馬曉鵬

【摘 要】 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，PLC被廣泛應(yīng)用于電動機控制中。與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，PLC在電動機控制中的應(yīng)用，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優(yōu)點，本文主要對PLC在電動機控制中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 PLC；電動機；應(yīng)用

一、前言

隨著工業(yè)自動化進(jìn)程的加快，人工智能化控制將人力解脫出來，使得工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了全機械化的自動作業(yè)，工業(yè)財富的增長也不再主要依靠人體勞動。近年來，PLC迅猛發(fā)展起來，逐漸替代了傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)，為工業(yè)自動化控制加上了智能鎖。應(yīng)用PLC可以實現(xiàn)對電動機的控制，可以將故障損害轉(zhuǎn)移至容易修復(fù)的開關(guān)上，并通過報警系統(tǒng)迅速指導(dǎo)維修人員對故障進(jìn)行定位和修復(fù)。因此，PLC應(yīng)用于電動機控制將大大減少電動機的二次損害，并可將誤操作損害對電動機的影響降到最低。

二、PLC的工作原理

PLC工作時，使用者編寫的程序中眾多指令均是按照時間輪回進(jìn)行控制的，由于PLC內(nèi)部的CPU運算處理速度較高，這就使得PLC外部控制操作表面上看起來是同時進(jìn)行的。分時操作的過程實際上是CPU對程序的掃描，掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址遞增的順序逐條掃描用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。這種往復(fù)的掃描操作可以完成PLC對所有控制設(shè)備的控制功能，當(dāng)線路或控制設(shè)備出現(xiàn)問題時，CPU就會發(fā)出指令，將核心設(shè)備電源切斷，并點亮警示燈，這樣一來，工廠內(nèi)的核心設(shè)備就會自動得到保護(hù)，從而大大減少線路短路對設(shè)備的損害。

三、PLC在電動機控制中的應(yīng)用

1、PLC在對三相異步電動機控制中的應(yīng)用

可編程序控制器作為一種通用的工業(yè)控制器，它可用于所有的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前國內(nèi)外已經(jīng)廣泛地將PLC應(yīng)用到機械、汽車、石油、化工、交通、電力等各個領(lǐng)域，并且取得了相當(dāng)可觀的技術(shù)經(jīng)濟效益。PLC控制技術(shù)，已經(jīng)躍居為工業(yè)自動化領(lǐng)域三大支柱之首。

PLC的編程語言很多，它對電動機控制系統(tǒng)的邏輯思路與傳統(tǒng)的電器控制邏輯基本相同，用戶可根據(jù)實際情況和計算機的配置來選擇程序編寫語言。目前普遍被廣大用戶所應(yīng)用的編程語言有梯形圖、指令表和功能圖三種，而最常用的也更容易被理解接納的是梯形圖語言。因為它的設(shè)計思路與繼電接觸器設(shè)計思路基本一致，它沿用了繼電器的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實質(zhì)上是存儲器中的每一觸發(fā)器，稱為“軟繼電器”，相應(yīng)某位觸發(fā)器為“1”狀態(tài)，表示該繼電器線圈通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。針對以上對電機的控制要求，主要可以對PLC的接線圖、梯形圖進(jìn)行設(shè)計來替代傳統(tǒng)繼電接觸器的控制，從而促進(jìn)PLC在電動機控制中的應(yīng)用。

2、PLC控制多臺電動機分時啟動控制中的應(yīng)用

一般交流籠型異步電動機多采用直接啟動方式，這種啟動方式所需電器設(shè)備少，控制線路簡單，但是當(dāng)多臺中小型電動機同時啟動時，會因為電動機總?cè)萘枯^大而導(dǎo)致電源變壓器輸出電壓大幅度下降，這不僅使電動機本身的啟動轉(zhuǎn)矩減小，而且會影響同一線路上其他負(fù)載的正常工作。一般中小型籠型異步電動機的啟動電流Ist是它額定電流IN的4～7倍。實際工程中，有很多情況下是多臺小型電動機同時啟動的，當(dāng)多臺同時啟動時，啟動電流會在短時間內(nèi)很大，能直接拉低變壓器輸出電壓。要解決同時啟動時電流過大的問題，往往采用電動機分時啟動的辦法，但傳統(tǒng)的繼電器分時啟動的輔助控制電路需要多個時間繼電器，不僅電路復(fù)雜、接線麻煩，而且運行過程中容易出問題。針對控制電路出現(xiàn)的問題對其進(jìn)行控制電路工作過程及保護(hù)措施分析：

（1）電動機M1啟動：合上電源開關(guān)，按下啟動按鈕SB2，輸入繼電器X1閉合，PLC內(nèi)部輔助繼電器M0線圈得電并自鎖，定時器TO與輸出繼電器Y0線圈得電，T0計時開始，接觸器KMl得電，主觸電吸合，電動機M1開始啟動運行。

（2）電動機M2啟動：延時10s后，定時器T0常開觸點閉合，定時器Tl與輸出繼電器Y1線圈得電，T1計時開始，接觸器KM2得電，主觸電吸合，電動機M2開始啟動運行。

（3）電動機M3啟動：又延時10s后，定時器Tl常開觸點閉合，定時器T2與輸出繼電器Y2線圈得電，T2計時開始，接觸器KM3得電，主觸電吸合，電動機M3開始啟運行。

（4）電動機M4啟動：T2延時10s后，定時器T2常開觸點閉合，輸出繼電器Y3線圈得電，接觸器KM4得電，主觸電吸合，電動機M4開始啟動運行。至此，四臺電動機分時啟動完畢。

（5）電動機停止運行：如要電動機停止運行，則按下停止按鈕SB1，輸入繼電器X0常閉觸點斷開，輔助繼電器M0線圈失電，自鎖觸點斷開。定時器T0、Tl、T2線圈迅速相繼失電，其常開觸點全斷開，輸出繼電器YO、Yl、Y2、Y3線圈失電，電動機Ml、M2、M3、M4全部停止運行。

3、PLC在對步進(jìn)電動機控制中的應(yīng)用

（1）控制坐標(biāo)系的建立

確立坐標(biāo)系是PLC對步進(jìn)電機的控制的前提，可以設(shè)為相對和絕對坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的設(shè)置在DM6629字中，脈沖輸出0對應(yīng)00-03位，04-07位對應(yīng)脈沖輸出1。設(shè)置為0時，為相對坐標(biāo)系；設(shè)置為1時，為絕對坐標(biāo)系。

（2）控制系統(tǒng)組成

步進(jìn)電動機主要采用DM5654A型兩相混合式，控制器采用S7-200CPU224，功率驅(qū)動器采用DMD402，晶體管輸出類型。S7-200CPU224PLC的指令功能強，可靠性高，指令豐富，內(nèi)置有高速計數(shù)器、RS485通信、高速輸出、MPI通信協(xié)議等功能，晶體管輸出類型有兩路20kHz的高速脈沖輸出，可以使步進(jìn)電動機得到有效控制。輸入信號的脈沖頻率決定步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速，并與頻率同步，要有效控制其轉(zhuǎn)速，改變脈沖信號的頻率即可。利用CPU224的PTO功能生成指定脈沖數(shù)目的方波脈沖序列。脈沖數(shù)、脈沖寬度或周期裝入相應(yīng)的控制寄存器。改變脈沖周期，就可改變控制頻率，以改變步進(jìn)電動機的速度：改變脈沖數(shù)量，就可改變步進(jìn)電動機旋轉(zhuǎn)的角位移。方向信號由Q0.1輸出，脈沖信號由Q0.0的輸出脈沖。

四、PLC工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢

1、PLC的運算能力將逐步提升，以高速度及大容量為目標(biāo)，不斷邁進(jìn)

PLC在數(shù)據(jù)交換方面會有所發(fā)展，其能力及需求得到提高。同時隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微型高速存儲設(shè)備容量逐步提高，價格逐步降低，安全性、可靠性增強是未來發(fā)展的必然方向。PLC控制系統(tǒng)在存儲設(shè)備中已經(jīng)有所應(yīng)用，不遠(yuǎn)的將來，應(yīng)用及普及將得以實現(xiàn)。

2、PLC將實現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)計、功能的多樣化發(fā)展

為更好地適應(yīng)市場需求，PLC種類也得到豐富，主要以中小型為主。隨著市場需求的變化，為爭取市場主動地位，提升市場競爭力，PLC種類會更全面，其種類主要以超大型及超小型為主，以滿足市場的不同需求。

3、PLC編程語言將會向多樣化和高級化方向發(fā)展

現(xiàn)階段，中小型PLC編程語言主要以梯形圖語言為主，但也有更多新的編程語言逐步被開發(fā)，出現(xiàn)了較為高級的PLC編程語言，主要表現(xiàn)為BASIC及C語言。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文主要對PLC在電動機控制中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴展，其應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機械的自動控制，擴展到過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)等。同時從根本上解決了純硬件控制設(shè)備在通用性、可靠性方面的缺陷，并以其功能強、體積小、使用方便、可靠性高等優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，使它迅速成為工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛、具有發(fā)展前途的控制設(shè)備，在工業(yè)自動化控制機械設(shè)備中的地位是無可取代的。

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