73 電機基本控制電路中PLC應用及程序設計 隨著可編程序控制器的廣泛應用， PLC將會越來越多地用于電動機的運行控制。為了便于采用PLC對原有的繼電接觸控制系統進行改造和設計新的控制系統，本節將著重介紹PLC在電動機基本控制電路小的應用及編程。 圖7.10 防止相間短路的電動機正反轉控制a一繼電接觸控制；bPLC控制輸入輸出接線;C-梯形圖7.3.1 防止相間短路的電動機正反轉控制在電動機正反轉換接時，有可能因為電動機容量較大或操作不當等原因，使接觸器主觸頭產生較嚴重的起弧現象。如果電弧還未完全熄滅時，反轉的接觸器就閉合，則會造成電源相間短路。為防止相間短路，可增加一個接觸器KM，這種繼電接觸控制電氣原理圖如圖7.10a所示。采用PLC控制的輸入輸出配置接線示意圖如圖7.10b所示，梯形圖如圖7.10c所示。像繼電接觸控制線路一樣，利用PLC的輸入繼電器X401和X402的常閉接點，實現雙重互鎖。按下正向啟動按鈕SBl時，輸入繼電器X401的常開觸點閉合，接通輸出繼電器Y431線圈并自鎖，接觸器KMl得電吸合，同時Y431的常開觸點閉合，輸出繼電器Y430線圈接通，使接觸器得電吸合，電動機正向啟動到穩定運行。按下反轉啟動按鈕SB2，輸入繼電器X402常閉觸點斷開Y431線圈，KM1失電釋放，同時Y431的常開觸點也斷開Y430的線圈，KM也失電釋放，有KM和KM1兩段滅弧電路，因此可有效地熄滅電弧，防止反轉換接時相間短路。而X402的另一對常開觸點閉合，接通Y432的線圈，接觸器KM2得電吸合，電動機反向運行。停機時，按下停機按鈕SB3，X400常開觸點斷開M100；過載時熱繼電器觸點FR動作，X403斷開M100。這兩種情況都使Y43l或Y432及Y430斷開，進而使KM1或KM2及KM失電，電動機停下來。732 自動循環控制有些生產機械，要求工作臺在一定距離內能自動往返循環運動。這種繼電接觸其控制線路如圖7.11a所示，梯形圖如圖7.l1b所示，采用PLC控制的輸入輸出接線示意圖如圖7.llc所示，圖中1SQ-4SQ為限位開關。圖7.11 自動循環控制a.繼電器控制 b.梯形圖 c.PLC控制輸入輸出接線采用PLC控制工作過程如下：按下正向啟動按鈕SB1，輸入繼電器X400常開觸點閉合，接通輸出繼電器Y430并自保，接觸器KM1得電吸合，電動機正向運行，通過機械轉動裝置拖動工作臺向左運動；當工作臺上的擋鐵碰撞限位開關1SQ（固定在床身上）時，X404的常閉觸點斷開Y430的線圈，KMl線圈斷電釋放，電動機斷電；與此同時X404的常開觸點接通Y431的線圈并自保，KM2得電吸合，電動機反轉，拖動工作臺向左運動，運動到一定位置時1SQ復原。當工作臺繼續向右運動到一定位置時，擋鐵碰撞2SQ，使X405常閉觸點斷開Y431的線圈，KM2失電釋放，電動機斷電，同時X405常開觸點閉合接通Y430線圈并自保，KM1得電吸合，電動機又正轉。這樣往返循環直到停機為止。停機時按下停機按鈕SB3，X402常閉觸點斷開Y430或Y431的線圈，KM1或KM2失電釋放，電動機停轉，工作臺停止運動。3SQ、4SsQ安裝在工作臺正常的循環行程之外，在工作臺運動的方向上。當1SQ、2SQ失效時，擋鐵碰撞到3SQ或4SQ，X406或X407的常閉觸點斷開Y430或Y431的線圈，KM1或KM2失電釋放，電動機停轉起到終端保護作用。過載時，熱繼電器FR動作，X403常閉觸點斷開Y430或Y43l的線圈，使KM1或KM2失電釋放，電動機停轉，工作臺停止運動，達到過載保護的目的。733 籠型電動機定子串電阻啟動自動控制為了限制啟動電流，可在籠型電動機定于繞組中串電阻降壓啟動，這種控制線路的目電接觸控制電氣原理圖如圖7.12a所示。梯形圖如圖7.12b所示，采用PLC控制的輸入輸出配置接線如圖7.12c所示。工作過程如下：合上電源開關QK，按下啟動按鈕SB1，輸入繼電器X400的常開觸點閉合，輸出繼電器Y430線圈接通并自鎖，使接觸器KM1得電吸合，電動機定子繞組串入電阻R降壓啟動，與此同時定時器T450開始計時，到達定時值時(定時值K由用戶設定)，T450常開觸點閉合，Y431線圈接通，接觸器KM2得電吸合，把R短路，啟動結束，電動機轉入穩定運行。停機時，按下停機按鈕SB2，輸入繼電器X401常閉觸點斷開Y430線圈（Y431線圈也斷開），KMl失電釋放，切斷交流輸入電源，電動機就會停下來。過載時，熱繼電器常開觸點FR閉合，X402常閉觸點斷開Y430線圈，KM1失電釋放，達到過載保護的目的。圖7.12 籠型電動機串電阻降壓啟動自動控制a. 繼電接觸控制；b.梯形圖；c.PLC控制輸入輸出接線734 定子串自耦變壓器減壓啟動自動控制對較大容量的220380V籠型電動機不宜采用Y-降壓限流啟動方法，這時可采用自耦變壓器與時間繼電器控制電機降壓啟動，如圖7.13a所示。采用PLC控制的輸入輸出配置接線如圖7.13b所示，相應的梯形圖如圖7.13c所示。工作過程如下：從輸入輸出接線圖和梯形圖中可見，當按下SB1，X400接通，Y430動作使KMl吸合，串入自耦變壓器降壓啟動，與此同時由于M100的作用，使Y430自保，并使T450開始計時。經過一段啟動時間后，T450常開觸點閉合，Y43l動作使KM2吸合，與此同時由于M101的作用，Y431自鎖，T450常閉觸點動作，Y430和M100線圈回路斷開，從而KM1失電跳開，自耦變壓器停止工作，電動機啟動完成，投入全電壓運行。定時器定時設定K值根據需要由用戶確定。停機時按下SB2，X401常閉觸點斷開Y431線圈，使KM2失電釋放，電動機停轉。圖7.13 定子串自耦變壓器降壓啟動自動控制a. 繼電接觸控制：b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖b.735 籠型電動機Y-降壓啟動自動控制這種繼電接觸控制線路如圖7.14a所示。采用PLC控制時其輸入輸出接線示意圖如圖7.14b所示，梯形圖如圖7.14c所示。圖中，接觸器KM2作為星形連接法用，KM3作為三角形連接法時用。采用PLC控制工作過程如下：按下啟動按鈕SBl時，X400接通，使Y430動作并自保，且驅動KM1吸合，與此同時，由于Y430常開觸點的閉合，使T450開始計時，并使Y431動作，驅動KM2吸合，電動機連接成星形啟動。待一段時間計時器計時到了后，T450常閉觸點斷開，使T431停止工作，KM2隨之失電跳開，而T450的常開觸點閉合，Y432動作并自保，從而驅動KM3吸合，這樣電動機連接成三角形投入穩定運行。Y431和Y432在各自線圈回路中，相互串接Y432和Y431的常閉觸點，使接觸器KM2和KM3不能同時吸合，達到電氣互鎖的目的。熱繼電器FR的常開觸點連接于輸入繼電器X402，X402常閉觸點串接于Y430線圈回路，當過載時，FR觸點閉合，X402觸點斷開，Y430停止工作，KM1失電斷開交流電源，從而達到過載保護的目的。圖7.14 籠型電動機Y-降壓啟動自動控制a. 繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線c.梯形圖736 延邊三角形降壓啟動自動控制延邊三角形降壓啟動繼電接觸控制電氣原理圖如圖7.15a所示。采用PLC控制的輸入輸出接線如圖7.15b所示，梯形圖如圖7.15c所示。工作過程如下所述。按下啟動按鈕SB1，X400的兩對常開觸點閉合，Y430線圈接通并自保，使接觸器KM1得電吸合。與此同時計時器T451線圈接通開始計時，Y432線圈也接通并使接觸器KM3得電吸合。通過KM1的主觸頭將繞組端點1、2、3分別接到三相電源，繞組端點4與8、5與9、6與7通過KM3主觸頭接通，這時電動機繞組被接成延邊三角形降壓啟動。到達定時器T451設定值K（K值由用戶設定）時，T45l的常閉觸點斷開Y432的線圈，KM3失電釋放，而T451的常開觸點閉合，接通Y431的線圈，接觸器KM2得電吸合，繞組端點1與6、2與4、3與5，通過KM1和KM2的主觸頭連接成三角形并接到三相電源，啟動結束。圖7.15 延邊三角形降壓啟動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線 C.梯形圖737 繞線式異步電動機轉子串頻敏變阻器啟動自動控制采用繼電接觸器控制的電氣原理圖如圖7.16a所示，應用PLC控制的輸入輸出接線示意圖如圖7.16b所示，梯形圖如圖7.16c所示。采用PLC控制的工作過程如下：合上電源后，按下啟動按鈕SB1，X400觸點閉合，Y430動作并自保，驅動接觸器KMl吸合，電動機在轉子回路串入頻敏變阻器RF開始啟動，同時M100接通，計時器T45l開始計時，啟動一段時間后T451常開觸點閉合，Y432動作并自保，驅動中間繼電器KA吸合，Y432常開觸點閉合，使Y431動作并驅動接觸器KM2合上，將頻敏變阻器“切除”，啟動過程結束，圖中TA為電流互感器。從上面分析可見，在啟動過程中，中間繼電器常閉觸點把熱繼電器熱元件短路，以防止由于熱繼電器FR誤動作造成啟動失敗，啟動結束時中間繼電器觸點斷開，接入熱繼電器作為過載保護用，計時器K值由用戶設定。過載時FR動作，X402常閉觸點斷開Y431和M100，按下停機按鈕SB2時，X401觸點同樣斷開Y430和M100，KM1失電釋放，電動機停止運行。圖7.16 繞線式異步電動機轉子串頻敏變阻器啟動自動控制a. 繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖7.3.8 繞線式異步電動機轉子串電阻啟動自動控制為了限制啟動電流，在繞線轉子電動機轉子回路中串電阻啟動，這種繼電接觸控制線路如圖7.17a所示。用PLC控制的輸入輸出接線如圖7.17b所示，梯形圖如圖7.17c所示。工作過程如下：按下啟動按鈕SB1，輸入繼電器X400的常開觸點接通輸出繼電器Y430線圈并自保，接觸器KM得電吸合，電動機定子接通電源，轉子串接全部電阻啟動。與此同時輔助繼電器M100線圈接通其觸點保護，定時器T450線圈接通開始計時(減法計時)，延時時間到達設定值時T450常開觸點閉合，Y43l線圈接通，KM1得電吸合，短路第一級啟動電阻R1，并使T451線圈接通開始計時。經過設定的延時時間后，T45l的常開觸點閉合，使Y432接通，并使KM2首先得電動作，短路第二級啟動電阻R2，同時Y432的常開觸點閉合，使T452線圈接通開始計時。經過整定延時時間后，T452常開觸點閉合，Y433線圈接通并自保，使KM3線圈得電動作，短路第三級啟動電阻R3，同時Y433的一對常閉觸點斷開T450線圈，其觸點斷開后，使Y43l（KM1）、T451、Y432（KM2）、T452的線圈依次斷開，KM1、KM2失電釋放，啟動完畢。只有KM和KM3保持通電狀態，電動機轉入穩定運行。定時器T450、T45l、T452的設定值K，由用戶自定。圖7.17 繞線式異步電動機轉子串電阻啟動自動控制a. 繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖按下停機按鈕SB2，X401常閉觸點斷開Y430和M100線圈，隨之斷開Y433線圈，進而使KM和KM3失電釋放，電機停轉。當電動機過載時，熱繼電器FR常開觸點閉合，X402的常閉觸點斷開，如同按下停機按鈕一樣，電動機斷電停車，從而得到保護。從梯形圖第一行和圖7.17a可見，只有Y43l（KM1）、Y432（KM2）、Y433（KM3）的常閉觸點閉合時，啟動控制回路才能接通，電動機才能串入電阻啟動，否則電動機不能啟動，以防止啟動電流過大。738 單管整流能耗制動自動控制這種電路的繼電接觸控制線路圖如圖7.18a所示，PLC控制的輸入輸出接線圖如圖7.18b所示，梯形圖如圖7.18c所示。工作過程如下所述。啟動時按下啟動按鈕SB1，X400接通，Y430動作，并自鎖，使接觸器KM1得電吸合，電動機啟動到穩定運行。制動時按下停機按鈕SB2，X40l常閉觸點斷開Y430線圈回路，使KM1斷開，同時Y430的常閉觸點使T450開始計時。X401的常開接點閉合使Y431動作并；自鎖，從而使M2有電吸合，電流從其中兩相繞組流入，從另一相繞組流出，并經二極管整流后到“地”，電動機處于能耗制動狀態，轉速很快下降。當定時器T450計時時間到時(圖中K值減至零，K值由用戶設定)，T450常閉觸點斷開Y431線圈回路，KM2斷開，制動過程很快將結束。 圖7.18 單管整流能耗制動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖7.3.10 帶變壓器橋式整流能耗制動自動控制這種自動控制的繼電接觸電氣原理圖如圖7.19a所示，PLC控制的輸入輸出配置接線如圖7.19b所示，梯形圖如圖7.19c所示。PLC控制工作過程如下所述。啟動時，按下SB1，X400接通Y430線圈并自保，使接觸器KM1吸合，電動機啟動至穩定運行。與此同時Y430常閉觸點切斷Y431線圈通路，接觸器KM2不能合上，起到電氣互鎖的作用。制動時，按下SB2，由于X401的常閉和常開觸點的作用，分別使Y430線圈回路斷開，KM1失電釋放，Y431線圈接通并自保，KM2得電吸合，經橋式整流的電流從電動機的一相繞組流入，經另一相流出，對電動機實現能耗制動。在Y431線圈接通其常開觸點閉合的同時，計時器T450開始計時，當計時時間到K時（(K值由用戶設定)，T450常閉觸點斷開Y431線圈通路，KM2失電釋放，電動機轉速很快降至零。圖中電位器供調節制動電流的大小用。當電機過載時，熱繼電器FR常開觸點閉合，X402常閉觸點切斷Y430線圈通路，KM1失電釋放，切斷電動機交流供電電源，電動機得到保護。圖7.19 帶變壓器的橋式整流能耗制動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖7.3.11 串電阻降壓啟動和反接制動自動控制這種繼電接觸控制線路如圖7.20a所示，PLC控制的輸入輸出接線如圖7.20b所示，梯形圖如圖7.20c所示。圖中KSl是與主電動機同軸的速度繼電器。控制工作過程如下：啟動時，按下啟動按鈕SB1，X400常開觸點閉合，Y430線圈接通并自鎖，KM1線圈接通，主觸頭吸合，電動機串入限流電阻R開始啟動，同時Y430的兩對常開觸點閉合。當電動機轉速上升到某一定值時(此值為速度繼電器KS1的整定值，可調節，如調至100rmin時動作)，KS1的常開觸點閉合，X402常開觸點閉合，M100線圈接通并自鎖M100的一對常開觸點接通Y432的線圈，KM3線圈有電，主觸頭吸合，短路啟動電阻，電機轉速上升至給定值時投入穩定運行。制動時，按下停機按鈕SB2，X401常閉觸點斷開Y430線圈，使KM1失電釋放，而Y430的常閉觸點接通Y431線圈，制動用的接觸器KM2有電吸合，對調兩相電源的相序，電動機處于反接制動狀態。與此同時，Y430的常開觸點斷開Y432的線圈， KM3失電釋放，串入電阻R限制制動電流。當電動機轉速迅速下降至某一定值（比如100rmin）時，KS1常開觸點斷開，X402常開觸點斷開M100的線圈，M100的常開觸點斷開Y431線圈，KM2失電釋放，電動機很快停下來。過載時，熱繼電器FR常開觸點閉合，X403的兩對常閉觸點斷開Y430和Ml00的線圈，從而使KM1或KM2失電釋放，起到過載保護作用。圖7.20 串電阻降壓啟動和反接制動的自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖7312 雙速電動機的變速控制這種繼電接觸控制線路如圖7.21a所示，PLC控制的輸入輸出接線如圖7.21b所示，梯形圖如圖7.2lc所示。工作過程如下：低速運行時，按下低速按鈕SB1，輸入繼電器X40l的常開觸點閉合，Y430的線圈接通，其自鎖觸點閉合，連鎖觸點斷開，接觸器KM1得電吸合，電動機定子繞組做三角形連接，電動機低速運行。當要轉為高速運行時，則按下高速啟動按鈕SB2，X402常閉觸點斷開Y430線圈，KM1失電釋放，與此同時，Xx402常開觸點閉合，與X400、X404、Y430的常閉觸點，接通Y431的線圈，KM2得電吸合，Y431常開觸點的閉合使Y432線圈接通，Y432的另一對常開觸點閉合，使Y431和Y432自鎖，Kb43也得電吸合，于是電動機定子繞組連接成雙星形，此時電動機