电气控制与PLC应用技术 项目三 三相异步电动机正、反转控制线路

电气控制与PLC技术博学多能厚德笃行项目三三相异步电动机正、反转控制线路应知点：1、了解三相异步电动机的正、反转控制线路的组成和工作原理；2、了解三相异步电动机的正、反转控制线路的接线等实际操作；3、了解三相异步电动机的正、反转控制线路的保护方法。应会点：1、掌握三相异步电动机的正、反转控制线路的工作原理的分析；2、掌握三相异步电动机的正、反转控制线路的应用。

任务一继电器—接触器正、反转控制线路一、任务简述生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向运动，如机床工作台的前进与后退；起重机的上升与下降等，这些生产机械要求电动机能实现正反转控制。改变接通电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机的三相电源进线中的任意两根对调，电动机即可实现反转。

任务一继电器—接触器正、反转控制线路如图3-1所示，此系统要求电动机能够在A、B之间往复运动，因此需要通过电动机的正转与反转的切换，实现其正程与逆程控制。图3-1要求实现电动机正、反转控制的示例图任务一继电器—接触器正、反转控制线路二、相关知识（一）三相电动机正反转原理在三相电源中，各相电压经过同一值（最大值或最小值）的先后次序称为三相电源的相序。如果各相电压的次序为A-B-C（或B-C-A、C-A-B），则这样的相序为正序或顺序。如果各相电压经过同一值的先后次序为A-C-B（或C-B-A、B-A-C），则这种相序称为负序或逆序。

任务一继电器—接触器正、反转控制线路如图3-2所示，将三相电源进线（A、B、C）依次与电动机的三相绕组首端（U、V、W）相连，就可使电动机获得正序交流电而正向旋转；只要将三相电源进线中的两相导线对调，就可改变电动机的通电相序，使电动机获得反序交流电而反向旋转。图3-2电动机正转与反转相序调相图任务一继电器—接触器正、反转控制线路（二）三相异步电动机正、反转控制要求电动机正反转起动控制线路最基本的要求就是实现正转和反转，但三相异步电动机原理与结构决定了电动机在正转的时候，不可能马上实现反转，必须要停车之后方能开始反转，故三相异步电动机正、反转控制要求如下：1、当电动机处于停止状态时，此时可正转起动，也可反转起动；2、当电动机正转起动后，可通过按钮控制其停车，随后进行反转起动；3、同理，当电动机反转起动后，可通过按钮控制其停车，随后进行正转起动。任务一继电器—接触器正、反转控制线路三、应用实施电动机正反转起动控制线路常用于生产机械的运动部件能向正反两个方向运动的电气控制。常用的正反转控制线路有：接触器联锁的正反转控制线路、按钮联锁的正反转控制线路和按钮、接触器双重联锁控制线路。1、接触器联锁的正反转控制线路

（1）线路的构成图3-3接触器联锁的正反转控制线路任务一继电器—接触器正、反转控制线路控制图中采用了两个接触器，即一个正转接触器KM1和一个反转接触器KM2，它们分别由正转起动按钮SB1和反转起动按钮SB2控制。从主电路中可以看出，这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同；KM1按L1→L2→L3的相序（正序）接线；KM2则对调了L1与L3两相的相序，按L3→12→L1相序（逆序）接线。相应的控制电路有两条：一条是由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条是由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。任务一继电器—接触器正、反转控制线路为保证正转接触器KM1和反转接触器KM2不得同时得电动作，否则将造成电源短路。因此，在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。这样当KM1得电动作时，串接在反转控制电路中的KM1的常闭触头断开，切断了反转控制电路，保证了正转接触器KM1主触头闭合时，反转接触器KM2的主触头不能闭合。同样，当KM2得电动作时，串接在正转控制电路中的KM2常闭辅助触头断开，切断了正转控制电路，从而可靠地避免了两相电源短路事故的发生。上述这种在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭辅助触头称为联锁触头（或互锁触头）。任务一继电器—接触器正、反转控制线路（2）控制线路的工作原理线路的起动控制原理如下：先合上电源开关QF。任务一继电器—接触器正、反转控制线路从以上分析可见，接触器联锁的正反转控制线路，由电动机从正转变为反转时，必须先按下停止按钮SB3后，才能按反转起动按钮，否则由于接触器的联锁作用，不能实现反转。为克服此线路的不足，可采用按钮联锁或按钮与接触器双重联锁的正反转控制线路。任务一继电器—接触器正、反转控制线路2、按钮联锁的正反转控制线路图3-4按钮互锁的正反转控制线路任务一继电器—接触器正、反转控制线路将图3-4中的正转按钮SB1和反转按钮SB2换两个复合按钮，并使复合按钮的常闭触头代替接触器的常闭联锁触头，就构成了按钮联锁的正反转控制线路。这种控制线路的工作原理与接触器联锁的正反转控制线路基本相同，只是当电动机从正转改变为反转时，直接按下反转按钮SB2即可实现，不必先按停止按钮SB3。因为当按下反转按钮SB2时，串接在正转控制电路中SB2的常闭触头先分断，使正转接触器KM1线圈失电，KM1的主触头和自锁触头分断，电动机M失电惯性运转。SB2的常闭触头分断后，其常开触头才随后闭合，接通反转控制电路，电动机M便反转。这样即保证了KM1和KM2的线圈不会同时通电，又可不按停止按钮而直接按反转按钮实现反转。同样，若使电动机从反转运行变为正转运行，也只要直接按正转按钮SB1即可。任务一继电器—接触器正、反转控制线路这种线路的优点是操作方便，但容易产生电源两相短路故障。如当正转接触器发生主触头熔焊或被杂物卡住等故障，即使接触器线圈失电，主触头也分断不开，这时若直接起动按下反转按钮SB2，KM2就得电动作，主触头闭合，必然造成电源L1与L3两相短路故障。所以在各种设备的应用中往往采用按钮、接触器双重联锁的控制线路。任务一继电器—接触器正、反转控制线路3、按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路按钮、接触器双重联锁的控制线路是在按钮联锁的基础上，又增加了接触器联锁，故兼有两种联锁控制线路的优点，使线路操作方便、工作安全可靠。在机械设备的控制中被广泛采用。按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路与接线图如图3-5所示。任务一继电器—接触器正、反转控制线路图3-5双重联锁的正反转控制线路与接线图任务一继电器—接触器正、反转控制线路任务一继电器—接触器正、反转控制线路任务一继电器—接触器正、反转控制线路4、行程限位控制线路当生产机械的运动部件到达预定的位置时压下行程开关的触杆，将常闭触点断开，接触器线圈断电，使电动机断电而停止运行，这种控制方式称为限位控制，又称行程控制。行程控制是在行程的终端加限位开关。行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。任务一继电器—接触器正、反转控制线路（1）限位开关控制电动机停止的行程控制线路在机械加工行业中，生产车间安装了行车起吊设备，其行程控制线路都是由行程开关组成的正反转限位控制。典型示意图如图3-6所示，行程控制线路图如图3-7所示。图3-6行程控制线路示意图图3-7行程控制线路图

任务一继电器—接触器正、反转控制线路线路的工作原理如下：

正程控制：按下按钮SB2，接触器KM1通电自保，电动机M正转运行；当运行至限位开关SQa时，SQa常闭触点断开，接触器KM1断电，电动机M停止。

逆程控制：按下按钮SB3，接触器KM2通电自保，电动机M反转运行；当运行至限位开关SQb时，SQb常闭触点断开，接触器KM2断电，电动机M停止。

停止运转：按下按钮SB1，此时无论接触器KM1或KM2哪个正在通电，皆立即断电，电动机M停止。任务一继电器—接触器正、反转控制线路（2）自动往复运动的行程控制线路在工业生产中，大型龙门刨床都是具有自动往复运动的行程控制，典型示意图如图3-8所示，自动往复控制线路图如图3-9所示。主电路如图3-5所示。图3-8自动往复控制线路的示意图图3-9自动往复控制线路图

任务一继电器—接触器正、反转控制线路

自动往复运动的行程控制与限位开关控制电动机停止的行程控制线路的区别在于电动机在停车后立即开始反向运转，从而实现自动。故在控制线路设计时，限位开关采用复合式开关。这样一来，正向运行停车的同时，能够自动起动反向运行；反之亦然。任务一继电器—接触器正、反转控制线路线路的工作原理如下：正程控制：按下按钮SB2，接触器KM1通电自保，电动机M正转运行；当运行至限位开关SQa处时，SQa常闭触点断开，接触器KM1断电，电动机M停止，SQa常开触点闭合，接触器KM1通电自保，电动机M反转运行。逆程控制：按下按钮SB3，接触器KM2通电自保，电动机M反转运行；当运行至限位开关SQb处时，SQb常闭触点断开，接触器KM2断电，电动机M停止，SQb常开触点闭合，接触器KM1通电自保，电动机M正转运行。停止运转：按下按钮SB1，此时无论接触器KM1或KM2哪个正在通电，皆立即断电，电动机M停止。`任务一继电器—接触器正、反转控制线路四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如下表3-1进行。表3-1任务操作技能考核要求和考核标准

任务一继电器—接触器正、反转控制线路任务一继电器—接触器正、反转控制线路任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计应知点：1、了解采用PLC进行对象控制时，I/O点的确定，能实际正确接线。2、了解三相异步电动机正、反转控制的工序及控制要求；3、了解三相异步电动机正、反转控制相对应的PLC梯形图的绘制。应会点：1、掌握三相异步电动机正、反转控制的电气接线；2、掌握三相异步电动机正、反转控制的程序录入；任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计一、任务简述电动机的正、反转控制是工业上广泛应用的一种控制系统，在上一任务中，我们学习了电动机正、反转继电器-接触器控制线路的工作原理和结构等相关知识，下面将继续学习如何应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计。随着科学技术的不断发展，PLC被广泛应用在各个领域中。由于在工业生产上往往不是单一的电动机正、反转控制，经常是多种不同的电器结合起来完成一项控制任务，使用PLC进行电动机正、反转控制，不仅有利于模块的相互契合和扩展，还有利于整体系统的一致性与完整性，系统控制也十分直观和简明。任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计二、相关知识在项目一任务二中，我们了解了PLC的控制指令系统，下面将对此次项目中可能会使用到的一些指令进行详细介绍。1、电路块的串联指令ALD（1）指令功能

ALD（AndLoad）：块“与”操作，用于串联连接多个并联电路组成的电路块。

（2）指令格式如图3-1所示梯形图图3-10ALD指令使用任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计2、电路块的并联指令

OLD（1）指令功能

OLD（OrLoad）：块“或”操作，用于并联连接多个串联电路组成的电路块。（2）指令格式如图3-11

所示梯形图图3-11OLD指令的使用任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计三、应用实施1、正、反转PLC控制电路的应用（1）控制要求三相异步电动机正、反转接触器控制电路如图3-12所示，该电路具有正、反转互锁、过载保护功能，是许多中小型机械的常用控制电路。

图3-12

三相异步电动机正、反转控制线路图

任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计正转起动：按下SB2按钮，接触器KM1得电自锁，KM1常开开关闭合，电动机M正转，KM1常闭触点断开，SB3按钮失效；停止过程：按下SB1按钮，接触器KM1、KM2皆失电，无论电动机是处于正转还是反转状况，电动机都停止运转；反转起动：按下SB3按钮，接触器KM2得电自锁，KM2常开触点闭合，电动机M反转，KM2常闭触点断开，SB2按钮失效；

任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计（2）I/O分配表与接线图表3-2I/O分配表任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计三相异步电动机正、反转PLC控制系统PLC控制器外部接线图如图3-13所示。

图3-13

三相异步电动机正、反转PLC外部接线图

任务二应用PLC实现电动机正、反转控制系统的设计（3）梯形图三相异步电动机正、反转PLC控制系统梯形图如图3-14所示。

图3-14

三相异步电动机正、反转PLC控制梯形图

任务二