三相交流电机实验.doc
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1、1 可编程控制器(PLC)及其应用继电接触器控制系统长期在生产上得到广泛应用,但由于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高,并当生产工艺流程改变时需重新设计和改装控制线路,通用性和灵活性也就较差,因此日益满足不了现代化生产过程复杂多变的控制要求。而可编程控制器将继电接触器控制的优点与计算机技术相结合,用“软件编程”代替继电接触器控制的“硬件接线”。当系统功能需要改变时,只需变更少量外部接线,主要通过修改相应的控制程序即可。利用PLC代替普通继电器电路来实现Y/启动装置将更为方便和可靠,解决上述问题也更为容易。PLC(可编程序控制器)是一种以微电脑技术为核心的自动控制装置,具有优于其他控制器
2、件的许多功能,如:可靠性高,抗干扰能力强;控制程序可变,能实现柔性控制;控制和运算处理功能完善(模拟量输入P输出、PID 控制、算术运算等);网络和通信功能(配置网络适配器或通信卡能与网络或其他控制器通信)等。当交流异步电动机使用了PLC 控制,就能更好地实现逻辑控制、过程控制和数据通信,达到自动控制的新水平。2 系统设计的总体构架通过对系统的总体分析,该系统的设计实现过程分为两个步骤: (1)基层PLC实现对三相异步电动机起动换接的控制。 (2)基于组态王软件实现PLC与上位PC机之间的通信连接,实现上位机监控。上位监控层中的PC机运行组态软件,一方面可作为PLC下位机的监控和组态平台,另一
3、方面由于组态软件可完成整个系统的信息收集,对现场的运行状态进行浏览或控制。本系统的控制平台分为两层:PLC控制层、上位机监控层。3 基于PLC实现电机Y/换接起动本设计采用西门子S7-200 PLC实现对三相异步电动机电动机的起动换接控制。三相交流异步电动机Y/换接起动的控制原理如图1所示。可以看到,基于时间继电器的控制线路中用到了繁琐的控制器、接触器等元件,使系统复杂而不稳定。图1电动机Y/换接起动的控制线路PLC就是为了替代繁琐的继电器、接触器控制系统而产生的。替代后,控制原理如图2所示,线路得到了简化,稳定性得到提高,在工业自动化领域得到越来越多的应用。图2 基于PLC的电动机Y/换接起
4、动的控制线路按照图2控制原理接线。图中KM1、KM3主触点闭合时,电动机星形连接;KM1、KM2主触点闭合时,电动机三角形连接。如图3所示,要求启动按钮SS,I0.0的动合触点闭合,M0.3线圈得电,M0.3的动合触点闭合,Q0.1线圈得电,即接触器KM1的线圈得电,1秒后Q0.3线圈得电,即接触器KM3的线圈得电,电动机作星形连接启动;同时定时器T37得电,当启动时间累计达6秒时,T37 的动断触点断开,Q0.3失电,接触器KM3断电,触头释放,于此同时T37的动合触点闭合,T38得电,经0.5秒后,T38动合触点闭合,Q0.2线圈得电,电动机接成三角形,启动完毕。定时器T1的作用使KM3断
5、开0.5秒后KM2才得电,避免电源短路。按停止按钮ST,I0.1的动断触点断开,M0.3、T37失电;M0.3、T37的动合触点断开,Q0.1、Q0.3失电。KM1、KM3断电,电动机作自由停车运行。当电动机过载时,I0.2的动断触点断开,Q0.1、Q0.3失电,电动机也停车。按一下按钮FR,可模拟过载。图3 PLC接线图PLC线路连接的输入和输出点地址的分配如表1所示。接PLC连接图时应当按照对应关系完成连接,以使控制和监控按预定进行。编号地址说明功能输入地址表1I0.0SS按钮输入启动电动机2I0.1ST按钮输入停止电动机3I0.2FR按钮输入过载保护输出地址表1Q0.1接入KM1接触器供
6、电动机电源2Q0.2接入KM2接触器三角形启动3Q0.3接入KM3接触器星形启动表1 输入和输出点分配表根据以上控制要求,编写梯形图如下。梯形图共分为7个部分,通过逻辑运算和自动计时,对启动过程进行控制。第一步,如图4所示,启动按钮SS(即动合开关I0.0闭合),M0.3、Q0.1线圈得电,则动合开关M0.3闭合,进入计时启动环节。图4 启动运行的梯形图 第二步,如图5所示,动合开关M0.3闭合,T37、T33启动计时,分别计时6秒和1秒,使动合开关T33首先动作。图5 启动计时的梯形图第三步,如图6所示,计时1秒后,动合开关T33闭合,Q0.3线圈得电,即此时KM1、KM3都处于闭合状态,此
7、时接线方式为星形,进入星形启动阶段。星形接线状态运行5秒后,T37计时完成,动断开关T37断开,Q0.3线圈失电,即KM3断开,星形连接解除。图6 启动运行的梯形图第四步,如图7所示,星形连接解除同时,动合开关T37闭合,延时0.5秒进入三角形接线状态。延时0.5秒后平稳换接,防止电路电流变化剧烈产生电火花。图7 延时500ms的梯形图第五步,如图8所示,延时0.5秒后动合开关T34闭合,线圈Q0.2得电,即此时KM1、KM2都处于闭合状态,开始换接三角形连接。图8 启动运行的梯形图第六步,如图9所示,动合开关M0.1闭合后,线圈M0.3失电,KM1断开,电路失电,完成停机过程。图9 启动运行
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