第十章PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用2013

第十章PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)Y/△啟動(dòng)控制

問題的提出：

由電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)可知，三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電流較大，一般是額定電流的（5～7）倍。故對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用降壓起動(dòng)方式，Y/△降壓起動(dòng)是常用的方法之一。

起動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組的接線換成三角形，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行狀態(tài)。圖1（a），（b）為繼電器—接觸器實(shí)現(xiàn)的Y/△降壓控制電路。

異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)控制電路它是根據(jù)起動(dòng)過程中的時(shí)間變化，利用時(shí)間繼電器來控制Y/△的換接的。由（a）圖知，工作時(shí)，首先合上閘刀開關(guān)QS，當(dāng)接觸器KM1及KM3接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)Y形起動(dòng)。當(dāng)接觸器KM1及KM2接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)△形運(yùn)行。圖（b）為控制電路，其工作過程分析如下:線路中KM2和KM3的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成電氣互鎖，保證電動(dòng)機(jī)繞組只能接成一種形式，即Y形或△形，以防止同時(shí)連接成Y形及△形而造成電源短路。二、硬件配置

本模塊所需的硬件及輸入/輸出端口分配如圖所示。由圖可見：本模塊除可編程控制器之外，還增添了部分器件，其中，SB1為停止按鈕，SB2為起動(dòng)按鈕，F(xiàn)R為熱繼電器的常開觸點(diǎn)，KM1為主電源接觸器，KM2為△形運(yùn)行接觸器，KM3為Y形起動(dòng)接觸器。

二、軟件設(shè)計(jì)工作過程分析如下：按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X0的常開觸點(diǎn)閉合，并通過主控觸點(diǎn)（M100常開觸點(diǎn)）自鎖，輸出繼電器Y1接通，接觸器KM3得電吸合，接著Y0接通，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)在Y形接線方式下起動(dòng)；同時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，延時(shí)8秒后T0動(dòng)作,使Y1斷開，Y1斷開后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y2接通，接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)在△形接線方式下運(yùn)行。0LDX01ORM1002ANIX13ANIX24MCN0M1007LDIT08ANIY29OUTY110LDY111ORY012OUTY013LDIY214OUTY0K8017LDIY118OUTY219MCRN021END

(b)指令表

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：搶答器實(shí)驗(yàn)（第10周）實(shí)驗(yàn)二：電機(jī)Y-△啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)（第11周）例1：送料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)控制要求：送料小車在限位開關(guān)X4處裝料，10s后裝料結(jié)束,開始右行，碰到x3后停下來卸料，15s后左行,碰到x4后又停下來裝料，不停地循環(huán)，直到按下停止按鈕X2，X0，X1分別用來起動(dòng)小車右行和左行。為使小車自動(dòng)停止，將X3，X4常閉觸點(diǎn)分別與Y0，Y1線圈串聯(lián)。為使小車自動(dòng)起動(dòng)，將控制裝、卸料延時(shí)的定時(shí)器T0和T1常開觸點(diǎn)，分別與手動(dòng)起動(dòng)右行和左行的X0、X1常開觸點(diǎn)并聯(lián)，用兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的X4，X3常開觸點(diǎn)分別接通裝料、卸料電磁閥和相應(yīng)的定時(shí)器，例2：兩處卸料的小車的自動(dòng)控制梯形圖設(shè)計(jì)控制要求：X4處裝料，X5，X3處輪流卸料；小車在一次工作循環(huán)中兩次右行都要碰到X5，第一次碰到X5停下來卸料，第二次碰到它時(shí)繼續(xù)前進(jìn)。NOTE：應(yīng)設(shè)置一個(gè)具有記憶功能的編程元件，以區(qū)分第一或第二次碰到X5設(shè)小車在起動(dòng)時(shí)是空車，按下左行起動(dòng)按鈕X1，小車開始左行，碰到左限位開關(guān)，X4常閉觸點(diǎn)為斷開（OFF），使Y1斷開，小車停止運(yùn)行。X4常開觸點(diǎn)接通（ON），使Y2，T0的線圈通電，開始裝料和延時(shí)，10s后T0常閉觸點(diǎn)閉合，Y0通電，小車右行；小車離開左限位開關(guān)X4后，X4變?yōu)镺FF狀態(tài)，Y2，T0失電，停止裝料，T0復(fù)位；右行和卸料過程基本相同；如果按停止按鈕X2，小車將停止運(yùn)行，系統(tǒng)停止工作。小車第一次碰到X5，碰到X3時(shí)都應(yīng)停止右行，將X5，X3常閉觸點(diǎn)與Y0線圈串聯(lián)；X5觸點(diǎn)并聯(lián)了中間環(huán)節(jié)M100的觸點(diǎn)，使X5停止右行的作用受到M100的約束，M100作記憶元件，只在小車第二次右行經(jīng)過X5時(shí)有用；利用起保停電路控制M100，其起動(dòng)條件是X5，停止條件是X3，（在虛線行程內(nèi)為1狀態(tài)）將X3，X5的觸點(diǎn)并聯(lián)后驅(qū)動(dòng)Y3，T1；調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)小車從X3開始左行，經(jīng)X5時(shí)M100也被置位，使小車下一次右行到X5時(shí)也無法停止運(yùn)行，則在M100起動(dòng)電路中串入Y1常閉觸點(diǎn)；還有，小車往返經(jīng)過X5時(shí)，雖不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，但出現(xiàn)短暫的卸料動(dòng)作，將Y1，Y0的常閉觸點(diǎn)與Y3線圈串聯(lián)；問題與思考系統(tǒng)在裝料和卸料時(shí)按停止按鈕不能使系統(tǒng)停止工作，如何解決該問題？梯形圖設(shè)計(jì)法：

1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2、繼電器電路圖設(shè)計(jì)法

1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在PLC發(fā)展初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)梯形圖，在一些典型電路基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和輔助觸點(diǎn)，才能得到一個(gè)較滿意的結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒有普遍的規(guī)律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，結(jié)果不是惟一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。用于較簡(jiǎn)單的梯形圖設(shè)計(jì)。2、根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法為了便于工廠電氣技術(shù)員和電工使用，采用梯形圖語言編程；當(dāng)用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)原來的繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖顯然是一條捷徑；老繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和驗(yàn)證，能完成系統(tǒng)控制要求，只要將繼電器控制電路圖譯成梯形圖，用軟元件代替硬元件。這種改造并沒改變系統(tǒng)原來的外部特性，（控制面板及上面的器件可不變）對(duì)操作工人來說，系統(tǒng)可靠性提高了，但操作習(xí)慣未變，減少硬件改造費(fèi)用及改造工作量?；痉椒ǎ簩LC看成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)中的控制箱，PLC外部接線描述的是該控制箱的外部接線，梯形圖是該控制箱的內(nèi)部“線路圖”，梯形圖中的X，Y元件是控制箱與外部世界聯(lián)系的“中間繼電器”，分析時(shí)，將梯形圖中X元件的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部輸入器件的觸點(diǎn)，Y元件的線圈想象成對(duì)應(yīng)的外部負(fù)載的線圈；外部負(fù)載的線圈除了受PLC控制外，可能還受外部觸點(diǎn)的控制。某臥式鏜床的繼電器控制電路圖；主軸電機(jī)是雙速異步電動(dòng)機(jī)，中間繼電器ZZJ、ZFJ控制主軸電機(jī)的起動(dòng)和停止，接觸器ZZC，ZFC控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，接觸器1DSC，2DSC和時(shí)間繼電器SJ控制主軸電機(jī)的變速，接觸器ZDC用來短接串在定子回路的制動(dòng)電阻。1JPK，2JPK和1ZPK，2ZPK是變速操縱盤上的限位開關(guān)，1HKK，2HKK是主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)移動(dòng)互鎖限位開關(guān)。M200，M201，T0分別對(duì)應(yīng)ZZJ，ZFJ，SJ。注意事項(xiàng)：（1）遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定；（2）適當(dāng)設(shè)置中間單元（3）盡量減少PLC的輸入輸出信號(hào)（4）異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部聯(lián)鎖電路（5）外部負(fù)載的額定電壓（R，S輸出模塊最高只能驅(qū)動(dòng)UN=220VAC的負(fù)載，若原系統(tǒng)KM線圈為380V，應(yīng)改用220V的。）作業(yè)2、用定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)25min的延時(shí)電路。M100X0X3M100X1Y0Y0Y1X1X2Y1Y0X2X0Y0在x0起動(dòng)右行左行第二次右行畫梯形圖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、三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路KM1、KM2分別為控制正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器，KM1、KM2的主觸點(diǎn)改變進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的三相電源相序，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。FR是手動(dòng)復(fù)位的熱繼電器，電機(jī)過熱時(shí)其常閉觸點(diǎn)斷開，使KM1、KM2線圈斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。梯形圖中，用兩個(gè)起保停電路來分別控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。Y0、Y1的常閉觸點(diǎn)分別與對(duì)方線圈串聯(lián)，保證它們