三相异步电动机的PLC控制
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三相异步电动机Y/△起动PLC控制程序的设计与调试
一、实验目的
1、熟悉PLC的I/O分配和连接方法。
2、进一步熟悉PLC的基本逻辑指令及其使用。
3、掌握PLC应用程序的设计与调试方法。
4、掌握PLC定时器的使用方法。
二、实验仪器
电气控制实验装置 1台
电动机 1 台;
万用表 1只
电工工具及导线若干
计算机1台
FX2N可编程序控制器 1台
三、实验内容及要求
1、实验内容:
1) 三相异步电动机Y/△起动控制程序设计与调试。
要求采用时间控制原则
进行控制程序设计。
2) 修改定时器的时间设定值,观察不同的时间对电动机控制性能的影响。
2、实验要求:
1) 运用经验设计法设计PLC控制程序。
2) 在FX-PCS-WIN3.0(三菱PLC梯形图编辑、调试集成环境)环境下进行
控制程序的编辑与调试。
3) 记录在调试程序过程中出现的问题,并分析产生的原因。
四、思考题
1、实现一个控制,程序的编写方式是否唯一?请谈谈体会。
2、可编程序控制器的定时器均为接通延时型,若需要分断延时型定时器怎么办?扩大延时范围有几种方法?
3、PLC控制系统与传统继电器控制系统的主要区别是什么?
五、实验报告要求
1、实现三相异步电动机Y/△起动控制的PLC控制系统的I/O分配表。
2、实现三相异步电动机Y/△起动控制的PLC控制系统的硬件接线图、
2、采用PLC实现三相异步电动机Y/△起动控制的程序清单。
3、记录实验中发现得问题、错误、故障及解决方法。
三相异步电动机正反转PLC控制
异步电动机正反转控制系统是应用最广泛的控制方式,图1是传统的利用接触-继电控制实现的电动机正反转控制线路,它包括主电路和控制电路。
图1 电动机正反转控制线路
一.系统的硬件设计
PLC硬件包括设计主电路、输入输出分配,主电路仍然为图1(a)主电路,PLC的硬件接口设计为输入、输出接线图设计,根据电动机正反转控制要求,要求有4个输入点,2个输出点,系统的I/O接线图为图2:为了防止正反转接触器同时得电,在PLC的I/O分配图输出端KM1和KM2采用了硬件互锁控制。
图2 异步电动机正反转控制PLC接线图
二.系统的软件设计
PLC软件设计要设计梯形图和编写程序,梯形图和指令表图3。
,在梯形图中,Q0.0、Q0.1常闭实现正反转软件互锁,I0.0、I0.1常闭实现按钮软件互锁。
在梯形图中,正反转线路一定要有联锁,否则按SB2、SB3则KM1、KM2会同时输出,引起电源短路。
图3 异步电动机正反转控制程序
三.系统调试运行
按照图2连接好PLC的输入和输出,将图3的梯形图程序下载到PLC,,将PLC运行开关打到RUN ,按下正转起动按钮SB2,I0.0闭合,Q0.0得电,驱动KM1主触头闭合,电动机M正转起动,按下停车按钮SB1,KM1线圈失电,电动机M停车;按下反转起动按钮SB3,I0.1闭合,Q0.1得电,驱动KM2主触头闭合,电动机M反转起动,按下停车按钮SB1,KM2线圈失电,电动机M停车。
技能训练三相异步电动机的PLC控制工程实际中的PLC控制系统总是比拟复杂的,作为其中的根本环节,三相异步电动机的几种典型控制回路常见于PLC控制系统中。
本模块详细讲述了几种三相异步电动机的PLC 控制电路硬件构造及实用程序,并通过三相异步电动机星形-三角形启动实训,让读者进一步掌握简单PLC控制系统的开发运用。
第一局部教学要求一、目的要求①学习PLC在三相异步电动机控制电路中的运用情况②通过例如,掌握PLC控制程序编制技巧③了解常用PLC编程软件的根本运用,培养简单PLC控制系统的开发能力三、教学节奏与方式四、成绩评定三相异步电动机各种控制电路,是工业控制系统中使用最为普遍的根本环节。
本模块对三相异步电动机点动-长动、正转-反转、顺序启动等几种常见PLC控制电路进展讨论,每一种电路均给出了与之对应的继电-接触器控制电路,两种电路中的所有按钮及输出接触器均采用一样的代号,以方便读者对照理解。
一、三相异步电动机点动-长动控制回路1.点动-长动控制电路接线图图9-1〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制I/O接线图,图9-1〔b〕是与之对应的继电器接触器控制电路。
〔a〕PLC控制I/O接线图〔b〕继电器接触器控制电路图9-1点动-长动控制电路接线图2.梯形图及指令表程序图9-2〔a〕是三相异步电动机点动-长动PLC控制梯形图程序,图9-2〔b〕是与之对应的指令表程序〔a〕梯形图程序〔b〕指令表程序图9-2 三相异步电动机点动-长动PLC控制程序3.编程元件的地址分配输入输出继电器地址分配,如表9-1所示。
表9-1 输入输出继电器的地址分配表4.操作要求①在停顿状态,按下点动按钮SB2,电机运转,松开SB2,电机停顿;②在停顿状态,按下长动按钮SB3,电机运转,松开SB3,电机仍保持运转; ③按停顿按钮SB1,电机停转。
5.简要说明程序中用到了通用辅助继电器M0,其作用与继电-接触器控制电路中的中间继电器极为相似。
三相异步电动机的plc步骤
PLC在控制三相异步电动机时的步骤如下:
输入继电器0001动合触点关闭,输出继电器0500线圈闭合并且完成自锁,接触器KM1主触点完成闭合,三相异步电动机M开始正向工作。
输入继电器0000关闭,输出继电器0500线圈断开电源,KM1主触点断电,三相异步电动机M断开电源停止正向工作。
输入继电器0002动合接通,0501线圈闭合并且完成电路自锁,KM2主触接通闭合,三相异步电动机M开始接通电源并且方向工作。
以上步骤仅供参考,在实际操作中请根据实际情况进行调整。
目录一、可行性报告 (2)1、项目目的 (2)2、项目背景及发展概况 (2)3、可行性 (3)二、设计说明 (3)1、器材 (3)2、整体思路 (4)3、系统流程图 (4)4、实验步骤 (5)三、三相异步电机的正反转PLC控制 (5)3.1 PLC定时器控制电动机正反转电路的主接线图 (7)3. 2 PLC定时器控制三相异步电动机正反转的梯形图 (8)3.3定时器控制电动机正反转的指令表程序 (9)3.4 PLC的I/O分配 (10)3.5 实体框形图 (11)结论 (12)电机控制一、可行性报告1、项目目的1)、了解机床电气中三相电机的正反转控制和星三角启动控制。
2)、掌握电动机的常规控制电路设计。
3)、了解电动机电路的实际接线。
4)、掌握GE FANUC 3I 系统的电动机启动程序编写。
2、项目背景及发展概况三相异步电动机的应用非常广泛,具有机构简单,效率高,控制方便,运行可靠,易于维修成本低的有点,几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同,所以造成其故障的发生也很频繁,所以要正确合理的利用它,要合理的控制它。
这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言,因为它在继电器的基础上加进了许多功能,使用灵活的指令,使逻辑关系清晰直观,编程容易,可读性强,所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,它是专为在恶劣工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作的指令,并采用数字式,模拟式的输入和输出,控制各种的机械或生产过程。
长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用,它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业,企业对自动化的需要。
PLC 控制三相异步电动机正反转实验PLC 控制三相异步电动机正反转实验本文下载地址:搜索PLC实验二PLC控制三相异步电动机正反转实验一、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PLC控制三相异步电动机正反转的硬件电路设计方法;3.学习和掌握PLC控制三相异步电动机正反转的程序设计方法;4.学习和掌握PLC控制系统的现场接线与软硬件调试方法。
二、实验原理三相异步电动机定子三相绕组接入三相交流电,产生旋转磁场,旋转磁场切割转子绕组产生感应电流和电磁力,在感应电流和电磁力的共同作用下,转子随着旋转磁场的旋转方向转动。
因此转子的旋转方向是通过改变定子旋转磁场旋转的方向来实现的,而旋转磁场的旋转方向只需改变三相定子绕组任意两相的电源相序就可实现。
如图2.1所示为PLC控制异步电动机正反转的实验原理电路。
图2.1PLC控制三相异步电动机正反转实验原理图左边部分为三相异步电动机正反转控制的主回路。
由图2.1可知:如果KM5的主触头闭合时电动机正转,那么KM6主触头闭合时电动机则反转,但KM5和KM6的主触头不能同时闭合,否则电源短路。
右边部分为采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制的控制回路。
由图可知:正向按钮接PLC的输入口某0,反向按钮接PLC的输入口某1,停止按钮接PLC的输入口某2;继电器KA4、KA5分别接于PLC的输出口Y33、Y34,KA4、KA5的触头又分别控制接触器KM5和KM6的线圈。
实验中所使用的PLC为三菱F某2N系列晶体管输出型的,由于晶体管输出型的输出电流比较小,不能直接驱动接触器的线圈,因此在电路中用继电器KA4、KA5做中间转换电路。
在KM5和KM6线圈回路中互串常闭触头进行硬件互锁,保证软件错误后不致于主回路短路引起断路器自动断开。
电路基本工作原理为:合上QF1、QF5,给电路供电。
当按下正向按钮,控制程序要使Y33为1,继电器KA4线圈得电,其常开触点闭合,接触器KM5的线圈得电,主触头闭合,电动机正转;当按下反向按钮,控制程序要使Y34为1,继电器KA5线圈得电,其常开触点闭合,接触器KM6的线圈得电,主触头闭合,电动机反转。
目录引言 (1)第一章三相感应电动机系统总体设计方案 (2)1.1三相感应电动机的基本结构 (2)1.1.1 三相感应电动机定子 (2)1.1.2三相感应电动机转子 (3)1.2三相感应电动机的工作原理 (3)1.3三相异步电动机的正反转工作过程 (3)1.3.1 三相感应电动机的原理 (3)1.3.2 三相感应电动机的制动 (4)1.4三相感应电动机系统变量定义及分配表 (4)1.5三相感应电动机系统接线图 (5)1.6三相感应电动机系统流程图 (6)1.7三相感应电动机时序图设计 (7)第二章 PLC基础的知识 (10)2.1关于PLC的定义 (10)2.2PLC与继电器控制的区别 (10)2.3PLC的工作原理 (10)第三章三相感应电动机的PLC控制 (12)3.1三相感应电机的正反转PLC控制 (12)3.2PLC定时器控制电动机正反转互锁的设计 (13)3.2.1 PLC定时器控制电动机正反转电路的主接线图 (13)3.2.2 PLC定时器控制三相感电动机正反转的梯形图 (13)3.3三相感应电动机使用PLC控制优点 (13)第四章系统调试及结果分析 (15)结论 (16)参考文献 (17)引言三相异步电动机的应用非常广泛,具有机构简单,效率高,控制方便,运行可靠,易于维修成本低的有点,几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同,所以造成其故障的发生也很频繁,所以要正确合理的利用它。
要合理的控制它。
我研究的这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言,因为它在继电器的基础上加进了许多功能,使用灵活的指令,使逻辑关系清晰直观,编程容易,可读性强,所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,它是专为在恶劣工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作的指令,并采用数字式,模拟式的输入和输出,控制各种的机械或生产过程。
现代电气控制与PLC应用技术实验二:PLC在三相异步电动机中的应用一实验目的用S7-200PLC构成三相异步电动机控制系统。
掌握PLC与外围电路的接口连线。
二实验内容1.控制要求通过plc控制系统完成以下任务:可以选择正转或反转降压起动,按正转按键,电动机以Y—△降压起动,星形起动3秒后,转为三角形转动并进入正常与转状态。
按停止键,电动机断电渐渐停止转动,再按反转按键,电动机以Y—△降压起动,星形起动3秒后,转为三角形转动并进入正常与转状态。
若直接按反转键,则6秒后反转启动。
若15秒后无操作,电动机自动断电,6秒后,以相反的方式起动。
2.I/O分配:输入:正转按键SB1 信号地址I0.1反转按键SB2 信号地址I0.2输出:正转接触器QA1 信号地址Q0.1反转接触器QA2 信号地址Q0.2星形接触器QAY 信号地址Q0.3/Q0.5三角形接触器QA△信号地址Q0.4/Q0.6三编程设计1.梯形图2.指令表ORGANIZATION_BLOCK MAIN:OB1 TITLE=PROGRAM COMMENTS BEGINNetwork 1 // Network Title// Network Comment正转LDN I0.0LD T43O Q0.1LDW= C1, 0 A I0.1 OLDALDAN I0.2AN M0.1 LPS= Q0.1 TON T37, 30 AN T37= Q0.3 LPPLD T37O Q0.4 ALD= Q0.4 Network 2// 反转LDN I0.0LD T44O Q0.2LDW= C1, 0A I0.2OLDALDAN I0.1AN M0.3LPS= Q0.2TON T40, 30 AN T40= Q0.5LPPLD T40O Q0.6ALD= Q0.6 Network 3// 正转启动延时6秒LD I0.1LDN I0.0AN I0.2A M0.4OLD= M0.4TON T43, 60 Network 4// 反转启动延时6秒LD I0.2LDN I0.0AN I0.1AN Q0.1A M0.5OLD= M0.5TON T44, 60 Network 5// 持续正转15秒LD Q0.1EULDN I0.0A M0.0AN Q0.2OLD= M0.0 TON T38, 150 Network 6// 持续反转15秒LD Q0.2EULDN I0.0A M0.2AN Q0.1 OLD= M0.2 TON T41, 150 Network 7// 6秒后反转LD T38LD M0.1AN Q0.2 OLD= M0.1 TON T39, 60 Network 8// 6秒后正转LD T41LD M0.3AN Q0.1OLD= M0.3TON T42, 60Network 9// 判断正反转启动是否需要延时LD Q0.1EULD Q0.2EUOLDLD I0.0CTU C1, 32767END_ORGANIZATION_BLOCK SUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS BEGINNetwork 1 // Network Title// Network CommentEND_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=INTERRUPT ROUTINE COMMENTSBEGINNetwork 1 // Network Title// Network CommentEND_INTERRUPT_BLOCK四系统调试1.将梯形图程序输入到计算机,检查电源正确无误。
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。
基于PLC变频器三相异步电动机正反的控制PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于自动化控制的电子设备,可通过编程来控制各种机械设备和工业流程。
变频器是一种用于控制电机转速的设备,可以通过改变输入电压和频率来改变电动机的转速。
三相异步电动机是一种常用的工业电动机,可以根据输入电源的频率和电压来实现正反转运行。
在基于PLC变频器的控制系统中,可以使用PLC来控制变频器的输出频率和电压,从而控制电动机的正反转运行。
具体的控制原理如下:1. 硬件连接:将PLC和变频器连接起来。
通过PLC的数字输出口,将控制信号传输给变频器的控制端口。
然后,将变频器的输出端口与三相异步电动机的输入端口相连接。
2. PLC编程:在PLC中,通过编写程序来实现控制电动机正反转运行。
需要定义变量来保存电机的状态信息,例如正转、反转或停止状态。
然后,通过读取输入端口的信号,检测电机当前的状态,并根据需要改变电机的状态。
当PLC接收到正转信号时,可以向变频器发送指令,使电动机以正转方式运行。
还可以在PLC程序中添加其他功能,例如监测电动机的运行状态、保护电动机免受过载和短路等故障,以及实现电动机运行相关的逻辑控制。
3. 参数设置:在使用PLC控制变频器和电动机之前,需要对变频器进行参数设置。
这些参数包括变频器的输出频率范围、启动和停止时间、最大和最小转速等。
通过合理设置这些参数,可以确保电动机在正反转运行过程中遵循设计要求。
基于PLC变频器的控制系统具有控制精度高、稳定性好、可靠性高等优点。
在工业自动化领域中得到了广泛应用。
通过合理配置PLC程序和参数设置,可以实现对三相异步电动机的正反转运行控制,满足不同的工业应用需求。
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。
用PLC实现三相异步电动机的正反转控制电路教学设计方案嘿,大家好!今天我来给大家分享一个实用的教学设计方案——用PLC实现三相异步电动机的正反转控制电路。
作为一名有着十年方案写作经验的大师,我会尽量让这个方案简单易懂,跟着我一起来探索吧!一、教学目标1.让学生掌握PLC的基本原理和编程方法。
2.培养学生运用PLC实现电动机正反转控制电路的能力。
3.提高学生的实际动手操作能力和创新思维。
二、教学内容1.PLC的基本原理和编程方法。
2.三相异步电动机的正反转控制电路原理。
3.PLC与电动机控制电路的连接方法。
三、教学重点与难点1.教学重点:PLC的编程方法和电动机正反转控制电路的设计。
2.教学难点:PLC与电动机控制电路的连接及编程技巧。
四、教学步骤1.理论讲解(1)介绍PLC的基本原理和编程方法。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种以微处理器为核心,采用可编程存储器存储用户程序,实现各种逻辑、定时、计数、运算等功能的控制器。
它广泛应用于工业控制领域,具有可靠性高、编程简单、易于扩展等优点。
(2)讲解三相异步电动机的正反转控制电路原理。
三相异步电动机的正反转控制电路是指通过改变电动机的电源相序,实现电动机的正反转运行。
通常采用接触器来实现电源相序的改变,从而实现电动机的正反转控制。
2.实践操作(1)准备实验设备①PLC控制器②三相异步电动机③接触器④继电器⑤电源(2)连接PLC与电动机控制电路①将PLC的输入端与电动机控制电路的输入端相连。
②将PLC的输出端与接触器的线圈相连。
③将接触器的触点与电动机的电源相连。
(3)编写PLC程序①分析电动机正反转控制电路的输入信号和输出信号。
②根据输入信号和输出信号,编写PLC程序。
//正转IF(按钮1按下)THEN输出1=1;//接触器1得电,电动机正转输出2=0;//接触器2失电,电动机不反转ENDIF//反转IF(按钮2按下)THEN输出1=0;//接触器1失电,电动机不反转输出2=1;//接触器2得电,电动机反转ENDIF(4)调试与优化(2)拓展学生的学习思路,引导学生思考如何将PLC应用于其他工业控制场景。
毕业设计(论文)中文题目:三相异步电动机的P L C控制专业:电气化铁道技术姓名:学号:指导教师:2012年 3 月14 日电气工程系一、设计题目及内容论文题目为《三相异步电动机的PLC控制》。
本文设计了2个三相异步电动机的PLC 控制电路,分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制,与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点,可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考,也可作为工业电机的自动控制电路。
二、基本要求三、重点研究问题四、主要技术指标五、应收集的资料及参考文献《 PLC应用技术》机械工业出版社.2008《新编电动机绕组修理》广东科技出版社.2001六、进度计划七、附注PLC在三相异步电动机控制中的应用,与传统的继电器控制相比具有速度快,可靠性高,灵活性强,功能完善等优点。
长期以来,PLC始终处于自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用,它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要。
本文设计了2个三相异步电动机的PLC控制电路,分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制,与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点,可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考,也可作为工业电机的自动控制电路。
关键词: PLC 三相异步电动机继电器绪论 (5)1三相异步电动机基础 (6)1.1三相异步电动机的结构 (6)1.2三相异步电动机的工作原理 (7)1.3三相异步电动机的几个工作过程的分析 (7)2P L C基础 (11)2.1 PLC的定义 (11)2.2 PLC与继电器控制的区别 (11)2.3 PLC的工作原理 (11)2.4 PLC的应用分类 (12)3三相异步电动机的P L C控制 (14)3.1三相异步电动机的正反转控制 (14)3.2两台电动机顺序起动联锁控制 (15)3.3三相异步电动机使用PLC控制优点 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下,导致产生过流,短路,断相,绝故,对缘老化等事故,应用于大型工业设备重要场合的高压电动机,大功率电动机来说,一旦发生故障所造成的损失无法估量。
在生产过程中,科学研究和其它产业领域中,电气控制技术应用十分广泛,在机械设备的控制中,电气控制也比其它的控制方法使用的更为普遍。
本系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形语言,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言,因为它在继电器的基础上加进了许多功能,使用灵活的指令,使逻辑关系清晰直观,编程容易,可读性强,所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,它是专为在恶劣工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作的指令,并采用数字式,模拟式的输入和输出,控制各种的机械或生产过程。
长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用,它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业,企业对自动化的需要。
进入20世纪80年代,由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展,极大地推动了PLC的发展,使得PLC的功能日益增强,目前,在先进国家中,PLC已成为工业控制的标准设备,应用面几乎覆盖了所有工业,企业。
由于PLC 综合了计算机和自动化技术,所以它发展日新月异,大大超过其出现时的技术水平,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联系,从而实现生产过程的自动化控制。
特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息,网络时代的到来,扩展了PLC的功能,使它具有很强的联网通讯能力,从而更广泛的运用于众多行业。
1 三相异步电动机基础1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成,定子和转子之间由气隙分开。
图1-1为三相异步电动机结构示意图。
(a) 外形图; (b) 内部结构图图1-1 三相异步电动机结构示意图1.1.1 定子定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。
机座的主要作用是用来支撑电机各部件,因此应有足够的机械强度和刚度,通常用铸铁制成。
为了减少涡流和磁滞损耗,定子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成,铁心内圆周上有许多均匀分布的槽,槽内嵌放定子绕组,如图1-2所示。
图1-2 三相异步电动机的定子1.1.2 转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。
转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形,压装在转轴上。
其外围表面冲有凹槽,用以安放转子绕组。
按转子绕组形式不同,可分为绕线式和鼠笼式两种。
1.2 三相异步电动机的工作原理图1-3为三相异步电动机工作原理示意图。
为简单起见,图中用一对磁极来进行分析。
三相定子绕组中通入交流电后,便在空间产生旋转磁场,在旋转磁场的作用下,转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势,感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。
由于转子本身为一闭合电路,所以在转子绕组中将产生感应电流,称为转子电流,电流方向与电动势的方向一致,即上面流出,下面流进。
图1-3 三相异步电动机工作原理图转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用,其方向可由左手定则来判断,上面的转子导条受到向右的力的作用,下面的转子导条受到向左的力的作用。
电磁力对转子的作用称为电磁转矩。
在电磁转矩的作用下,转子就沿着顺时针方向转动起来,显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。
1.3 三相异步电动机的几个工作过程的分析1.3.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机接通电源,使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。
起动方法有直接起动和降压起动两种。
1.直接起动直接起动又称为全压起动,起动时,将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。
直接起动最简单,不需附加的起动设备,起动时间短。
只要电网容量允许,应尽量采用直接起动。
但这种起动方法起动电流大,一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动;对大功率的三相异步电动机,应采取降压起动,以限制起动电流。
2.降压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上,以限制电机的起动电流,待电机的转速上升到稳定值时,再使定子绕组承受全压,从而使电机在额定电压下稳定运行,这种起动方法称为降压起动。
前面讲过,起动转矩与电源电压的平方成正比,所以当定子端电压下降时,起动转矩大大减小。
这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合,如果电机必须采用降压起动,则应轻载或空载起动。
常用的降压起动方法有下面三种。
(1) Y-△降压起动这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。
电机起动时,定子绕组接成星形,起动完毕后,电动机切换为三角形。
图1-4 Y-△降压起动控制线路图1-4是一个Y-△降压起动控制线路,起动时,电源开关QS闭合,控制电路先使得KM2闭合,电机星形起动,定子绕组由于采用了星形结构,其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。
当电机转速上升到稳定值时,控制电路再控制KM1闭合,于是定子绕组换成三角形接法,电机开始稳定运行。
定子绕组每相阻抗为|Z|,电源电压为U1,则采用△连接直接起动时的线电流为采用Y连接降压起动时,每相绕组的线电流为则(1-5)由式(1-5)可以看出,采用Y-△降压起动时,起动电流比直接起动时下降了1/3。
电磁转矩与电源电压的平方成正比,由于电源电压下降了,所以起动转矩也减小了1/3。
以上分析表明,这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了,但起动转矩也下降了,因此,这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的,只适用于允许轻载或空载起动的场合。
(2)自耦变压器降压起动这种起动方法是指起动时,定子绕组接三相自耦变压器的低压输出端,起动完毕后,切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源,使电动机在额定电压下稳定运行。
1.3.2 三相异步电动机的制动三相异步电动机脱离电源之后,由于惯性,电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车,那么就要求对电动机进行制动控制。
电动机的制动方法可以分为两大类:机械制动和电气制动。
机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现;电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。
1.能耗制动正常运行时,将QS闭合,电动机接三相交流电源起动运行。
制动时,将QS 断开,切断交流电源的连接,并将直流电源引入电机的V、W两相,在电机内部形成固定的磁场。
电动机由于惯性仍然顺时针旋转,则转子绕阻作切割磁力线的运动,依据右手螺旋法则,转子绕组中将产生感应电流。
又根据左手定则可以判断,电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用,由于该力矩与运动方向相反,称为制动力矩,该力矩使得电动机很快停转。
制动过程中,电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中,会引起电机发热,所以一般需要在制动回路串联一个大电阻,以减小制动电流。
这种制动方法的特点是制动平稳,冲击小,耗能小,但需要直流电源,且制动时间较长,一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。
2.反接制动反接制动是指制动时,改变定子绕组任意两相的相序,使得电动机的旋转磁场换向,反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用,产生一个与转子转向相反的电磁转矩,迫使电动机的转速迅速下降,当转速接近零时,切断电机的电源,如图1-6所示。
显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。
(a) 接线图; (b) 原理图图1-6反接制动示意图正常运行时,接通KM1,电动机加顺序电源U—V—W起动运行。
需要制动时,接通KM2,从图可以看出,电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W,该电源产生一个反向的旋转磁场,由于惯性,电动机仍然顺时针旋转,这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断,再根据左手定则判断转子的受力F。
显然,转子会受到一个与其运动方向相反,而与新旋转磁场方向相同的制动力矩,使得电机的转速迅速降低。
当转速接近零时,应切断反接电源,否则,电动机会反方向起动。
反接制动的优点是制动时间短,操作简单,但反接制动时,由于形成了反向磁场,所以使得转子的相对转速远大于同步转速,转差率大大增大,转子绕组中的感应电流很大,能耗也较大。
为限制电流,一般在制动回路中串入大电阻。
另外,反接制动时,制动转矩较大,会对生产机械造成一定的机械冲击,影响加工精度,通常用于一些频繁正反转且功率小于10 kW的小型生产机械中。