线图 根据图3-30所示的控制电路图及表3-5的I/O分配，可绘制PLC控制的I/O实际接线图，如图3-31所示。在项目实施过程中，按照此接线图连接硬件。注意不同型号PLC对输入/输出接口电路电源的要求是不同的，应根据实际情况匹配不同的电源，并根据电源选择外部硬件。

图3-31 PLC控制的I/O实际接线图

（3）设计梯形图 根据图3-30所示的控制线路图和图3-31所示PLC控制的I/O实际接线图，设计出PLC控制的梯形图，如图3-32所示。

图3-32 PLC控制的梯形图

1）正常运行过程分析如下：

2）反接制动过程分析如下：