第十章PLC系统设计及应用2013

第十章PLC系统设计及应用异步电动机Y/△启动控制

问题的提出：

由电机及拖动基础可知，三相交流异步电动机起动时电流较大，一般是额定电流的（5～7）倍。故对于功率较大的电动机，应采用降压起动方式，Y/△降压起动是常用的方法之一。

起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组的接线换成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。图1（a），（b）为继电器—接触器实现的Y/△降压控制电路。

异步电动机Y/△降压起动控制电路它是根据起动过程中的时间变化，利用时间继电器来控制Y/△的换接的。由（a）图知，工作时，首先合上闸刀开关QS，当接触器KM1及KM3接通时，电动机Y形起动。当接触器KM1及KM2接通时，电动机△形运行。图（b）为控制电路，其工作过程分析如下:线路中KM2和KM3的常闭触点构成电气互锁，保证电动机绕组只能接成一种形式，即Y形或△形，以防止同时连接成Y形及△形而造成电源短路。二、硬件配置

本模块所需的硬件及输入/输出端口分配如图所示。由图可见：本模块除可编程控制器之外，还增添了部分器件，其中，SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM1为主电源接触器，KM2为△形运行接触器，KM3为Y形起动接触器。

二、软件设计工作过程分析如下：按下启动按钮SB2时，输入继电器X0的常开触点闭合，并通过主控触点（M100常开触点）自锁，输出继电器Y1接通，接触器KM3得电吸合，接着Y0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在Y形接线方式下起动；同时定时器T0开始计时，延时8秒后T0动作,使Y1断开，Y1断开后，KM3失电，互锁解除，使输出继电器Y2接通，接触器KM2得电，电动机在△形接线方式下运行。0LDX01ORM1002ANIX13ANIX24MCN0M1007LDIT08ANIY29OUTY110LDY111ORY012OUTY013LDIY214OUTY0K8017LDIY118OUTY219MCRN021END

(b)指令表

实验实验一：抢答器实验（第10周）实验二：电机Y-△启动实验（第11周）例1：送料小车自动控制系统的梯形图设计控制要求：送料小车在限位开关X4处装料，10s后装料结束,开始右行，碰到x3后停下来卸料，15s后左行,碰到x4后又停下来装料，不停地循环，直到按下停止按钮X2，X0，X1分别用来起动小车右行和左行。为使小车自动停止，将X3，X4常闭触点分别与Y0，Y1线圈串联。为使小车自动起动，将控制装、卸料延时的定时器T0和T1常开触点，分别与手动起动右行和左行的X0、X1常开触点并联，用两个限位开关对应的X4，X3常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器，例2：两处卸料的小车的自动控制梯形图设计控制要求：X4处装料，X5，X3处轮流卸料；小车在一次工作循环中两次右行都要碰到X5，第一次碰到X5停下来卸料，第二次碰到它时继续前进。NOTE：应设置一个具有记忆功能的编程元件，以区分第一或第二次碰到X5设小车在起动时是空车，按下左行起动按钮X1，小车开始左行，碰到左限位开关，X4常闭触点为断开（OFF），使Y1断开，小车停止运行。X4常开触点接通（ON），使Y2，T0的线圈通电，开始装料和延时，10s后T0常闭触点闭合，Y0通电，小车右行；小车离开左限位开关X4后，X4变为OFF状态，Y2，T0失电，停止装料，T0复位；右行和卸料过程基本相同；如果按停止按钮X2，小车将停止运行，系统停止工作。小车第一次碰到X5，碰到X3时都应停止右行，将X5，X3常闭触点与Y0线圈串联；X5触点并联了中间环节M100的触点，使X5停止右行的作用受到M100的约束，M100作记忆元件，只在小车第二次右行经过X5时有用；利用起保停电路控制M100，其起动条件是X5，停止条件是X3，（在虚线行程内为1状态）将X3，X5的触点并联后驱动Y3，T1；调试中，发现小车从X3开始左行，经X5时M100也被置位，使小车下一次右行到X5时也无法停止运行，则在M100起动电路中串入Y1常闭触点；还有，小车往返经过X5时，虽不会停止运动，但出现短暂的卸料动作，将Y1，Y0的常闭触点与Y3线圈串联；问题与思考系统在装料和卸料时按停止按钮不能使系统停止工作，如何解决该问题？梯形图设计法：

1、经验设计法2、继电器电路图设计法

1、经验设计法在PLC发展初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图，在一些典型电路基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和辅助触点，才能得到一个较满意的结果。经验设计法没有普遍的规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大关系。用于较简单的梯形图设计。2、根据继电器电路图设计梯形图的方法为了便于工厂电气技术员和电工使用，采用梯形图语言编程；当用PLC改造继电器控制系统时，根据原来的继电器电路图设计梯形图显然是一条捷径；老继电器控制系统经过长期使用和验证，能完成系统控制要求，只要将继电器控制电路图译成梯形图，用软元件代替硬元件。这种改造并没改变系统原来的外部特性，（控制面板及上面的器件可不变）对操作工人来说，系统可靠性提高了，但操作习惯未变，减少硬件改造费用及改造工作量。基本方法：将PLC看成一个继电器控制系统中的控制箱，PLC外部接线描述的是该控制箱的外部接线，梯形图是该控制箱的内部“线路图”，梯形图中的X，Y元件是控制箱与外部世界联系的“中间继电器”，分析时，将梯形图中X元件的触点想象成对应的外部输入器件的触点，Y元件的线圈想象成对应的外部负载的线圈；外部负载的线圈除了受PLC控制外，可能还受外部触点的控制。某卧式镗床的继电器控制电路图；主轴电机是双速异步电动机，中间继电器ZZJ、ZFJ控制主轴电机的起动和停止，接触器ZZC，ZFC控制主轴电机的正反转，接触器1DSC，2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速，接触器ZDC用来短接串在定子回路的制动电阻。1JPK，2JPK和1ZPK，2ZPK是变速操纵盘上的限位开关，1HKK，2HKK是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关。M200，M201，T0分别对应ZZJ，ZFJ，SJ。注意事项：（1）遵守梯形图语言中的语法规定；（2）适当设置中间单元（3）尽量减少PLC的输入输出信号（4）异步电动机正反转的外部联锁电路（5）外部负载的额定电压（R，S输出模块最高只能驱动UN=220VAC的负载，若原系统KM线圈为380V，应改用220V的。）作业2、用定时器设计一个延时25min的延时电路。M100X0X3M100X1Y0Y0Y1X1X2Y1Y0X2X0Y0在x0起动右行左行第二次右行画梯形图LD X0OR X1ANI X2OR M0LD X3AND X4OR M2ORB ORI M1OUT Y2OUT M0LD X0AND X1MPSAND X2OUT Y0MPPAND X3OUT Y1LD X4MPSAND X5OUT Y2MRD AND X6OUT Y3MPPANDX7OUT Y4Y0Y1Y2Y3Y4X0X1X2X3X4X5X6X7MPSMPPMPSMPPMRD二、三相异步电动机的正反转控制电路KM1、KM2分别为控制正、反转运行的交流接触器，KM1、KM2的主触点改变进入电动机的三相电源相序，改变电机转向。FR是手动复位的热继电器，电机过热时其常闭触点断开，使KM1、KM2线圈断电，电机停转。梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。Y0、Y1的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们