项目五—任务二PLC控制三相异步电动机自耦变压器降压启动

《电气控制与PLC技术项目教程（三菱）》部分习题参考答案任务2 三相异步电动机点动运行的PLC控制2.6 任务延展10. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB X000 按钮KM Y000 交流接触器SQ X001 限位开关（2）I/O接线图任务3 三相异步电动机的连续运行控制3.6 任务延展1. 参考解答如下图3-16a）的指令表程序图3-16b）的指令表程序图3-17a）的指令表程序图3-17b）的指令表程序图3-17c）的指令表程序2. 参考解答如下5. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 甲地起动按钮KM Y000 电动机运行的交流接触器SB2 X001 甲地停止按钮SB3 X002 乙地起动按钮SB4 X003 乙地停止按钮FR X004 过载保护（2）I/O接线图（3）软件编程方法（一）方法（二）任务4 三相异步电动机的接触器联锁正、反转运行控制4.6 任务延展1. 参考解答如下（1）三相异步电动机按钮联锁正、反转运行的继电器-接触器控制电路如下图所示：（2）三相异步电动机按钮联锁正、反转运行的PLC控制1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 停止按钮KM1 Y001 电动机正转的交流接触器SB2 X001 正转起动KM2 Y002 电动机反转的交流接触器SB3 X002 反转起动（2）I/O接线图（3）软件编程方法一：“起保停”设计思想方法二：“置位复位”设计思想方法三：“栈操作”设计思想3. 参考解答如下4. 参考解答如下任务5 三相异步电动机计数循环接触器联锁正、反转运行的PLC控制5.6 任务延展1. 参考解答如下2. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 起动按钮HL1 Y000 指示灯1SB2 X001 停止按钮HL2 Y001 指示灯2HL3 Y002 指示灯3 （2）I/O接线图（3）软件编程3. 参考解答如下I/O 分配表和I/O 接线图同题2，其软件编程如下：0 LD X000 1 OR M0 2 ANI X001 3 ANI C0 4 OUT M0 5 LDP X000 7 RST C0 9 LD M0 10 ANI T2 11 OUT T0 K50 14 ANI T0 15 OUT Y000 16 LD T0 17 OUT T1 K50 20 ANI T1 21 OUT Y001 22 LD T1 23 OUT T2K5026 MPS 27 ANI T228 OUT Y00229 MPP 30 AND T231 OUT C0 K5 34END0 LD X000 1 OR M0 2 ANI X001 3 OUT M0 4 LD M0 5 ANI T2 6 OUT Y0007 OUT T0 K30 10 LD T0 11 OUT Y00112 OUT T1 K30 15 LD T1 16 OUT Y00217 OUT T2 K50 20 END4. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SQ X000 光电开关YV Y000 电磁阀（2）I/O接线图（3）软件编程方法一方法二5. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SA X000 解除报警KM Y000 生产线电机运行的交流接触器SQ X001 光电开关HL Y001 灯光报警SB1 X002 生产线起动HA Y002 声音报警SB2 X003 生产线停止（2）I/O接线图（3）软件编程任务6 三相异步电动机的Y/Δ减压起动运行控制6.6 任务延展2. 参考解答如下3. 参考解答如下（1）继电器-接触器控制电路图如下：（2）PLC控制如下：1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X001 起动KM1 Y001 电动机M1运行的交流接触器SB2 X002 停止KM2 Y002 电动机M2运行的交流接触器KM3 Y003 电动机M3运行的交流接触器2）I/O 接线图3）软件编程4. 参考解答如下 （1）I/O 分配表输 入 输 出电气符号 输入端子 功能 电气符号 输出端子 功能FR X000 过载保护 KM1 Y001定子串接自耦变压器减压起动的交流接触器SB1 X001 停止 KM2 Y002 全压运行的交流接触器 SB2X002起动0 LD X001 1 OR M0 2 ANI X002 3 OUT M0 4 LD M0 5 OUT Y001 6 OUT T0 K50 9 LD T0 10 OUT Y002 11 OUT T1 K100 14 LD T1 15 OUT Y003 16END（2）I/O接线图（略）（3）软件编程5. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能FR X000 过载保护KM1 Y001 转子串接频敏变阻器减压起动的交流接触器SB1 X001 停止KM2 Y002 全压运行的交流接触器SB2 X002 起动（2）I/O接线图（略）（3）软件编程6. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SQ0 X000 左限位开关KM1 Y001 小车左行的交流接触器SQ1 X001 中间限位开关KM2 Y002 小车右行的交流接触器SQ2 X002 右限位开关SB0 X003 起动（2）I/O接线图（略）（3）软件编程方法一：用计数器进行控制方法二：基于“置位复位”思想进行控制方法三：基于状态继电器的顺序控制方法四：基于辅助继电器的顺序控制7.6 任务延展4. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB X000 制动按钮KM1 Y001 电动机起动运行的交流接触器SB1 X001 起动按钮KM2 Y002 电动机制动的交流接触器FR X002 过载保护（2）I/O接线图（略）（3）软件编程8.6 任务延展1. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 电动机M1起动按钮KM1 Y001 电动机M1起动低速运行的交流接触器SB2 X001 电动机M1停止按钮KM2、KM3 Y002 电动机M1高速运行的交流接触器SB3 X002 电动机M2起动按钮KM4 Y003 电动机M2运行的交流接触器SB4 X003 电动机M2停止按钮SB5 X004 两台电动机同时起动按钮SB6 X005 两台电动机同时停止按钮FR1、FR2 X006 过载保护（2）I/O接线图（3）软件编程3. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB X000 停止按钮KM1、KM2 Y001 电动机起动低速运行的交流接触器SB1 X001 起动按钮、低速KM3 Y002 电动机中速运行的交流接触器SB2 X002 调速按钮KM4、KM5 Y003 电动机高速运行的交流接触器FR X003 过载保护（2）I/O接线图（略）（3）软件编程任务9 基于状态继电器的彩灯循环点亮运行控制9.6 任务延展1. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 起动按钮KM1 Y001 电动机M1运行的交流接触器SB2 X001 停止按钮KM2 Y002 电动机M2运行的交流接触器FR1、FR2、FR3 X002 过载保护KM3 Y003 电动机M3运行的交流接触器（2）I/O接线图（3）状态转移图（4）软件编程方法一：方法二：2. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 起动按钮KM1 Y001 1号运输带运行的交流接触器SB2 X001 停止按钮KM2 Y002 2号运输带运行的交流接触器（2）I/O接线图（3）状态转移图（4）软件编程任务10 基于状态继电器的三相异步电动机正、反转运行控制10.6 任务延展1. 参考解答如下2. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 急停YV Y000 电磁阀SB2 X001 正常起动KM1 Y001 电动机M1运行的交流接触器SB3 X002 停止KM2 Y002 电动机M2运行的交流接触器SQ1 X003 空仓信号KM3 Y003 电动机M3运行的交流接触器SQ2 X004 满仓信号KM4 Y004 电动机M4运行的交流接触器SB4 X005 故障后起动（2）I/O接线图（略）（3）状态转移图（4）软件编程任务11 基于状态继电器的十字路口交通灯运行控制11.6 任务延展1. 参考解答如下2. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 起动YV Y000 夹紧SQ1 X001 大钻头下限位KM1 Y001 大钻头向下SQ2 X002 大钻头上限位KM2 Y002 大钻头向上SQ3 X003 小钻头下限位KM3 Y003 小钻头向下SQ4 X004 小钻头上限位KM4 Y004 小钻头向上SQ5 X005 工件旋转到位开关KM5 Y005 工件旋转SQ6 X006 工件松开到位开关KP X007 压力继电器SB2 X010 停止SA1 X011 大钻头手动/自动下降切换开关SB3 X012 大钻头手动下降按钮SA2 X013 小钻头手动/自动下降切换开关SB4 X014 小钻头手动下降按钮SA3 X015 大钻头手动/自动上升切换开关SB5 X016 大钻头手动上升按钮SA4 X017 小钻头手动/自动上升切换开关SB6 X020 小钻头手动上升按钮（2）I/O接线图（略）（3）状态转移图（4）软件编程任务12 基于辅助继电器的自控轧钢机运行控制12.6 任务延展1. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 停止按钮KM1 Y001 电动机M1运行的交流接触器SB2 X001 起动按钮KM2 Y002 电动机M2运行的交流接触器（2）I/O接线图（略）（3）状态转移图（4）软件编程2. 参考解答如下（1）I/O分配表输入输出电气符号输入端子功能电气符号输出端子功能SB1 X000 停止HL1 Y000 七段数码管a SB2 X001 起动HL2 Y001 七段数码管bHL3 Y002 七段数码管cHL4 Y003 七段数码管dHL5 Y004 七段数码管eHL6 Y005 七段数码管fHL7 Y006 七段数码管g （2）I/O接线图（略）（3）状态转移图（4）软件编程任务13 信号灯闪光频率变化的PLC控制13.6 任务延展1. 参考解答如下2. 参考解答如下在图13-2基础上修改即可，即D0的值最高控制在5，同时定时器T0→T200、T1→T201，修改程序如下：3. 参考解答如下只需将K1X000修改为K2X000，其余程序不变。

PLC控制三相异步电动机Y-△降压启动的多种方案发表时间：2013-08-07T16:14:38.437Z 来源：《职业技术教育》2013年第7期供稿作者：周淑英[导读] 三相异步电动机启动时将三相定子绕组接成星形，以降低定子绕组电压，达到减小启动电流的目的。

周淑英（东莞技师学院广东东莞523112）摘要：PLC控制启动效率高、响应快、接线少、控制方便，PLC广泛应用到了工业自动控制中。

PLC指令众多，灵活应用指令进行编程是从事点电气控制设计人员必须思考的问题，现以三相异步电动机Y-△自动降压启动控制为例，说明PLC编程的多种方法。

关键词：PLC 指令梯形图Y-△启动一、PLC的概述可编程控制器简称PC或PLC，它是在电气控制技术和计算机技术基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。

目前，PLC已广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动化控制中，成为一种最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。

PLC不仅充分发挥了计算机的优点，可以满足各种工业生产过程自动控制的要求，同时又兼顾了一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态转移图等编程方式，使PLC的使用始终保持大众化的优点。

当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便灵活。

工业自动控制系统中，电机Y-△降压启动都采用PLC进行控制。

PLC控制启动具有效率高、响应快、接线少、控制方便等优点，但在设计PLC控制线路及程序中必须兼顾考虑PLC及接触器的动作特点，否则实际运行中将出现理论分析上不可能出现的问题，启动无法进行而烧毁元件。

下面以一台三相异步电动机Y-△自动降压启动控制为例，说明PLC控制的灵活性。

二、设计要求三相异步电动机启动时将三相定子绕组接成星形，以降低定子绕组电压，达到减小启动电流的目的；启动结束后再将三相定子绕组接成三角形，电动机在额定电压下正常运行。

实验、三相异步电动机正反转及Y--△降压起动的PLC控制一、实验目的(1)用PLC控制电动机正反转和Y--△降压起动。

(2)掌握程序调试的步骤和方法。

(3)掌握构建实际PLC控制系统的能力。

二、预习要求(1)复习电动机正反转和Y--△起动主电路和控制电路。

(2) 根据控制要求设计电动机正反转和Y--△起动的主电路原理图。

(3)如何用PLC程序实现正反转和Y--△起动控制电路。

(4)根据控制要求（如图10-2），设计程序流程图，确定I／O点数。

(5)根据电气控制要求（系统图如图10-1）及程序流程图，设计控制程序。

三、实验设备(1)PLC实验装置一套(2)与PLC相连的上位机一套(3)连接导线一套*(4)电机PLC控制对象模型一套四、实验内容及步骤(1)确定I／O点数。

列出详细的I／O地址分配表。

(2)按照S7-200设备的要求，仔细检查连接线，先PLC电源线，再I／O连接线。

接通硬件电源。

(3)输入编好的PLC控制程序。

(4)运行程序，按控制要求设置各输入量，观察PLC运行情况，调试程序直至正确为止。

*(5)连接控制模型后观察运行情况。

图10-1 系统布线图左转启动左转启动器接通Y启动器接通（5秒）△启动器接通左转灯闪5秒左转灯常亮停止右转启动器接通Y启动器接通（5秒）△启动器接通右转启动右转灯闪5秒右转灯常亮图10-2 系统控制要求五、注意事项(1)注意开关的选择（点动或自持）。

(2)程序中的各输入输出点应与外部实际I／O正确连接。

(3)应用PLC触点实现自锁和互锁功能。

*(4)PLC与控制对象模型的接线必须仔细对照PLC输出各点与实物是否相符。

六、思考和讨论(1)试比较PLC控制程序与常规电气控制电路的区别与联系。

(2)如果控制对象为直流电机，正反转控制程序会有哪些不同？(3)指出电动机正、反转，Y型、△型控制线路中哪些触点起“自锁”作用？哪些触点起“互锁”作用？PLC控制程序中它们由谁来承担？(4)如何用顺序控制的方法来设计这个程序？七、实验报告(1)按控制要求列出详细的I／O地址分配表。

三相异步电动机自耦变压器降压启动及原理 这种降压启动方法是利用自耦变压器来降低加在鼠笼式异步电动机定子三相绕组上的电压从而达到限制定子绕组上过大的启动电流，其原理线路如下右图所示。

它由三相自耦变压器和控制开关SI 、S2和电动机M 组成。

启动时，首先闭合总电源开关S1,再将控制把手（开关S2）投向“启动”位置，这时经过自耦变压器（图中下方带有波浪线部位）降压后的交流电压加到电动机三相定子绕组上,电动机（M ）开始降压启动，等到电动机转速升高到一定转速后，再把S2投向“运行”位置（图中口符号上）使S1开关过来的电源直接和电动机相连从而使其在设自耦变压器的变压比为K 原边电压为U,则副边电压为U2=U1/K,副边电流 （通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。

又因为变压器原副边的电流关 系是I1=I2/K ，可见原边的电流（电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的还要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时的1/K2倍，因此用自耦变压器降压启动对限制电源供给电动机的启动电流很有效。

由于电压降低了1/K 倍，故电动机的转矩也降为1/K2倍。

自耦变压器副边有2~3组抽头，其电压可以分别为原边电压U1的80%、5%或Si运行11 L a L 全压下正常运行。

而这个时候自耦变压器会从电网上切80%、60%、40%。

在实际使用中都把自耦变压器、开关触头、操作把手等组合在一起构成自耦减压启动器（又称启动补偿器）。

常用的有QJ3系列手动自耦减压启动器和QJ10系列空气式手动自耦减压启动器。

并具有过载脱扣和欠压脱扣等保护装置。

三相异步电动机采用这种降压启动的方法其优点是可以按容许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器副边的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机定子绕组采用星形接法或三角形接法都可以使用。

缺点是设备的体积较大，因而成本较贵。

PLC对三相异步电动机降压起动控制的应用田健菠魏国建武宁义煤集团汝阳天泽金鼎煤业有限公司，河南省汝阳县柏树乡【摘要】三相异步电动机在启动时，启动转矩并不大，但转子绕组中的电流很大，可造成电动机的起动转矩不够、绕组发热、过流跳闸、以及供电电压波动等现象，采用PLC对三相异步电动机降压起动的方法能改善以上现象的不足。

【关键词】PLC、三相异步电动机、星—角降压起动、串电阻降压起动、串自藕变压器降压起动。

【序言】1.自60年代后期美国研制出第一台可编程序控制器（以下简称PLC）以后，经过几十年应用，在硬件、软件结构以及功能上都有了很大的发展和完善，PLC 的以下特点使也其快速在煤炭工业中的矿山监控、掘进、回采、运输、提升、选煤、排水、通风、供电等得到广泛应用。

1.1可靠性高。

PLC的平均无故障时间可达几十万小时1.2 编程方便。

对一般电气控制线路，可采用梯形图编程1.3 对环境要求低。

PLC可在较大的温度、湿度变化范围内正常工作，抗震动抗冲击的性能好，对电源电压的稳定性要求低，特别是抗干扰能力强。

1.4 与其他装置配置连接方便，PLC与其他装置配置的连接基本都是直接的。

2. 电动机的起动过程是指三相异步电动机以接入电网开始转动起，到达额定转速为止这一段过程。

三相异步电动机在启动时，启动转矩并不大，但转子绕组中的电流很大，通常可达额定电流的4—7倍，从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4—7倍。

这么大的起动电流将带来下述不良后果。

2.1 起动电流过大使电压损失过大，起动转矩不够使电动机根本无法起动。

2.2 使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。

2.3 造成过流保护装置误动作，跳闸。

2.4 使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。

3. 因此，电动机起动时，在保证一定大小的起动转矩的前提下，还要求限制起动电流在允许的范围，从而保证电动机的经济运行。

下面介绍我矿用PLC对三相异步电动机降压起动控制的几种电路应用：3.1 三相异步电动机星—角降压起动控制星—角降压起动：适用于定子绕组星—角接法的电动机，设备简单，可以频繁起动，应用较广泛。