1、技能训练 三相异步电动机的PLC控制工程实际中的PLC控制系统总是比较复杂的，作为其中的基本环节，三相异步电动机的几种典型控制回路常见于PLC控制系统中。本模块详细讲述了几种三相异步电动机的PLC控制电路硬件结构及实用程序，并通过三相异步电动机星形三角形启动实训，让读者进一步掌握简单PLC控制系统的开发运用。第一部分 教学要求一、目的要求学习PLC在三相异步电动机控制电路中的运用情况通过示例，掌握PLC控制程序编制技巧了解常用PLC编程软件的基本运用，培养简单PLC控制系统的开发能力二、工具器材器材名称规格/型号数量器材名称规格/型号数量可编程控制器FX2N-48MR-00110台热过载继电器
2、JRS1-09-25-1A/380V10台编程计算机及软件可选用SW3D5-GPPW-E编程软件10台组合按钮LA19-3H10台编程适配电缆SC-0910根熔断器FU/RT185A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PL
3、C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X000SB1停止按钮X001SB2点动按钮X002SB3长动按钮输出继电器Y000KM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.操作要求在停止状态，按下点动按钮SB2，电机运转，松开SB2，电机停止；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；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
4、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
5、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3.编程元件的地址分配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编程元件I/O端子电路器件作 用输入继电器X000SB1停止按钮X001SB2正转启动按钮X002SB3反转启动按钮X003KM1正
6、转软互锁输入X004KM2反转软互锁输入输出继电器Y000KM1正转接触器线圈Y001KM2反转接触器线圈其他电器-FR过载保护4.操作要求在停止或反转状态，按SB2，电机正转；在停止或正转状态，按SB3，电机反转；按SB1，电机停转；KM1、KM2动断触点为电气互锁；KM1、KM2动合触点为软件互锁控制输入。5.简要说明 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
7、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
8、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2.梯形图及指令表程序图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。（a）梯形图程序 （b）指令表程序图9-6 三相异步电动机顺序启动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9-3所示。表9-3
9、 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X000SB1停止按钮X001SB2启动按钮X002FR1热继电器动断触点X003FR2热继电器动断触点输出继电器Y000KM1接触器线圈Y001KM2接触器线圈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元件编程地址K值作 用辅助继电器M0-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)T0100顺序时间设定（10s）4.操作要求在停止状态，按SB2，电机M1启动并保持运转，T0开始计时。计时时间到，启动电机M2。按SB1，两台电机同时停转。5.简
10、要说明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
11、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
12、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。 （a）PLC控制I/O接线图 （b）继电器接触器控制电路图9-7 星形-三角形启动控制电路接线图 在IO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
13、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编程元件I/O端子电路器件代号/规格作 用输入继电器X000SB1/LA19红（常开）停止按钮X001SB2/LA19绿（常开）启动按钮X002KM1（常开触点）KM1吸合自保X003KM3（常开触点）防止电动机出现三角形直接全压起动输出继电器Y000KM1 CJX2-1210/220V）主控接触器线圈Y001KM2 CJX2-1210/220V）“Y”形连接用接触器线圈Y002KM3 CJX2-1210/220V）“”形连接用接
14、触器线圈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编程元件编程地址K值作 用定时器 (100ms通用型)T050“Y”形连接时间设定（5s）T15消除电弧短路时间设定（）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9-8 Y/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。
15、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5 s，为星形起动所需的时间；定时器T1延时05 s，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
16、外电路只有KM1和KM3通电工作。2.指令表程序LD X001ANI X003LD X002AND Y000ORBANI X000OUT Y000ANI Y002OUT T0 K50LD Y000ANI T0ANI Y002OUT Y001LD T0OUT T1 K5LD T1OR Y002AND Y000ANI Y001OUT Y002END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： 先接主回路导线；再接控制回路导线；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
17、/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9-10 GPP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9-11 SC-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-S
18、C09-FX型编程电缆，外形如图9-12所示。图9-12 USB-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：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；5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；再秒后，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；按下停止按钮SB1，所有接触器线圈均断电，电机停转。12
