PLC在三相异步电动机控制中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇PLC在三相异步电动机控制中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 可编程控制器可靠性高、操作简单，在电机、在电动机精确控制方面起到重要作用。传统的三相异步电动机一般用继电器-接触器系统来完成起停的控制方式。本文首选对传统起停控制电路做了改进设计，其次详细说明了用plc对三相异步电动机进行电气控制系统改造的方法，从而使控制系统操作方便、更安全可靠，响应迅速、成本降低、减少了维护、维修工作量，提高系统整体的工作性能。

关键词 PLC；梯形图；控制系统

中图分类号TM571 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0136-02

0 引言

可编程序控制器简称PLC（ Programmable Logic Controller），它是基于微处理器的通用工业控制装置。PLC能执行各种形式和各种级别的复杂控制任务，它的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要支柱之一。PLC对用户友好，不熟悉计算机但是熟悉继电器系统的人能很快学会用PLC来编程和操作。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，在其他领域的应用也得到了迅速的发展[1]。本文采用德国西门子公司生产的S7-200小型PLC为研究对象，设计将三相异步电动机用PLC来控制，通过PLC控制与传统的电气控制相对比，最终得出PLC控制系统具其可靠性高、易于操作，反应快等优点。

1 继电器-接触器控制系统

本文以三相异步电动机的起动和停止为研究对象，采取减压起动，并在停车的控制环节中加以改进，使电动机能够串电阻反接制动。所谓反接制动，是将电动机的三根进线中的两根对调，使其定子旋转磁场反方向旋转，在转子上同时产生反方向的电磁转矩，形成制动转矩，在此作用下电动机的速度迅速下降到零。主电路中串入限流电阻R，其作用是当电动机起动时作为减压起动，并且在制动停车时由于反接制动电流比直接起动时的起动电流还要大，就必须串入电阻R来限制电流保护电路。继电器接触器控制系统工作原理如图1所示。该控制回路中中间继电器为短接电阻R实现升压控制做准备，KM1实现减压起动控制，KM2实现制动控制，KM3实现升压控制。SB1为起动按钮，按下时，KM1线圈得电触点闭合形成自锁，电动机M定子串电阻减压起动。将速度继电器KS1预先设定速度，当转速上升到该设定值时，速度继电器KS1的常开触点闭合，此时电流继电器KA得电并自锁，KA的常开触点闭合，将KM3接触器线圈接通，触点闭合，定子电阻R被短接，从而电动机转速开始上升，达到设定值时正常稳定运行。

SB2为停止按钮，需要停机时按下，此时KM1线圈失电，主触点断开，三相电源被切断；控制回路中KM1常开触点断开，KM3线圈失电，限流电阻R再次被串入主电路中，KM2为反接制动接触器，KM1线圈断电同时常闭触点闭合，接通KM2线圈，KM2触点将三相电源两相相序对调，电机进入反接制动状态。当速度降到设定值时，KA先被速度继电器KS1触点断开，随后KM2被断开，电动机迅速停转。需要注意，电流继电器及串接的电阻线要仔细，接线要牢固，不能接错，以防接错电阻过大，但也不要过紧。

继电器接触器控制装置具有简单易懂、使用方便、价格便宜等特点，但由于硬接线逻辑及大量的机械触点，造成了该系统可靠性不高，并且当控制要求改动需要重新布线时，就需要花费大量时间，通用性和灵活性较差。那么有没有一种新的控制方式可以取代传统继电接触器控制系统，用以改善解决以上问题，是广大技术人员迫切需要的。随着PLC技术的发展，使用PLC替代传统的电器实现对电动机的不同控制要求已成为一种趋势。

2 用PLC实现对三相异步电动机的控制

可编程序控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛地将PLC应用到机械、汽车、石油、化工、交通、电力等各个领域，并且取得了相当可观的技术经济效益。PLC控制技术，已经跃居为工业自动化领域三大支柱之首[2]。

PLC的编程语言很多，它对电动机控制系统的逻辑思路与传统的电器控制逻辑基本相同，用户可根据实际情况和计算机的配置来选择程序编写语言。目前普遍被广大用户所应用的编程语言有梯形图、指令表和功能图三种，而最常用的也更容易被理解接纳的是梯形图语言。因为它的设计思路与继电接触器设计思路基本一致，它沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，梯形图中的继电器不是继电器控制电路中的物理继电器，它实质上是存储器中的每一触发器，称为“软继电器”，相应某位触发器为“1”状态，表示该继电器线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开[3]。针对以上对电机的控制要求，本文设计了PLC的接线图、梯形图，以此替代传统继电接触器的控制，如图2和图3所示。原理如下：

3 PLC对比继电器接触器控制系统的优点

PLC控制和继电器接触器控制相比较，两者既存在相似又有不同之处。通过对两种控制方法的比较，得出改进后的PLC控制有很大优势，体现在以下几方面：

1）操作安全， 软程序代替硬接线，增强动作可靠性，故障率大大降低；

2）在时间控制上更准确，改变延时只需操作计算机对程序做调整即可；

3）当控制要求改变时，在不改变线路的同时，只需要更改程序便可以很快捷地实现控制要求，而无需对接线进行实际修改；

4）线路的调试简单，能进行实时监控，从而可以直观地了解线路控制过程；

5）PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小；

6）系统的响应快，传统的继电接触器触点的响应时间都要几百毫秒，而PLC的内部接点反应是微妙级，外部是毫秒级的。

4 设计中考虑的几点问题

1）过载、短路及欠压保护

在输出电路中串联适当容量的保险丝来实现对于PLC的过载保护功能，由于在输入电路中采用无源开关量信号作为传输到输入点的信号，所以不必采取保护措施了。而电动机的欠压、短路、失压保护均在主电路中实现。

2）硬件联锁必要性

在梯形图程序中我们可以看到PLC中个各输出通道之间设有联锁功能。输出继电器相互间均采用了软件联锁，但是这种软件联锁并不十分安全，当交流接触器的主触头出现故障不能同时闭合时，会导致短路的情况发生[4]。因此，为保证线路的正常工作，有必要在PLC的输出回路中加上交流接触器的常闭辅助触点构成硬件连锁。

5 结论

PLC是用计算机替代继电接触器控制电动机，用程序替代硬件接线。由于PLC在设计制造时充分考虑到工业控制的现场环境问题，具有通用性强、使用灵活、编程简单的特点，因此，在电气控制线路中能方便地实现继电器线路难以实现的控制，使电气控制变得方便、快捷。

参考文献

[1]廖常初.S7-200PLC基础教程[M].2版.机械工业出版社，2011.

[2]胡学林.可编程控制器教程[M].北京.电子工业出版社，2003.

[3]连赛英.机床电气控制技术[M].2版.机械工业出版社，2009.

[4]王兆义.可编程控制器教程 [M].机械工业出版社，1998.