李洪賢

摘 要 三相交流異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，在工業(yè)控制應(yīng)用范圍很廣。比如：自動裝卸料控制、工廠行車控制應(yīng)用、建筑工地塔吊轉(zhuǎn)動和吊運(yùn)貨物、機(jī)床主軸等都有應(yīng)用。而很多應(yīng)用正反轉(zhuǎn)控制的地方都是繼電器控制正反轉(zhuǎn)，沒有應(yīng)用PLC和變頻技術(shù)控制，存在控制穩(wěn)定性和可靠性較差等現(xiàn)象。本文根據(jù)繼電器控制存在的問題，改用PLC和變頻技術(shù)控制，不但穩(wěn)定性高還安全可靠還節(jié)能減耗。

關(guān)鍵詞 PLC 可靠性 穩(wěn)定性 變頻器控制 正反轉(zhuǎn)控制

中圖分類號：U264.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1設(shè)計(jì)思路

三相異步電動機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，具有機(jī)構(gòu)簡單，效率高，控制方便，運(yùn)行可靠，易于維修成本低的特點(diǎn)，幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三相異步電動機(jī)運(yùn)行的環(huán)境不同，所以造成其故障的發(fā)生也很頻繁，所以要正確合理的利用它。要合理的控制它。 本人設(shè)計(jì)的這個系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言——梯形圖，梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

變頻器控制，控制正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)有相應(yīng)的動作，高速80HZ、中速50HZ、低速30HZ;按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕后正轉(zhuǎn)80 HZ高速運(yùn)行，5S后中速50 HZ運(yùn)行，3S后30 HZ低速運(yùn)行，5S后皮帶輸送機(jī)停止，3S后皮帶輸送反轉(zhuǎn)30HZ低速運(yùn)行，5S后中速50HZ運(yùn)行，3S后高速80 HZ運(yùn)行本文將通過繼電控制和PLC、變頻器控制對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)，并進(jìn)行比較分析，達(dá)到更進(jìn)一步正反轉(zhuǎn)控制的了解！

2設(shè)計(jì)過程

2.1繼電器控制的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行

電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換原理實(shí)質(zhì)就是交換三相電源中任意兩相電源相序。

（1）電氣元器件選擇。繼電控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路所用電氣元器件如（略）。

（2）繼電控制組成：繼電控制分為三部分，即電源部分、主電路部分和控制電路部分。電源部分即三相四線制進(jìn)線，由一個空氣斷路器進(jìn)行通斷控制;主電路部分是通過熔斷器、熱繼電器以及接觸器等的主觸點(diǎn)完成電機(jī)的啟動和運(yùn)行的部分;控制電路部分是運(yùn)用按鈕開關(guān)、接觸器等的輔助觸點(diǎn)驅(qū)動接觸器等的線圈從而達(dá)到主觸點(diǎn)接通和斷開達(dá)到所需控制目的的電路部分。

（3）繼電控制主電路原理圖。

（4）工作原理：①按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1，電機(jī)正轉(zhuǎn);②按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2，電機(jī)反轉(zhuǎn);③按下停止按鈕SB3，電機(jī)停止運(yùn)行;④為防止短路，電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器不能同時(shí)吸合，故需設(shè)計(jì)正反轉(zhuǎn)接觸器互鎖;⑤熱繼電器工作后，電機(jī)停止運(yùn)行;⑥電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換只需要按下相對應(yīng)得按鈕，就能實(shí)現(xiàn)，而不需要按下停止后再切換，故需設(shè)計(jì)正反轉(zhuǎn)按鈕互鎖

（5）安全保護(hù)措施：①短路保護(hù)：本電路在主電路和控制電路中均設(shè)計(jì)有熔斷器對電路進(jìn)行短路保護(hù);②熱保護(hù)：在主電路中設(shè)計(jì)了熱繼電器對電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。

（6）繼電器控制存在的問題。在生產(chǎn)運(yùn)行中會有很多干擾和故障出現(xiàn)，為了工業(yè)生產(chǎn)順利地進(jìn)行、減少生產(chǎn)事故，有必要在電路中設(shè)置一定的保護(hù)環(huán)節(jié)。比如：短路保護(hù)主要通過熔斷器FU來實(shí)現(xiàn);過載保護(hù)主要通過熱繼電器FR來實(shí)現(xiàn)，在長時(shí)間過載運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)R的動斷觸點(diǎn)斷開，切斷控制電路，KM主觸點(diǎn)復(fù)位，切斷三相電源，停止運(yùn)行;而在欠壓或失壓情況下，主要是依靠接觸器KM本身的電磁機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 這些繼電器應(yīng)用越多，存在的接觸點(diǎn)就多，從而故障點(diǎn)也多。所以考慮采用PLC技術(shù)來控制。

3 PLC和變頻器控制的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行

3.1 PLC的特點(diǎn)

（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。①在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。而PLC用軟元件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。②所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間在電氣上隔離。③PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。④此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，還可以嵌入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)除PLC裝置外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。

（2）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。

（3）編程語言易學(xué)易用。

（4）系統(tǒng)操作簡單，維護(hù)方便，容易改造。

PLC外部接線圖（略）。

變頻器參數(shù)：

P79=3? ?P1=10? P2=0? ?P4=50HZ? ?P5=30HZ? ?P6=20HZ? ?P7=1S? ?P8=8S

系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果：

（1）硬件調(diào)試，接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否良好

（2）軟件調(diào)試，按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后把程序?qū)懭肟删幊唐鞯贸绦虼鎯^(qū)。

（3）運(yùn)行調(diào)試，在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試的基礎(chǔ)上，是PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況，看是否能夠正反轉(zhuǎn)控制。

（4）變頻器參數(shù)設(shè)置。繼電器控制機(jī)械觸點(diǎn)多，連線多，觸點(diǎn)開閉時(shí)存在機(jī)械磨損.電弧燒傷等現(xiàn)象，觸壽命短，所以可靠性和維護(hù)性差。Plc優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。配套齊全，功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，維護(hù)方便。體積小，重量輕能耗低。變頻器的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速效率高，屬于高效調(diào)速方式。機(jī)械特性較硬，變頻裝置萬一發(fā)生故障可以退出運(yùn)行，改由電網(wǎng)直接供電，泵或風(fēng)機(jī)仍可繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。

應(yīng)用plc控制系統(tǒng)之后，與繼電器系統(tǒng)相比較，可靠性更高，更安全可靠。減少了故障率，提高了生產(chǎn)效率。應(yīng)為PLC與變頻器控制系統(tǒng)的配用，啟動比較平滑，對電動機(jī)和電源沒有沖擊了，不但提高電機(jī)的應(yīng)用率，還做到了節(jié)能減排的功效，符合國家節(jié)能減排的政策。

4小結(jié)

實(shí)踐證明：基于PLC變頻器觸摸屏綜合利用自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有效體現(xiàn)了PLC、變頻器一體，變頻器稱為PLC的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能適應(yīng)可編程控制器在現(xiàn)代企業(yè)的應(yīng)用常常與變頻器、觸摸屏技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代電器控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要，是多學(xué)科知識點(diǎn)整合的一次成功嘗試，是教學(xué)內(nèi)容跟上機(jī)電行業(yè)新技術(shù)發(fā)展的步伐，對以后教學(xué)內(nèi)容整合改革有一定的指導(dǎo)意義。通過使用繼電控制和PLC控制兩種方法對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，總結(jié)如下：

（1）繼電控制接線繁瑣，容易出錯，查找故障也相對不夠直觀;（2）PLC接線簡單，編程簡單，容易調(diào)試，查找故障直觀;（3）變頻器參數(shù)設(shè)置;（4）對比傳統(tǒng)繼電器電路控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，大大減少了了工作量，提高了工作效率，同時(shí)減少了系統(tǒng)故障源，便于系統(tǒng)故障的排除，系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 樊占鎖，王兆宇.張?jiān)?西門子PLC變頻器觸摸屏綜合應(yīng)用[M].中國電力出版社，2012.

[2] 趙全利.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 伍召莉.電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練[M].勞動出版社.