星三角降压启动 (三菱PLC)

三菱PLC控制电机星三角启动编程一般的高压离心风机，其主要的动力设备是电动机，此外还包括用来控制风机风阀位置的电动或手动执行器、风机阀门限位开关等部件。

风机动力设备的传统控制方法是通过手动或继电器控制，存在可靠性和灵活性较差的问题。

比如：由于电机的容量大，就存在启动时间长、启动电流大、运行安全可靠性差等问题，为了解决这些问题，需要采取在启动离心风机时减少启动负荷、通过星—三角降压启动来降低启动电流、进行安全互锁控制等措施。

一．电气控制要求1．启动风机电机时，先关闭风机阀门，待风机正常运转后再根据生产需要打开风机阀门，以减少风机的启动负荷。

2.电机启动时线圈采用星形接法，待电机达到正常的速度后切换为三角形接法，降低启动电流。

3.当电机线圈由星形切换为三角形时，因PLC运行速度快，内部切换时间短而接触器转换需要时间长，因此PLC内部程序设计上有防火花的内部锁定。

4.电机星形启动切换为三角形运转时相关接触器连锁，防止PLC误动作。

5.系统设计有紧急停车按钮，防止启动或运行时意外事故的发生。

二．设计技术数据：要求选用三菱PLC三．设计内容1) 进行PLC选型及I/O分配，设计PLC硬件系统；2）选择PLC控制系统元器件。

1.当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流且电机满足380V/Δ接线条件才能采用星三角启动方法；2.该方法是：在电机启动时将电机接成星型接线当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线（通过双投开关迅速切换）；3.因电机启动电流与电源电压成正比此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3 ，但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。

星三角启动，属降压启动他是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现的。

所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动，还的看是什么样的负载，一般在需要启动时负载轻运行时负载重尚可采用星三角启动，一般情况下鼠笼型电机的启动电流是运行电流的5—7倍，而对电网的电压要求一般是正负10%（我记忆中）为了不形成对电网电压过大的冲击所以要采用星三角启动，一般要求在鼠笼型电机的功率超过变压器额定功率的10%时就要采用星三角启动。

广东第二师范学院学生实验报告
院（系）名称物理与信息工程系班别姓名
专业名称电子信息工程学号
实验课程名称电气控制与PLC运用
实验项目名称PLC控制电动机星型——三角形启动
实验时间实验地
点
实验成绩指导老师签
名
一、实验原理
1.电路组成
主电路：KM1主触头是一直接入到电路，通过KM2,KM3主触头调换相序实现电机星形启动和三角形运行。

控制电路：通过PLC控制接触器线圈得电失电进而控制主电路完成控制要求
图1 星形——三角形降压启动控制主线路
1.2保护方式
1）由熔断器FU，FU2分别实现对主电路和控制电路的短路保护；
2）由热继电器FR实现对电动机的过载保护：当电动机出现长期过载而使热继电器FR 动作时，其在控制电路中的常闭触点FR断升，使KM线圈断电，电动机停转，实现对电动机的过载保护；
3）自锁控制的欠压与失压保护：当电源电压由于某种原因欠压或失压时，接触器电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，KM的常开触点断开，电动机停转；而当电源电压恢复正常时，电动机不会自行启动，避免事故发生。

1.3工作原理
二、连线主电路
PLC控制电路
梯形图
图2 电动机的接线。

PLC 应用技术实验指导书
1 实验8 综合实验—三相异步电动机星形-三角形降压起动控制程序
一、实验目的
1. 熟悉CPM2A 型PLC 的交流和直流电源的连接，熟悉输入开关板和I/O 端子的连接。

2. 通过实验程序熟悉PLC 常用基本逻辑指令应用。

3. 初步掌握复杂控制程序的设计及编程方法。

二、实验内容
1. 控制要求如下：参见Y-Δ降压起动的时序图（控制波形图参考P146）。

2. 认真阅读分析波形图中各元件的波形图之间的对应控制关系。

3. 输入、调试并监控程序运行。

三、实验步骤
1. 正确连接PLC 所需的各种电源、程序所需的输入开关板和I/O 的接线端子。

2. 输入三相异步电动机Y-Δ降压起动的实验程序。

3. 运行、监控并调试，观察结果。

四、实验总结及思考
1. 总结本次实验中程序运行的结果。

2. 写出编写梯形图程序的一般步骤。

3. 定时器Ts 、TA 、TM 分别起什么作用？
SB1
停止SB2
运行指示
定子电源KM1 Y 形起动KM2 Δ形运行KM3 图1 三相异步电动机Y-Δ降压起动控制波形图。

星/三角控制程序实例一、主电路图与常规控制线路图电机星三角启动运行的常规电路见上图——为一个比较典型的电路。

原理简述：先是KM3得电，将电机绕组接成星形，继之KM1得电，两只接触器的得电，使电机进入星接降压启动阶段；由延时继电器KT1控制启动时间的长短，当延时时间到时，KM3失电，同时KM2得电。

KM1与KM2将电机绕组接成角形，进入正常运行阶段。

KT1用作时间调节和星/角切换控制，KM3和KM2有触点互锁控制，严禁其同时接通造成对电源的短路。

电机故障时热继电器FR1动作，实施停机保护的控制。

一般线路中，启动后KM1、KM3是同时得电的，这样KM3须承受启动时的冲击电流。

该线路中先将KM3闭合后，再使KM1得电，对KM3的使用上更为合理，因为KM3的容量往往取得较小。

二、据常规继电器线路图优化的程序图如果直接将此控制线路用PLC程序做出来，或者说，依此继电控制的思路成PLC程序，即是通俗所说的“经验编程法”。

直接将断电控制线路的实际触点用PLC程序中的“软触点”代替，将硬件的继电器，用PLC中的软继电器来代替，应该是水到渠成，不费力气的。

当然，采用PLC后，硬件控制线路也是有所改动的。

参看下附PLC接线图（以三菱PLC为例）：可以看出，控制线路的接线已变得非常简单了。

时间控制控制与切换完全由PLC的内部程序来做。

SB2、SB1为启动、停止接钮，切停止按钮按习惯接成常闭点控制的。

接入KM2的常开点是用来确实工作状态的，PLC判断发出启动运行信号后，控制线路是否是作出正确的动作，无相应正确的动作，则判断为故障动作。

当然也可以把FR1热继电器的触点接入PLC输入点，用作故障报警、停机保护等KM3与KM2的动作控制虽然在软件上已作了互锁，但为确保安全，必须在硬件上作互锁的连接！下面是一段依照继电控制线路作的PLC程序，二者是很相似的。

仍用时间继电器T2作星/角切换的控制。

三、用置位、复位指令控制星/角运行的程序图看来做此段程序，用置位和复位指令更为直捷和简便。

目录
（1）星-三角降压启动 (2)
（2）PLC的I/O分配 (3)
（3）运行的程序 (3)
（4）PLC的接线图 (4)
星型启动三角型运行控制电路
（1）星-三角降压启动
三相异步电动机首先要大于3KW，因为只有大于3个千瓦的电动机才使用三角接法,其次用星-三角启动的电动机接的负载一般是启动电流非常大的,比如风机,泵类,用星-三角启动的时候可以降低启动电流,减少对电网的冲击,我们把电动机看做是有3组线圈组成的用电器,也好比是三个电阻,星形启动的时候相当于380V的电压加在2个电阻上,而转到三角的时候相当于380V的电压加到了一个电阻上,当电压不变,电阻加大的时候,电流就小,星-三角启动就是应用这个原理，电动机的控制电路图如下：
注意：
1、采用了自锁和互锁的功能。

2、按钮换锁和继电器换锁电路，启动到了双保护作用。

3、先是星型启动，然后过了几秒就三角型运行。

（2）PLC 的I/O 分配
该电路的输入设备启动按钮SB2、停止按钮SB1、热继电器辅助动断触点FR ，其输出设备有两个，一个是正转接触器线圈KM1，另一个是反转接触器线圈KM2。

现将PLC 的输入/输出继电器分配给上述输入/输出设备，即可列出其用PLC 控制的I/O 分配表，如下图：
（3）运行的程序输入分配
输出分配元件名称
PLC 输入点编号元件名称PLC 输入点编号停止按钮SB1
I0.1主电路KM1Q0.1启动按钮SB2
I0.2三角型KM2Q0.2FR 过载I0.3星型KM3Q0.3
（4）PLC的接线图
注意：
1、热继电器的接线也可以接在线圈的电路上，这样PLC可以节省一个输入点。

三菱PLC触点比较应用指令三菱系列plc触点比较应用指令包括触点比较取指令、与指令以及或指令。

PLC应用举例1、三相异步电动机的星型-三角形降压启动PLC控制一、项目所需设备、工具、材料见表8-1。

表8-1 项目所需设备、工具、材料二、训练内容2.1项目描述按照三相异步电动机控制原理图（图8-8）接线或用控制模板代替。

图中的QS为电源刀开关，当KM1、KM3主触点闭合时，电动机星形连接；当KM1、KM2主触点闭合时，电动机三角形连接。

设计一个三相异步电动机星-三角降压启动控制程序，要求合上电源刀开关，按下启动按钮SB2后，电机以星形连接启动，开始转动5S后，KM3断电，星形启动结束。

2.2实训要求2.2.1方法一：用堆栈指令配合常用一般指令实现（1）输入点和输出点分配表见表8-2。

表8-2 输入点和输出点分配表（2）PLC接线图如图8-9所示。

（3）程序设计图8-8为三相异步电动机星三角启动主电路。

图8-10（a）为梯形图。

注意热继电器以动断触点的形式接入PLC，因而在梯形图中要用动合触点。

（4）运行并调试程序a．将梯形图程序输入到计算机。

b．下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。

观察电机在程序控制下能否实现星-三角降压启动。

c．调试运行并记录调试结果。

2.2.2方法二：用一般指令实现若8.4.1项目描述改为：设计一个三相异步电动机星-三角降压启动控制程序，要求合上电源刀开关，按下启动按钮SB2后，电机以星形连接启动，开始转动5S后，KM3断电，星形启动结束。

为了有效防止电弧短路，要延时300ms后，KM2接触器线圈得电，电动机按照三角形连接转动。

不考虑过载保护。

（1）输入点和输出点分配见表8-3。

表8-3 输入点和输出点分配表（2）PLC接线图按照图8-11完成PLC的接线。

图中输入端的24V电源可以利用PLC提供的直流电源，也可以根据功率单独提供电源。

若实验用PLC的输入端为继电器输入，也可以用220V 交流电源。

目录1 课题简介 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究内容 (1)2 系统总体设计方案 (2)2.1 设计方案论证 (2)2.1.1 单片机控制 (2)2.1.2工控机控制 (3)2.1.3 PLC控制 (3)2.2 系统结构及主要参数确定 (4)2.2.1 电机参数确定 (5)2.2.2 其他电气元件参数确定 (6)2.2.3 PLC选型 (6)3 软硬件电路设计与调试 (7)3.1 硬件电路设计 (7)3.1.1 三相异步电机Y-△启动主接线 (7)3.2 软件电路设计 (8)3.2.1 I/O分配表 (8)3.2.2 PLC控制梯形图设计 (8)3.3 软硬件电路调试 (8)3.4 调试结果分析 (10)结论 (12)参考文献 (13)1 课题简介1.1 课题研究背景三相异步电动机直接启动控制线路简单、经济，但是容易受到电源容量的限制。

当电动机容量较大，启动时候会产生较大的启动电流，引起电网电压的下降，因此必须采用降压启动的方法，限制启动电流。

Y-△降压启动则是常用的限制启动电流的控制线路。

在传统的Y-△启动控制线路中，采用继电器-接触器控制系统，该系统采用大量的低压电器，如接触器，时间继电器等，虽然成本较低，但是可靠性较差，查找和排除故障困难，如果产品需要更新、生产工艺需要变化时，控制单元的元件和接线也须做相应的变动。

这种变动工作量大，工期长，费用高，因此，传统的继电器-接触器控制已不能适应现代工业自动化的高标准，严要求。

1.2 国内外研究现状在当今科学技术飞速发展的时代，人工控制的低效率高出错率显然不能满足生产的需要，因此各种自动化控制技术逐步走上舞台。

在三相电机的启动控制中单片机控制，工控机控制，PLC控制等被广泛应用。

由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展的日新月异，它不但可以很容易的完成逻辑，顺序，定时，计数，数字运算，数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的关系，从而实现生产过程的自动化控制。

Y―△降压启动控制线路的PLC改造在生产实际中，由于7.5KW以上的电动机频繁启动时因启动电流过大，会对供电线路造成影响，所以通常会在电动机启动时采用电动机星形接法以便降低启动电压减少对供电线路的影响，在运行阶段采用三角形接法全压运行提高输出功率，这个就是我们通常讲的电动机的Y-△降压启动全压运行。

电动机Y-△降压启动的传统方法是用继电器来构成控制回路，而这样的控制回路往往存在成本高、体积大、线路复杂、不易维修、并且难于适应生产工艺的变化。

那么我们如何来改进这些缺点呢？这时我们就以使用PLC来对这种传统的控制方法来进行改造。

1 继电器控制Y-△降压启动控制线路基本原理1.1 原理图1.2 控制要求某工厂现有一台三相异步电动机，要求在启动时其三相定子绕组以Y 形接法启动，10S后启动完毕这时要求其三相定子绕组以△形接法全压运行。

Y-△降压启动：先合上电源开关QS2 PLC改造Y-△降压启动控制线路2.1 PLC型号通过对传统继电器控制电路的分析，我们发现电动机星三角降压启动控制系统所需要的输入/输出点较少，因此出于成本控制和使用性等方面的考虑，计划使用日本三菱公司的PLC型号为FX-1S多功能小型机。

2.2 I/O点分配由于启动按钮SB2发出启动信号、停止按钮SB1停止信号、热继电器FR发出过载信号属于PLC的输入点；接触器KM1、KM2、KM3是执行机构属于PLC的输出点，因此确定控制系统的I/O点分配，如下表所示。

[[ 输入信号＼&输出信号＼&名称＼&代号＼&输入点编号＼&名称＼&代号＼&输入点编号＼&启动按钮＼&SB2＼&X0＼&电源接触器＼&KM1＼&Y2＼&停止按钮＼&SB1＼&X1＼&Y形接触器＼&KM2＼&Y3＼&过载保护＼&FR＼&X2＼&△形接触器＼&KM3＼&Y4＼&]2.3 控制电路设计电动机Y/△转换起动PLC接线图在有程序互锁的前提下，再增加硬件（接线）的互锁，可以避免出现主电路短路故障了。