项目 一个按钮控制一台三相异步电动机启动和停止PLC控制

三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。

利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。

本文介绍了PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的设计，说明了系统的控制策略和工作原理，探讨三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制。

1、PLC在三相交流异步电动机变频调速系统设计三相交流异步电动机变频调速系统，以可编程序控制器PLC 作为核心控制部件，通过速度传感器将电动机的转速信号传给PLC, PLC经过控制规律的运算后，给出控制信号，改变电动机输入电压的频率，来调节电动机的转速，从而构成了一个闭环的速度控制系统。

如图1 所示。

2、三相异步电动变频器电路连接的要点2.1变频器前面一定要加接触器输入侧接触器的作用。

一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。

a. 可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。

b. 发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。

另外，当控制系统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。

2.2变频器与电动机之间是否接输出接触器并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。

a. 当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。

因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。

b. 必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。

另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。

通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。

1.1任务一三相异步电动机起停的PLC控制一、复习旧知三相交流异步电动机的控制方式有哪些？二、引入新课在“电机与电气控制技术”课程中我们已经学习了电动机启停控制电路，本项目我们将学习利用PLC实现电动机启停控制的方法，学习时要注意两者的异同之处。

当采用PLC控制电动机起停时，必须将按钮的控制指令送到PLC的输入端，经过程序运算，再将PLC的输出去驱动接触器KM线圈得电，电动机才能运行。

那么，如何将输入、输出器件与PLC连接，如何编写PLC控制程序？这需要用到PLC内部的编程元件输入继电器X、输出继电器Y以及相关的指令。

三、讲解新知（一）认识PLC1、PLC的定义可编程控制器（programmable logic controller，PLC）是一种工业控制装置，是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。

1987年，国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义为：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

2、PLC的产生PLC的产生源于继电器逻辑电路的配线复杂。

1968年，美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺的不断变化，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

1968年，GM公司提出10项设计标准。

（1）编程简单，可在现场修改程序。

（2）维护方便，采用插件式结构。

（3）可靠性高于继电器控制柜。

（4）体积小于继电器控制柜。

《三相交流异步电动机单按钮启停控制》教学课例常州刘国钧高等职业技术学校杨欢一、项目名称确定：《三相交流异步电动机单按钮启停控制》4课时二、课例背景介绍：可编程序控制器（PLC）技术是一门实用性很强的专业课，注重实践教学环节的学习演练，是掌握PLC技术的根本。

本课程是以三菱FX2N系列PLC为核心，采用“项目导向、任务驱动"的课程模式，来实施和引领课堂教学。

在PLC项目课程的实践中，分别通过项目教学、理实一体、任务驱动、行动导向等多种教学方法，起到了很好的效果，大大提高了学生学习的积极性。

本课例是项目一《三相交流异步电动机的PLC控制》中的任务四《三相交流异步电动机单按钮启停控制》。

课程的实施是在可编程控制器实验室进行的，学生通过理论学习与实践操作一体化的综合训练方式，逐步学会三菱可编程序控制器的相关知识和技能，并为后续课程打下了扎实的基础。

三、学习目标的设定：课程的总目标：1、通过对本课程的学习和训练，使学生进一步熟悉PLC的基础知识，掌握PLC梯形图、指令语句以及SFC图三种方式的编程方法，并能够应用三菱FX2N 系列PLC完成实际控制系统的设计、安装、调试及监控。

2、通过该项目课程的学习，努力培养学生分析、解决生产实际问题的能力，提高学生的职业技能和专业素质。

提高学生学习的能力，养成良好的思维和学习习惯。

3、积极发展好奇心和求知欲，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，形成科学的价值观。

培养学生的团队合作精神。

本课例的目标：1、知道什么是时序图，会画出单按钮控制电动机启停的时序图。

2、能运用微分脉冲输出指令（PLS、PLF）、置位/复位指令（SET/RST）进行简单的编程。

3、会根据控制要求熟练分配PLC输入/输出点，并能画出PLC电路原理图和安装接线图。

4、能利用梯形图和指令语句两种方式完成该项目程序的编写。

5、能独立完成三相交流异步电动机单按钮启停PLC控制的安装、调试和监控。

实验⼀三相异步电动机启停控制实验实验⼀三相异步电动机启停控制实验⼀、实验⽬的：1．进⼀步学习和掌握接触器以及其它控制元器件的结构、⼯作原理和使⽤⽅法；2．通过三相异步电动机的启、停控制电路的实验，进⼀步学习和掌握接触器控制电路的结构、⼯作原理。

⼆、实验内容及步骤：图1-1为三相异步电动机的基本启停电路。

电路的基本⼯作原理是：⾸先合上电源开关QF5 ，再按下“启动”按钮，KM5得电并⾃锁，主触头闭合，电动机得电运⾏。

按下“停⽌”按钮，KM5失电，主触头断开，电动机失电停⽌。

实验步骤：1．按图1-1完成控制电路的接线；2．经⽼师检查认可后才可进⾏下⾯操作！3．合上断路器QF5，观察电动机和接触器的⼯作状态；4．按下操作控制⾯板上“启动”按钮，观察接触器和电动机的⼯作状态；5．按下操作控制⾯板上“停⽌”按钮，观察接触器和电动机的⼯作状态。

6．当未合上断路器QF5时，进⾏4和5步操作，观察结果。

图 1-1 三相异步电动机基本启停控制三．实验说明及注意事项1．本实验中，主电路电压为380VAC，请注意安全。

四．实验⽤仪器⼯具三相异步电动机 1台断路器(QF5) 1个接触器(KM5) 1个按钮 2个实验导线若⼲五．实验前的准备预习实验报告，复习教材的相关章节。

六．实验报告要求1．记录实验中所⽤异步电动机的名牌数据；2．弄清QF5型号和功能；3．⽐较实验结果和电路⼯作原理的⼀致性；4．说明6步的实验结果并分析原因。

七．思考题1．控制回路的控制电压是多少？2．接触器是交流接触器，还是直流接触器？接触器的⼯作电压是多少3．如果将A点的连线改接在B点，电路是否能正常⼯作？为什么？4．控制电路是怎样实现短路保护和过载保护的？5．电动机为什么采⽤直接启动⽅法？实验⼆三相异步电动机正反转控制实验⼀、实验⽬的：1．学习和掌握PLC的实际操作和使⽤⽅法；2．学习和掌握利⽤PLC控制三相异步电动机正反转的⽅法。

⼆、实验内容及步骤：本实验采⽤PLC对三相异步电动机进⾏正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。

项目05 一个按钮控制一台三相异步电动机启动和停止PLC控制【课题名称】一个按钮控制一台三相异步电动机启动和停止PLC控制【课时安排】4课时（180分钟）【教学目标】1.学习微分指令及其应用2.学习边沿检测指令及其应用3.根据控制要求正确编写PLC梯形图程序【教学重点】1.微分指令的逻辑功能、可用软元件及应用2.边沿检测指令的逻辑功能、可用软元件及应用【教学难点】1.微分指令、边沿检测指令的逻辑功能2.“二分频”电路的程序设计【关键点】PLC采用循环扫描的工作过程，集中“输入采样、输出刷新”【教学方法】讲授法、讨论法、小组合作、自主探究学习、项目教学法、操作练习【教具资源】计算机、PLC、常用低压电器、三相异步电动机、万用表、导线、三菱FX系列PLC硬件手册、编程手册电子稿、任务指导书等【教学过程】一、项目分析教师活动：教师结合时序图，分析项目任务及实现的方法。

学生活动：学生根据教师分析，理解项目的任务，拟定任务的实现方法。

二、项目实施任务一学习相关知识教师活动：教师使用课件讲解PLS、PLF及边沿检测指令的逻辑功能。

学生活动：学生使用手册，在教师的指导下，学习PLS、PLF及边沿检测指令的逻辑功能和程序举例，并进行相应的练习。

学生理解微分指令和边沿检测指令的关系。

任务二进行I/O分配，绘制外部接线图并进行接线教师活动1：教师指导学生分析输入与输出，并进行端子的分配。

学生活动1：各组同学结合教师的分析，讨论完成I/O分配，学生将讨论结果写到黑板，各组同学进行比较。

教师活动2：根据I/O分配的情况，指导学生在实训指导书上画外部接线图，教师巡视指导学生接线。

学生活动2：学生根据接线要求，分工合作进行外部接线，使用万用表进行接线检查，各组对其他组的接线情况作出评价。

任务三编写梯形图程序，写出指令表教师活动1：教师与学生共同回顾PLC的“循环扫描”工作过程，讲解“二分频”电路的编程思想，指导学生编写梯形图程序。

用PLC控制三相异步电动机正、反转用PLC控制三相异步电动机正、反转：三相交流异步电动机是生产设备常用的动力元件，PLC控制电动机的转动，是生产设备自动控制的最常用，也是基本的控制。

PLC控制电动机，用PLC控制负载，编程是主要的任务，接线驱动负载是次要的任务，不要本末倒置，将接线当成首要任务，编程当成次要任务。

用PLC控制三相异步电动机正、反转设计步骤控制案例：给正转信号，电动机正转运行；给反转信号，电动机反转运行；给停止信号，无论电动机正转还是反转，都要停止运行。

即电动机的控制能实现正反停。

1．电动机正反转的主电路中，交流接触器KM1和KM2的主触点不能同时闭合，并且必须保证，一个接触器的主触点断开以后，另一个接触器的主触点才能闭合。

2．为了做到上面一点，梯形图中输出继电器Y0、Y1的线圈就不能同时带电，这样在梯形图中就要加程序互锁。

即在输出Y0线圈的一路中，加元件Y1的常闭触点；在输出Y1线圈的一路中，加元件Y0的常闭触点。

当Y0的线圈带电时，Y1的线圈因Y¬0的常闭触点断开而不能得电；同样的道理，当Y1的线圈带电时，Y0的线圈因Y¬1的常闭触点断开而不能得电。

3．为了保证电动机能从正转直接切换到反转，梯形图中必须加类似按钮机械互锁的程序互锁。

即在输出Y0线圈的一路中，加反转控制信号X1的常闭触点；在输出Y1线圈的一路中，加正转控制信号X0的常闭触点。

这样能做到电动机正反转的直接切换。

当电动机加正转控制信号时，输入继电器X0的常开触点闭合，常闭触点断开。

常闭触点断开反转输出Y1的线圈，交流接触器KM2的线圈失电，电动机停止反转，同时Y1的常闭触点闭合，正转输出继电器Y0的线圈带电，交流接触器KM1的线圈得电，电动机正转。

当电动机加反转控制信号时，输入继电器X1的常开触点闭合，常闭触点断开。

常闭触点断开正转输出Y0的线圈，交流接触器KM1的线圈失电，电动机停止正转，同时Y 0的常闭触点闭合，反转输出继电器Y1的线圈带电，交流接触器KM2的线圈得电，电动机正转。