38 用PLC实现电机星三角运行.docx
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38用PLC实现电机星三角运行
项目八 电动机Y-Δ降压起动PLC控制电路的设计与调试
学习项目名称
电动机Y-Δ降压起动PLC控制电路的设计与调试
情境应用
大功率水泵的降压起动控制
基础知识点
1.MC、MCR指令的使用
2.Y-Δ起动控制PLC梯形图程序编制
认知技能点
会进行电动机Y-Δ起动PLC控制电路的设计
操作技能点
1.Y-Δ起动电路PLC控制电路连接
2.Y-Δ起动电路PLC控制程序编制
3.Y-Δ起动电路PLC控制电路调试
课程场地
《PLC技术基础》实训室
设计课时
14
一、项目应用
如图5-1所示为大功率水泵,异步电动机直接启动时,启动电流一般为额定电流的4-7倍,电源变压器容量不够,电动机功率较大的情况下会使变压器输出电压下降,影响本身的启动转矩,也会影响同一供电线路中其他电气设备的正常工作。
因此实际生产当中较大容量的电动机(如图5-1所示的大功率水泵)需要降压启动。
电路中电动机由星形接法启动采用时间继电器延迟一定时间后,自动转换为为三角形接法运行,以达到自动降压启动的目的。
图5-1大功率水泵
大功率水泵起动控制线路采用是一种Y—Δ降压起动控制线路,Y—Δ降压起动是通过按钮、交流接触器、热继电器和时间继电器来实现的自动控制。
本节课利用PLC的MC、MCR和定时器T指令改造这个工作任务,学会机床电路的PLC改造方案设计和实施。
二、应用指令
1.MC和MCR指令
在编程时常会出现这样的情况,多个线圈同时受一个或一组触点控制,如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点,将占用很多存储单元,使用主控指令就可以解决这一问题。
表5-1主控指令(MC、MCR)的功能、梯形图表示方法
指令
功能
梯形图表示
操作元件
程序步
(MC)主控指令
用于公共串联出点的连接
输出继电器Y,辅助继电器M
3
(MCR)主控复位指令
用于公共触点的清除,即MC指令的复位指令
输出继电器Y,辅助继电器M
2
注:
MC、MCR两条指令的操作目标元件是Y、M。
但不允许使用特殊的辅助继电器。
指令的说明:
(1)MC(主控指令)用于公共串联触点的连接,如图5—2中的梯形图(a),执行MC后,左母线移到MC触点的后面。
(2)MCR(主控复位指令)它是MC指令的复位指令,即利用MCR指令恢复原左母线的位置。
(3)与主控触点相连接的触点用LD、LDI指令,如图5—2中的指令表(C)。
(4)编程时对于主母线中串接的触点不输入指令,如图5—2中的梯形图(b)中的N0M100,它仅是主控指令的标记。
工作过程:
输入X0为接通时,直接执行从MC到MCR的指令,输入X000为断开时,成为如下形式:
保持当前状态:
积算定时器、计数器、用置位/复位指令驱动的软元件。
变成OFF的软件:
非积算定时器,用OUT指令驱动的软元件。
(a)梯形图(b)梯形图(C)指令表
图5—2MC指令和MCR指令的应用
2.嵌套结构的MC、MCR指令
在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套,如图5—3中的梯形图(a)和指令表(b)。
嵌套级数最多为8级,特殊辅助继电器不能用作MC的操作元件,编号N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7顺序增大,每级的返回用对应的MCR指令,从编号大的嵌套级开始复位。
(a)梯形图(b)指令表
图5—3嵌套结构中MC指令和MCR指令的应用
三、项目实施
1.项目概述
大功率水泵起动控制电路就是一个典型的Y—Δ降压起动控制电路,图5-4是电动机Y—Δ降压起动控制电路的原理图,电动机启动时,把电动机的定子绕组接成星形,电动机定子绕组电压低于电源电压起动,经过一定的时间启动即将完毕时再恢复成三角形,电动机便在额定电压下正常运行。
本项目电动机Y—Δ降压起动PLC控制电路的设计,利用PLC来实现Y—Δ继电控制电路的改造。
因此要实现控制要求,需要完成主电路、PLC控制电路和短路、过载等保护控制单元的设计。
电路原理如图5-4所示。
图5-4电动机Y-Δ降压起动控制电路
在线路中,QS是电源开关,负责整个电路电源的通断;FU1是主电路电路保护的熔断器,FU2是控制电路短路保护的熔断器;KM是做引入电源用的交流接触器;KMY是控制电动机Y型起动的交流接触器;KMΔ是控制电动机Δ型全压运行的交流接触器;SB1是起动按钮;SB2是停止按钮;KT是由Y型运行经过一定时间自动转换成三角形运行的时间继电器;FR是提供电动机过载保护的热继电器。
KT常闭触头分断
该线路中,接触器KMY得电以后,通过KMY的辅助常开触头使接触器KM得电动作,这样KMY的主触头是在无负载的条件下进行闭合的,故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。
2.工艺设计
(1)材料准备
见表5-2所示。
表5-2电动机Y-Δ降压起动PLC控制电路元件清单
序号
符号
名称
规格
数量
1
QS
刀开关
HK2-16/3
1
2
FU1
熔断器
RL1-15/10
3
3
SB
按钮
LA23-3
2
4
KM
交流接触器
CJX2-9
3
5
FR
热继电器
JR36-63
1
6
PLC
可编程序控制器
FX3u-32MR
1
(2)方案设计
1)I/O分配
分配目的:
确定PLC输入输出接口的使用及功能定义。
I/O分配端口如表5-3所示,学生也可按实际情况定义其他端口。
表5-3I/O分配表
输入
输出
设备名称
输入端子编号
设备名称
输出端子编号
启动按钮SB1
X000
交流接触器KM
Y000
停止按钮SB2
X001
交流接触器KMY
Y001
过载保护FR
X002
交流接触器KMΔ
Y002
2)设计原理图
见图5-5所示。
图5-5电动机Y-Δ降压起动控制PLC改造控制原理图
3)参考程序
见图5-6所示。
将按钮SB1、按钮SB2、热继电器FR的触点转换为PLC的动合图形符号,接触器KM、KMY、KMΔ的线圈转换为PLC的线圈符号,然后根据I/O分配表,继电——接触器控制电路中的文字符号,转换为对应的软元件符号。
(1)按下启动按钮X0000接通,Y000接通并保持(接触器KM接通),Y000的动合触点接通T0,定时器T0开始计时;同时Y001接通(接触器KMY接通,电动机接成星型启动)。
(2)当T0延时时间到,其动断触点使Y001断开(相应的KMY也断开),T0的动合触点闭合使M100接通。
此时接通Y002(相应的KMΔ接通,电动机接成三角形正常运行)。
(3)按下停止按钮,X001接通,其动断触点断开,Y000断开(接触器KM断开)。
辅助继电器M100断开,使Y002断开(接触器KMΔ断开),电动机停转。
图5-6程序设计图
4)设计布局图
见图5-7所示。
图5-7电动机Y-Δ降压起动控制PLC改造元件布置图
5)设计接线图
见图5-8所示。
图5-8电动机Y-Δ降压起动控制PLC改造电路安装接线图
3.电路调试
对程序进行调试运行,观察程序的运行情况。
若出现故障,应分别检查硬件电路接线和梯形图是否有误,修改后,重新调试,直至系统实现Y-Δ降压起动运行。
4.任务执行
按表5-4完成下列电路安装与调试。
表5-4项目任务执行表
序号
执行步骤
执行内容
执行标准
参考时间
执行结果
1
核对元件清单
选用PLC
按表5-2元件清单执行
10分钟
选用熔断器
选用接触器
选用按钮
选用热继电器
2
1.I/O分配
输入分配
按表5-3I/O分配表执行
10分钟
输出分配
2.设计原理图
设计主电路接线图
参考图5-5设计
30分钟
设计控制电路接线图
3.编写程序
编写梯形图程序
参考图5-6梯形图程序
20分钟
4.元件布局
按照电路图进行布局
参考图5-7布局
30分钟
5.电路连接
将三相电源接入总控开关QS
参考图5-8进行电路连接,并用万用表检测各段线路连接是否接通
80分钟
U11、V11、W11将QS与FU接在一起
U12、V12、W12将FU与KM主触头连接在一起
U13、V13、W13将KM主触头与FR连接在一起
U1、V1、W1将FR分别与KM△主触头和经过端子排与电动机连接在一起
W2、U2、V2将KM△主触头分别与KMY主触头和经过端子排与电动机连接在一起
将KMY主触头短接
L、N接入PLC电源端子
连接1号线
连接2号线
连接3号线
连接4号线
连接5号线
连接6号线
连接7号线
连接8号线
连接9号线
连接10号线
连接PLC输出端电源L、N
3
电路调试
断电状态下链接PC/PPI电缆
电动机Y-Δ降压起动运行
20分钟
上电,将PLC运行模式开关拨到STOP位置
将程序文件下载到PLC
将PLC运行模式开关拨到RUN位置
按下SB1,电动机Y型起动,经过一定时间,电动机进入△全压运行。
总计
200分钟
四、项目评价
根据表5-5完成任务检测。
表5-5任务检测标准
序号
检测内容
执行标准
自评
教师评
1
电路功能
1.电路功能完全实现-A
2.实现部分功能-B
3.不能实现功能-C
2
工艺要求
1.电路布局美观合理-A
2.布局欠美观-B
3.布局杂乱无章-C
3
安全文明
1.工具摆放整齐,仪表使用规范,无安全事故-A
2.工具不齐,但无安全事故-B
3.出现安全事故或损坏仪表-C
五、项目拓展
手动控制Y-△减压起动电路原理图如图5-9,分析该电路图的原理,编程实现用PLC控制手动Y-△减压启动,并有过载和短路保护。
图5-9手动控制Y-△减压起动电路原理图
六、巩固练习
1.由于直接启动所用设备少,线路简单,维修量较小,故电动机一般都采用直接启动。
()
2.星三角降压启动只适用于轻载或空载下启动,凡是在正常运行时,定子绕组作三角形链接的异步电动机,均可采用这种降压启动方法。
()
3.电动机的额定电压要与现场供电电网电压等级相符。
()
4.电动机直接启动时的启动电流较大,一般为电流的4~7倍。
()
5.源容量在180kVA以上,电动机容量在7kW以下的三相异步电动可以采用直接启动。
()
6.启动时加在电动机定子绕组的电压为电动机的额定电压,属于全压启动。
()
7.按国标规定,“停止”按钮必须是红色,“启动”按钮必须是绿色。
()
8.Y-△降压启动,从Y型切换到△运行5s,用T0定时器,设定值K为50。
()
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