三相异步电动机的PLC控制讲课稿Word文件下载.docx

三相异步电动机的PLC控制讲课稿Word文件下载.docx

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各10台

三相异步电动机

180W/380V/△

接触器

CJX2-1210/220V

30台

电源开关

DZ47-C10/3P、1P

其他工具及导线

若干

三、教学节奏与方式

项目

时间安排

教学方式

课前准备

课余

复习电动机Y/△接法的有关内容

教师讲授

4课时

教师讲授、操作示范相结合。

重点：

PLC控制程序中的典型环节

2课时

学习三菱FX系列PLC的编程软件

学生实作

分组进行（6人一组或酌情分组）重点：

计算机编程及程序写入

四、成绩评定

技能训练成绩

教师签名

第二部分教学内容

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基本环节。

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控制电路进行讨论，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相同的代号，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

编程元件

I/O端子

电路器件

作用

输入继电器

X000

SB1

停止按钮

X001

SB2

点动按钮

X002

SB3

长动按钮

输出继电器

Y000

KM

接触器线圈

辅助继电器

M0

-

长动自锁控制

其他电器

FR

过载保护

4.操作要求

①在停止状态，按下点动按钮SB2，电机运转，松开SB2，电机停止；

②在停止状态，按下长动按钮SB3，电机运转，松开SB3，电机仍保持运转；

③按停止按钮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。

它没有输入与输出端子，但能在程序执行过程中完成中间逻辑变量的运算转换。

本例中，M0将长动控制的状态与点动控制信号X001相或后再控制Y000的输出状态。

停止按钮SB1采用了常开触点的形式。

一般PLC输入信号接点，通常优先采用常开（动合）接点，以利于梯形图编程。

比较图9-1b及9-2a可以发现：

PLC梯形图程序与继电-接触器控制电路相似，但无需雷同，充分利用PLC中的软元件，可使程序结构简单易读。

FR的动断触点串接于接触器线圈回路中，它能可靠的对电机实施保护，其缺点是，即使电机处于保护状态，PLC仍视系统为正常状态，不予报警。

二、三相异步电动机正转-反转控制回路

1.正转-反转控制电路接线图

图9-3（a）是三相异步电动机正转-反转PLC控制I/O接线图，图9-3（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9-3正转-反转控制电路接线图

2.梯形图及指令表程序

图9-4（a）是三相异步电动机正转-反转PLC控制梯形图程序，图9-4（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9-4三相异步电动机正转-反转PLC控制程序

输入输出继电器地址分配，如表9-2所示。

表9-2输入输出继电器的地址分配表

正转启动按钮

反转启动按钮

X003

KM1

正转软互锁输入

X004

KM2

反转软互锁输入

正转接触器线圈

Y001

反转接触器线圈

①在停止或反转状态，按SB2，电机正转；

②在停止或正转状态，按SB3，电机反转；

③按SB1，电机停转；

④KM1、KM2动断触点为电气互锁；

⑤KM1、KM2动合触点为软件互锁控制输入。

使用PLC进行多个用电器具的互锁控制时，必须同时使用软互锁和硬互锁，以确保安全。

电路中电动机由正转过渡到反转必须先按SBl，使其停车后，才能进行反转控制，这样可防止两个接触器同时动作短路。

因此，将接触器的动作状态作为负载信号引入PLC输入端，在PLC输入端接有KMl和KM2动合触点。

为了可靠地对正、反转接触器进行互锁，在PLC输出端两个接触器之间仍然采用动断触点构成互锁，这种互锁称为外部硬互锁。

在梯形图程序中，两个输出继电器Y000、Y001之间，还相互构成互锁，这种互锁称为内部软互锁。

此外，与负载状态输入信号对应的X003和X004，在梯形图中除了作为互锁条件外，对输出继电器也构成一种软互锁。

软互锁作用：

防止因触点灼伤粘连等外部故障时，本应断开的接触器因故障而未断开，PLC又对其他接触器发出了动作信号，使两只接触器同时处于通电动作状态。

设置软互锁后，利用软互锁不接通另一输出继电器，从而防止主电路短路。

硬互锁作用：

防止因噪声在PLC内部引起运算处理错误，导致出现两个输出继电器同时有输出，使正、反转接触器同时通电动作，造成主电路短路。

三、三相异步电动机顺序启动控制回路

1.顺序启动控制电路接线图

图9-5（a）是三相异步电动机顺序启动PLC控制I/O接线图，图9-5（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9-5顺序启动控制电路接线图

图9-6（a）是三相异步电动机顺序启动PLC控制梯形图程序，图9-6（b）是与之对应的指令表程序。

图9-6三相异步电动机顺序启动PLC控制程序

①输入输出继电器地址分配，如表9-3所示。

表9-3输入输出继电器的地址分配表

启动按钮

FR1

热继电器动断触点

FR2

②其他编程元件地址分配，如表9-4所示。

表9-4其它编程元件的地址分配

编程地址

K值

启动自锁

M100

Y000的启动控制

M200

Y001的启动控制

定时器（100ms通用型）

T0

100

顺序时间设定（10s）

①在停止状态，按SB2，电机M1启动并保持运转，T0开始计时。

②计时时间到，启动电机M2。

③按SB1，两台电机同时停转。

热过载继电器多采用动断触点。

FR1、FR2对应的两个输入常开触点X002及X003，串联于Y000及Y001的输出回路中，类似于“启-保-停”电路中的停止按钮，所以当FR1或FR2动作时，将使对应的输出回路停止工作。

采用动断触点作为PLC输入回路接点时，触点动作则相应输入继电器置“0”，反之为“1”。

用于PLC“启-保-停”控制程序中的梯形图样式，与继电-接触器控制电路样式正好相反，编程时应特别注意。

Y000及Y001的启动，由M100及M200的脉冲输出信号进行控制。

显然，当该电路中只有一台电机因过载停止工作时，另外一台电机的工作状态将不会受到影响。

但排除故障后，需按下SB1使系统完全复位后，再次启动。

需要说明的是：

在图9-5（b）所示继电器接触器顺序启动控制电路中，FR1、FR2的两个常开触点串联在整个控制回路中，所以当FR1或FR2其中一个动作时，将使二台电机全部停止工作。

这与图9-5（a）所示PLC顺序启动控制逻辑是有所区别的。

如果需要，当然可以对PLC顺序启动的控制程序进行修改。

顺序控制电路通常用于并联运行的两台大功率电机，采用顺序启动控制回路，可减缓过大的启动冲击电流。

不同的应用场合下，应根据具体情况采用合理的应用程序。

第三部分技能训练

本模块技能训练内容为三相异步电动机星形-三角形启动PLC控制电路。

一、实训目的

（1）学习PLC编程软件的一般运用及程序写入方法；

（2）了解在计算机上监控、运行及调试PLC控制程序的基本方法；

（3）进一步提高PLC控制系统软件设计及硬件安装的综合能力。

二、实训原理及实训电路

1.实训原理及实训电路

实训电路采用FX2N-48MR-001型PLC，图9-7（a）是三相异步电动机PLC星形-三角形启动控制I/O接线图，图9-7（b）是与之对应的继电-接触器控制电路。

图9-7星形-三角形启动控制电路接线图

在I／O配线图中，电路主接触器KM1和三角形全压运行接触器KM3的动合触点，作为负载信号接于PLC的输入端。

输出端外部保留星形和三角形接触器线圈的硬互锁环节，程序中另设软互锁。

热保护继电器常闭触点串接在三个接触器电磁线圈供电回路中。

2.编程元件的地址分配

①输入输出继电器地址分配，如表9-5所示。

表9-5输入输出继电器的地址分配表

电路器件代号/规格

SB1/LA19红（常开）

SB2/LA19绿（常开）

KM1（常开触点）

KM1吸合自保

KM3（常开触点）

防止电动机出现三角形直接全压起动

KM1CJX2-1210/220V）

主控接触器线圈

KM2CJX2-1210/220V）

“Y”形连接用接触器线圈

Y002

KM3CJX2-1210/220V）

“△”形连接用接触器线圈

②其他编程元件地址分配，如表9-6所示。

表9-6其他编程元件的地址分配

50

“Y”形连接时间设定（5s）

T1

5

消除电弧短路时间设定（0.5s）

三、参考梯形图及指令表程序

1.梯形图程序

图9-8是三相异步电动机星形-三角形启动PLC控制梯形图程序。

图9-8Y/△启动PLC控制梯形图程序

梯形图中，与输入信号KM3触点对应的动断触点X003，串接于与起动按钮SB2对应的动合触点X001之后，构成起动条件，也称起动自锁。

当接触器KM3发生故障，例如主触点灼伤粘连或衔铁卡死断不开时，输入端KM3触点就处于闭合状态，相应的X003常闭触点则为断开状态。

这时即使按下起动按钮SB2（X001闭合），Y000也不会有输出，作为负载的KM1就无法通电动作，从而有效防止了电动机出现三角形直接全压起动。

在正常工作情况下，通过星形—三角形起动程序在电动机起动结束后，转入正常运转时，梯形图中X002和Y000触点构成自锁环节保证输出继电器Y000有输出，此时输入端KM3触点为闭合状态，动断触点X003处于断开状态。

在上述程序执行过程中，定时器T0延时5s，为星形起动所需的时间；

定时器T1延时0．5s，用以消除电弧短路。

在梯形图中还设置了Y001和Y002之间的软互锁，电动机在全压正常运行时，T0、T1和Y001都停止工作，只有Y000和Y002有输出，保证外电路只有KM1和KM3通电工作。

2.指令表程序

LDX001

ANIX003

LDX002

ANDY000

ORB

ANIX000

OUTY000

ANIY002

OUTT0

K50

LDY000

ANIT0

OUTY001

LDT0

OUTT1

K5

LDT1

ORY002

ANIY001

OUTY002

END

四、实训步骤

（1）按图9-7a所示三相异步电动机Y/△控制电路，将所有低压电器元件安装在一块绝缘板上。

接线时应注意：

①先接主回路导线；

②再接控制回路导线；

③与PLC相连的导线应加装接线端子。

完成硬件接线后的实训电路板，如图9-9所示。

图9-9三相异步电动机Y/△起动控制电路板

（2）在教师指导下，打开计算机编程电脑软件SW3D5-GPPW-E（以下简称GPP），编辑图9-8所示Y/△启动PLC控制梯形图程序。

梯形图编辑界面如图9-10所示。

（GPP编程软件的安装由指导教师预先完成）

图9-10GPP梯形图编辑画面

（3）在断电状态下，将SC-09通信电缆一端与计算机相连，另一端与

-48MR-001型PLC连接，SC-09外形,见图9-11。

图9-11SC-09编程用通信电缆外形

注意：

SC-09编程用通信电缆，与电脑连接的端口为RS232，适用于台式计算机与PLC的的通信连接。

笔记本电脑通常没有RS232串口，而只有USB串口，编程时，可以选用USB-SC09-FX型编程电缆，外形如图9-12所示。

图9-12USB-SC09-FX型编程电缆

（4）将三相四线电源接入实训板电源开关QS，在指导教师检查认可后，合上电源开关QS，把PLC运行模式选择开关拨到STOP位置，使PLC处在编程状态下，通过GPP软件向PLC下载控制程序。

（5）把PLC运行模式选择开关拨到RUN位置,运行程序。

此时可通过软件监视程序运行状态。

分别按下SB2及SB1，观察三个接触器是否能按要求动作。

（6）在确认程序运行正确无误后，断开QS，拆除编程电缆，用六根导线将三相实验电机接入控制电路板相应位置。

三相实验电机外形，见图9-13所示，其三相绕组的六个接线端均有明确的标识。

图9-13三相实验电机

说明：

三相异步电动机的Y/△启动，通常只用于电机功率在13KW或以上场合，所以将上述程序用于工程实际时，应根据电机功率大小而定。

（7）再次接通开关QS，运行程序，电机应能按下列要求动作：

①在停止状态，按下启动按钮SB2，KM1、KM2即刻吸合。

电机以星形方式接于电源，低速运转并开始计时；

②5秒计时时间到，KM2线圈断电，KM1保持吸合。

电机与电源断开，进入灭弧时间间隔；

③再0.5秒后，KM3吸合，KM1仍保持吸合。

电机以三角形方式接于电源高速运转；

④按下停止按钮SB1，所有接触器线圈均断电，电机停转。