第十章PLC系統設計及應用異步電動機Y/△啟動控制

問題的提出：

由電機及拖動基礎可知，三相交流異步電動機起動時電流較大，一般是額定電流的（5～7）倍。故對于功率較大的電動機，應采用降壓起動方式，Y/△降壓起動是常用的方法之一。

起動時，定子繞組首先接成星形，待轉速上升到接近額定轉速時，再將定子繞組的接線換成三角形，電動機便進入全電壓正常運行狀態。圖1（a），（b）為繼電器—接觸器實現的Y/△降壓控制電路。

異步電動機Y/△降壓起動控制電路它是根據起動過程中的時間變化，利用時間繼電器來控制Y/△的換接的。由（a）圖知，工作時，首先合上閘刀開關QS，當接觸器KM1及KM3接通時，電動機Y形起動。當接觸器KM1及KM2接通時，電動機△形運行。圖（b）為控制電路，其工作過程分析如下:線路中KM2和KM3的常閉觸點構成電氣互鎖，保證電動機繞組只能接成一種形式，即Y形或△形，以防止同時連接成Y形及△形而造成電源短路。二、硬件配置

本模塊所需的硬件及輸入/輸出端口分配如圖所示。由圖可見：本模塊除可編程控制器之外，還增添了部分器件，其中，SB1為停止按鈕，SB2為起動按鈕，FR為熱繼電器的常開觸點，KM1為主電源接觸器，KM2為△形運行接觸器，KM3為Y形起動接觸器。

二、軟件設計工作過程分析如下：按下啟動按鈕SB2時，輸入繼電器X0的常開觸點閉合，并通過主控觸點（M100常開觸點）自鎖，輸出繼電器Y1接通，接觸器KM3得電吸合，接著Y0接通，接觸器KM1得電吸合，電動機在Y形接線方式下起動；同時定時器T0開始計時，延時8秒后T0動作,使Y1斷開，Y1斷開后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y2接通，接觸器KM2得電，電動機在△形接線方式下運行。0LDX01ORM1002ANIX13ANIX24MCN0M1007LDIT08ANIY29OUTY110LDY111ORY012OUTY013LDIY214OUTY0K8017LDIY118OUTY219MCRN021END

(b)指令表

實驗實驗一：搶答器實驗（第10周）實驗二：電機Y-△啟動實驗（第11周）例1：送料小車自動控制系統的梯形圖設計控制要求：送料小車在限位開關X4處裝料，10s后裝料結束,開始右行，碰到x3后停下來卸料，15s后左行,碰到x4后又停下來裝料，不停地循環，直到按下停止按鈕X2，X0，X1分別用來起動小車右行和左行。為使小車自動停止，將X3，X4常閉觸點分別與Y0，Y1線圈串聯。為使小車自動起動，將控制裝、卸料延時的定時器T0和T1常開觸點，分別與手動起動右行和左行的X0、X1常開觸點并聯，用兩個限位開關對應的X4，X3常開觸點分別接通裝料、卸料電磁閥和相應的定時器，例2：兩處卸料的小車的自動控制梯形圖設計控制要求：X4處裝料，X5，X3處輪流卸料；小車在一次工作循環中兩次右行都要碰到X5，第一次碰到X5停下來卸料，第二次碰到它時繼續前進。NOTE：應設置一個具有記憶功能的編程元件，以區分第一或第二次碰到X5設小車在起動時是空車，按下左行起動按鈕X1，小車開始左行，碰到左限位開關，X4常閉觸點為斷開（OFF），使Y1斷開，小車停止運行。X4常開觸點接通（ON），使Y2，T0的線圈通電，開始裝料和延時，10s后T0常閉觸點閉合，Y0通電，小車右行；小車離開左限位開關X4后，X4變為OFF狀態，Y2，T0失電，停止裝料，T0復位；右行和卸料過程基本相同；如果按停止按鈕X2，小車將停止運行，系統停止工作。小車第一次碰到X5，碰到X3時都應停止右行，將X5，X3常閉觸點與Y0線圈串聯；X5觸點并聯了中間環節M100的觸點，使X5停止右行的作用受到M100的約束，M100作記憶元件，只在小車第二次右行經過X5時有用；利用起保停電路控制M100，其起動條件是X5，停止條件是X3，（在虛線行程內為1狀態）將X3，X5的觸點并聯后驅動Y3，T1；調試中，發現小車從X3開始左行，經X5時M100也被置位，使小車下一次右行到X5時也無法停止運行，則在M100起動電路中串入Y1常閉觸點；還有，小車往返經過X5時，雖不會停止運動，但出現短暫的卸料動作，將Y1，Y0的常閉觸點與Y3線圈串聯；問題與思考系統在裝料和卸料時按停止按鈕不能使系統停止工作，如何解決該問題？梯形圖設計法：

1、經驗設計法2、繼電器電路圖設計法

1、經驗設計法在PLC發展初期，沿用了設計繼電器電路圖的方法來設計梯形圖，在一些典型電路基礎上，根據被控對象對控制系統的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需多次反復地調試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和輔助觸點，才能得到一個較滿意的結果。經驗設計法沒有普遍的規律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，結果不是惟一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經驗有很大關系。用于較簡單的梯形圖設計。2、根據繼電器電路圖設計梯形圖的方法為了便于工廠電氣技術員和電工使用，采用梯形圖語言編程；當用PLC改造繼電器控制系統時，根據原來的繼電器電路圖設計梯形圖顯然是一條捷徑；老繼電器控制系統經過長期使用和驗證，能完成系統控制要求，只要將繼電器控制電路圖譯成梯形圖，用軟元件代替硬元件。這種改造并沒改變系統原來的外部特性，（控制面板及上面的器件可不變）對操作工人來說，系統可靠性提高了，但操作習慣未變，減少硬件改造費用及改造工作量。基本方法：將PLC看成一個繼電器控制系統中的控制箱，PLC外部接線描述的是該控制箱的外部接線，梯形圖是該控制箱的內部“線路圖”，梯形圖中的X，Y元件是控制箱與外部世界聯系的“中間繼電器”，分析時，將梯形圖中X元件的觸點想象成對應的外部輸入器件的觸點，Y元件的線圈想象成對應的外部負載的線圈；外部負載的線圈除了受PLC控制外，可能還受外部觸點的控制。某臥式鏜床的繼電器控制電路圖；主軸電機是雙速異步電動機，中間繼電器ZZJ、ZFJ控制主軸電機的起動和停止，接觸器ZZC，ZFC控制主軸電機的正反轉，接觸器1DSC，2DSC和時間繼電器SJ控制主軸電機的變速，接觸器ZDC用來短接串在定子回路的制動電阻。1JPK，2JPK和1ZPK，2ZPK是變速操縱盤上的限位開關，1HKK，2HKK是主軸進刀與工作臺移動互鎖限位開關。M200，M201，T0分別對應ZZJ，ZFJ，SJ。注意事項：（1）遵守梯形圖語言中的語法規定；（2）適當設置中間單元（3）盡量減少PLC的輸入輸出信號（4）異步電動機正反轉的外部聯鎖電路（5）外部負載的額定電壓（R，S輸出模塊最高只能驅動UN=220VAC的負載，若原系統KM線圈為380V，應改用220V的。）作業2、用定時器設計一個延時25min的延時電路。M100X0X3M100X1Y0Y0Y1X1X2Y1Y0X2X0Y0在x0起動右行左行第二次右行畫梯形圖LD X0OR X1ANI X2OR M0LD X3AND X4OR M2ORB ORI M1OUT Y2OUT M0LD X0AND X1MPSAND X2OUT Y0MPPAND X3OUT Y1LD X4MPSAND X5OUT Y2MRD AND X6OUT Y3MPPANDX7OUT Y4Y0Y1Y2Y3Y4X0X1X2X3X4X5X6X7MPSMPPMPSMPPMRD二、三相異步電動機的正反轉控制電路KM1、KM2分別為控制正、反轉運行的交流接觸器，KM1、KM2的主觸點改變進入電動機的三相電源相序，改變電機轉向。FR是手動復位的熱繼電器，電機過熱時其常閉觸點斷開，使KM1、KM2線圈斷電，電機停轉。梯形圖中，用兩個起保停電路來分別控制電動機的正轉和反轉。Y0、Y1的常閉觸點分別與對方線圈串聯，保證它們