摘 "要：近年來，雙速電機(jī)的使用逐漸加深，為提高雙速電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，技術(shù)人員充分融合PLC技術(shù)，對控制電路進(jìn)行改造，保障雙速電機(jī)的安全運(yùn)行。該文將以PLC技術(shù)下雙速電機(jī)運(yùn)行控制電路的改造為研究課題，展開論述雙速電機(jī)的運(yùn)行原理與電路改造過程。同時(shí)，不斷總結(jié)雙速電機(jī)控制電路的改造經(jīng)驗(yàn)，完善繼電控制系統(tǒng)，發(fā)揮系統(tǒng)功能，促進(jìn)該領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電路改造；PLC技術(shù)；雙速電機(jī)；控制系統(tǒng)；運(yùn)行原理

中圖分類號：TP273 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2024）20-0130-04

Abstract： In recent years， the use of the two-speed motor is gradually deepening. In order to improve the stability of the two-speed motor， technicians fully integrate the PLC technology to transform the control circuit to ensure the safe operation of the two-speed motor. This paper will take the transformation of the operation control circuit of the two-speed motor under the PLC technology as the research subject， and discuss the operation principle and circuit transformation process of the two-speed motor. At the same time， constantly summarize the transformation experience of the two-speed motor control circuit， improve the relay control system， give full play to the system function， and promote the sustainable development in this field.

Keywords： circuit modification; PLC technology; two-speed motor; control system; operation principle

工業(yè)生產(chǎn)需要先進(jìn)的繼電控制系統(tǒng)，對電氣線路進(jìn)行優(yōu)化，滿足生產(chǎn)器械的電力使用需求。基于PLC的雙速電機(jī)控制能力加強(qiáng)，對器件進(jìn)行穩(wěn)定控制，所需能耗較少，控制效果極佳，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。PLC技術(shù)充分融合計(jì)算機(jī)與數(shù)字技術(shù)，編碼控制器得到廣泛應(yīng)用，有效代替繼電器使用，為雙速電機(jī)的電路改造提供技術(shù)支撐。

1 "PLC技術(shù)下雙速電機(jī)的運(yùn)行原理

雙速電機(jī)是以轉(zhuǎn)子的形式運(yùn)行，電機(jī)設(shè)備中具有定子，通過繞線的形式連接。定子繞組為三角形，這種形式極大地提高雙速電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。雙速電機(jī)低速運(yùn)行中，電機(jī)內(nèi)部的定子繞組以特定方式連接，PLC可編碼控制器有效保障電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，提高電機(jī)運(yùn)動的穩(wěn)定性。另外，雙速電機(jī)的繼電器電路中，信號采集裝置與傳感器是其重要組成部分，控制器對采集的信號進(jìn)行處理，不斷擴(kuò)大配電機(jī)自動化技術(shù)的運(yùn)用范圍，提高復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用。雙速電機(jī)的控制能力不斷加強(qiáng)，電子技術(shù)內(nèi)容增多，配電繼電保護(hù)裝置發(fā)揮效果。雙速電機(jī)的運(yùn)行與行業(yè)需求相關(guān)，一般電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度有2種特定轉(zhuǎn)速。根據(jù)設(shè)備應(yīng)用的領(lǐng)域，轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速存在差異。2種不同的額定轉(zhuǎn)速是通過繞線連接形式不同而實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)效果較強(qiáng)，滿足新時(shí)代雙速電機(jī)的使用需求。

2 "PLC技術(shù)下雙速電機(jī)運(yùn)行控制電路的改造設(shè)計(jì)

2.1 "聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

為滿足新時(shí)代雙速電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求，聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。①設(shè)計(jì)人員在傳統(tǒng)雙速電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，采用邏輯編程加強(qiáng)開關(guān)量的控制。開關(guān)量邏輯控制是PLC技術(shù)的重要內(nèi)容，能夠有效發(fā)揮控制優(yōu)勢，提高電機(jī)的控制水平。例如，設(shè)計(jì)人員以三菱產(chǎn)品為研究對象，選擇PLC技術(shù)支持下的控制器，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行邏輯編碼的輸入與輸出，生成大量的應(yīng)用方案，以供設(shè)計(jì)人員選擇。結(jié)合應(yīng)用需求，科學(xué)選擇應(yīng)用方案，保證雙速電機(jī)運(yùn)行控制的效果。②基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員不斷拓寬應(yīng)用模塊，合理采用模塊功能，加強(qiáng)端口設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與端口的有效通信。其中，USB端口設(shè)計(jì)較為常見，能夠?qū)崿F(xiàn)雙速電機(jī)與其他設(shè)備的有效連接。并在梯形圖功能模塊的支持下，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)文本語言的編程。服務(wù)端口的設(shè)計(jì)與雙速電機(jī)控制相適應(yīng)，易于設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)控制電路的聯(lián)網(wǎng)能力提升。③設(shè)計(jì)人員結(jié)合PLC技術(shù)對雙速電機(jī)控制系統(tǒng)的輸入與輸出接口進(jìn)行改造，不斷提高電路控制水平。例如，設(shè)計(jì)人員選定雙速電機(jī)的設(shè)備型號，以代號的形式進(jìn)行研究。根據(jù)控制電路的運(yùn)行原理，改進(jìn)電路接線圖，發(fā)揮雙速電機(jī)控制的優(yōu)勢。并設(shè)置不同速度的按鈕與接觸器，將其以輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)編號的形式記錄，實(shí)現(xiàn)電路的改造設(shè)計(jì)，提高雙速電機(jī)的應(yīng)用能力。其中x000、x001、x002、x003是以并聯(lián)的形式接入，x004作為熱繼電器包含3種設(shè)備，并以串聯(lián)的形式接入。而rm1、rm2、rm3則是以并聯(lián)的形式接入，在PLC技術(shù)支持下雙速電機(jī)控制電路的接線設(shè)計(jì)合理，網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定，助力工業(yè)生產(chǎn)。

2.2 "軟件設(shè)計(jì)

雙速電機(jī)控制電路改造設(shè)計(jì)中，軟件是重要組成部分，在發(fā)揮電機(jī)功能，提高設(shè)備生產(chǎn)能力上起到關(guān)鍵作用。①電路改造設(shè)計(jì)者結(jié)合雙速電機(jī)的實(shí)際運(yùn)用，科學(xué)設(shè)計(jì)配套軟件，完善軟件功能，實(shí)現(xiàn)雙速電機(jī)的運(yùn)用。例如，汽車行業(yè)中需要使用雙速電機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)[1]。設(shè)計(jì)人員利用PLC技術(shù)繪制控制梯形圖，并對圖形內(nèi)容進(jìn)行編程，完善軟件的使用功能，促進(jìn)應(yīng)用軟件的有效發(fā)展。其中，軟件設(shè)計(jì)人員為發(fā)揮系統(tǒng)仿真與檢查功能，對梯形圖程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過輸入語法邏輯進(jìn)行科學(xué)控制，設(shè)計(jì)人員對語法邏輯信息進(jìn)行檢查，檢查無誤后利用USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)控制電路的軟件設(shè)計(jì)。②軟件功能的實(shí)現(xiàn)需要信息有效傳遞，設(shè)計(jì)人員全面檢測，保障主站信息與從站信息的傳遞，提高功能模塊的信息交流。雙速電機(jī)的遠(yuǎn)程控制主機(jī)需要穩(wěn)定的電壓與電流互感器作支撐，設(shè)計(jì)人員采用可編程邏輯控制系統(tǒng)，全面分析系統(tǒng)功能。軟件的安全性與可靠性得到有效提升，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全面發(fā)展，保障軟件平臺的作用。例如，軟件設(shè)計(jì)人員采用DP總線控制信息交互，不斷發(fā)揮功能模塊的信息交互作用，促進(jìn)總線站點(diǎn)信息交流的穩(wěn)定性。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，對功能模塊進(jìn)行完善，保證軟件優(yōu)化雙速電機(jī)電路的控制。③測試人員對電路軟件程序的功能進(jìn)行檢測，使用低壓電流互感器，科學(xué)檢測可編程邏輯控制系統(tǒng)的功能。根據(jù)控制電路中電壓與電流的反饋信息，了解系統(tǒng)具體功能，促進(jìn)軟件功能的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)便捷化服務(wù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員樹立發(fā)展性思維，對軟件功能持續(xù)優(yōu)化，提高雙速電機(jī)控制電路的改造質(zhì)量，促進(jìn)PLC電路改造技術(shù)的發(fā)展。

2.3 "框架設(shè)計(jì)

框架設(shè)計(jì)是雙速電機(jī)控制電路改造的基礎(chǔ)工程，設(shè)計(jì)人員從整體角度出發(fā)，采用分層設(shè)計(jì)的方法，實(shí)現(xiàn)電路的改造設(shè)計(jì)，提高電機(jī)的控制水平。①設(shè)計(jì)人員深入分析控制電路的圖紙，對圖紙中設(shè)計(jì)的單元進(jìn)行了解，按照集成化要求，改造基礎(chǔ)框架，提高電路的控制水平。例如，檢測人員對電路的各單元進(jìn)行檢測，持續(xù)優(yōu)化信號鏈接通道，優(yōu)化通道的交互單元，促進(jìn)傳感單位的應(yīng)用與發(fā)展。按照控制電路框架設(shè)計(jì)的內(nèi)容，準(zhǔn)備全部材料，按照安裝流程進(jìn)行電路改造，發(fā)揮雙速電機(jī)的控制能力。②基礎(chǔ)材料準(zhǔn)備完成后，設(shè)計(jì)人員將電路、傳感檢測裝置與調(diào)控單元進(jìn)行合理安裝。同時(shí)，充分發(fā)揮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的固定作用，保證控制電路元件穩(wěn)定，保證電路功能的穩(wěn)定發(fā)揮。例如，合理安裝終端主板，在主板的監(jiān)測下，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效果增強(qiáng)，終端數(shù)據(jù)的顯示功能得到完善。設(shè)計(jì)人員采用分合閘的形式進(jìn)行控制，有效加強(qiáng)控制電路的終端控制水平。自動化監(jiān)測終端在額定電壓下，保證直流電壓效果顯著，在實(shí)際需求中不斷設(shè)計(jì)，促進(jìn)終端系統(tǒng)的功能發(fā)揮[2]。③雙速電機(jī)控制電路中，DO、DI兩線路是框架結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員對其進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。例如，調(diào)整電壓值，將兩線路的電壓設(shè)置為24 V，維持人機(jī)交互的功能。設(shè)計(jì)人員對雙速電機(jī)控制電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造的科學(xué)性。系統(tǒng)的電路檢驗(yàn)后，檢驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)電路終端數(shù)據(jù)結(jié)果較為精準(zhǔn)，滿足智能化無線控制的需求，電路控制水平得到顯著增強(qiáng)。

2.4 "電路保護(hù)

PLC技術(shù)為雙速電機(jī)控制電路充分賦能，電路改造為維持雙速電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性提供支撐。①電路改造設(shè)計(jì)人員明確雙速電機(jī)控制電路改造的目的，保護(hù)電路運(yùn)行安全。并從電路故障角度出發(fā)，對電路短路、失壓、欠壓和過載等問題給予解決，提高電路運(yùn)行的安全性。例如，設(shè)計(jì)人員在控制電路中安裝熔斷器，對線路進(jìn)行安全保護(hù)，提高短路保護(hù)的質(zhì)量。一般將熔斷器安裝在指定位置，定期檢驗(yàn)，保護(hù)電路安全。電路檢測人員對主電路與控制電路的安全性進(jìn)行檢測，精準(zhǔn)識別短路問題，采取相應(yīng)的解決措施，實(shí)現(xiàn)電路安全保護(hù)。②動斷輔助觸點(diǎn)的設(shè)置能夠有效降低短路帶來的危害，對控制電路具有較強(qiáng)的保護(hù)效果。例如，設(shè)計(jì)人員采用km1、km2觸點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，將其連接在線圈回路中，有效發(fā)揮線圈的作用。主觸點(diǎn)的選擇是雙速電機(jī)控制電路改造設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)人員不斷閉合電源開關(guān)，對短路信息產(chǎn)生了解，明確觸點(diǎn)的安裝位置，保護(hù)雙速電機(jī)控制電路安全。③除了短路保護(hù)，設(shè)計(jì)人員針對欠壓與失壓問題進(jìn)行研究，制定科學(xué)的電路改造設(shè)計(jì)方案，有效發(fā)揮PLC技術(shù)優(yōu)勢，保障工作人員生命安全。例如，設(shè)計(jì)人員根據(jù)雙速電機(jī)控制電路的額定電壓，使用接觸器控制觸點(diǎn)的開關(guān)。電機(jī)一旦停止運(yùn)行，線圈的電源會立即恢復(fù)正常[3]。在此過程中，檢測人員對此過程電壓的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。PLC技術(shù)的運(yùn)用有效解決電壓實(shí)時(shí)記錄的難點(diǎn)，為技術(shù)人員判斷電路失壓、欠壓提供技術(shù)保障。在了解電路電壓異常后，設(shè)計(jì)人員對線圈接觸器的安裝進(jìn)行優(yōu)化，提高電路保護(hù)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)雙速電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 "繼電器設(shè)計(jì)

通電延時(shí)時(shí)間繼電器為雙速電機(jī)控制電路改造提供方向，加強(qiáng)繼電器設(shè)計(jì)優(yōu)化有利于滿足提高電路安全性，促進(jìn)雙速電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。①設(shè)計(jì)人員對電源開關(guān)進(jìn)行研究，合理控制啟動按鈕，保證觸點(diǎn)有效閉合，對線圈的電壓與電流信息進(jìn)行檢測，為繼電器設(shè)計(jì)提供理論支撐。例如，設(shè)計(jì)人員對主電路信息進(jìn)行分析，保證三端接通電源，電動機(jī)的連接形式滿足設(shè)計(jì)要求。檢測發(fā)現(xiàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到60 r/s，線圈內(nèi)電路電壓沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)計(jì)人員采用通電延時(shí)時(shí)間繼電器進(jìn)行保護(hù)，有效提高線圈內(nèi)電壓的使用，保證線圈電壓滿足設(shè)計(jì)要求，雙速電機(jī)控制電路的運(yùn)行質(zhì)量得到提升。②設(shè)計(jì)人員通過斷電，對時(shí)間進(jìn)行分析，有效發(fā)揮延時(shí)通電的作用，將動觸點(diǎn)斷開，加強(qiáng)繼電器的安裝設(shè)計(jì)。例如，雙速電機(jī)在斷電后，線圈失電。檢測人員使用專業(yè)儀器對km1位置進(jìn)行檢測，該線圈位置沒有電流，斷電效果良好。斷電完成后，技術(shù)人員將電動機(jī)三端進(jìn)行有效連接，維持電動機(jī)線圈電壓的穩(wěn)定。電動機(jī)以星形的形式連接在一起，為設(shè)計(jì)人員調(diào)控提供保障。另外，如表1所示，設(shè)計(jì)人員根據(jù)輸入設(shè)備的型號，有效測試設(shè)備功能，并對繼電器IO點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以此確定繼電器信息，保證繼電器設(shè)計(jì)的科學(xué)性[4]。③繼電器安裝完成后，技術(shù)人員運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行控制，滿足多設(shè)備對雙速電機(jī)的使用需求。例如，三菱汽車行業(yè)，技術(shù)人員在雙速電機(jī)控制電路安裝延時(shí)時(shí)間繼電器，有效豐富生產(chǎn)手段，促進(jìn)電路的有效連接，形成良好的電路狀態(tài)，滿足行業(yè)生產(chǎn)需求。

表1 "輸入繼電器IO點(diǎn)數(shù)確定

3 "案例分析

3.1 "項(xiàng)目背景

某工廠的傳送帶系統(tǒng)使用雙速電機(jī)驅(qū)動，但由于控制電路老化，經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致生產(chǎn)流程中斷。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，工廠決定對雙速電機(jī)的控制電路進(jìn)行改造。

3.2 "問題識別與分析

在改造前，對原控制電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析，如下。

1）繼電器-接觸器控制系統(tǒng)：原系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方式，這種方式存在觸點(diǎn)易磨損、故障率高的問題。

2）操作復(fù)雜：調(diào)整電機(jī)速度需要手動更換接線，操作復(fù)雜且容易出錯(cuò)。

3）響應(yīng)速度慢：由于機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，系統(tǒng)的響應(yīng)速度不能滿足快速調(diào)整的要求。

4）缺乏智能監(jiān)控：沒有對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，導(dǎo)致故障排查困難。

3.3 "改造方案設(shè)計(jì)

基于上述問題，提出以下改造方案。

1）選用高性能PLC：使用現(xiàn)代的高性能PLC替換原有的繼電器控制系統(tǒng)。選擇具有高速運(yùn)算能力和豐富I/O端口的PLC。

2）輸入輸出端口配置：配置合理的輸入輸出端口，用于接收操作指令和輸出控制信號。此外，加入故障指示燈，以便快速發(fā)現(xiàn)和診斷問題。

3）編寫控制程序：使用PLC編程語言編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)雙速電機(jī)的自動控制邏輯。程序應(yīng)包括電機(jī)啟動、停止、高速/低速切換等功能模塊。

4）實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷：通過PLC的通信端口與上位機(jī)軟件連接，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷功能。

5）安全保護(hù)措施：加入過載保護(hù)、短路保護(hù)等安全功能，確保電機(jī)在異常情況下能迅速切斷電源并報(bào)警。

3.4 "實(shí)施與測試

按照改造方案進(jìn)行實(shí)施，如下。

1）安裝PLC及其附件，配置輸入輸出端口。

2）編寫并調(diào)試控制程序，確保程序邏輯正確無誤。

3）連接電機(jī)與PLC，進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測試，驗(yàn)證各項(xiàng)功能是否正常。

4）加入實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷功能，進(jìn)行長時(shí)間運(yùn)行測試。

經(jīng)過嚴(yán)格的測試和調(diào)整，改造后的雙速電機(jī)控制電路在穩(wěn)定性、可靠性、操作便捷性等方面都得到了顯著提高。實(shí)測結(jié)果表明，基于PLC技術(shù)的控制電路可以實(shí)現(xiàn)對雙速電機(jī)的快速、準(zhǔn)確地控制。

通過本次改造，工廠傳送帶系統(tǒng)的雙速電機(jī)控制電路得到了顯著優(yōu)化，提高了生產(chǎn)效率。未來，計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化控制程序，提高系統(tǒng)的智能化程度，并探索集成更多的先進(jìn)技術(shù)，以滿足工廠日益增長的生產(chǎn)需求。同時(shí)，本次改造也為其他類似控制系統(tǒng)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考。

4 "結(jié)論

綜上所述，本文通過對PLC技術(shù)下雙速電機(jī)的運(yùn)行原理進(jìn)行分析，詳細(xì)描述雙速電機(jī)的內(nèi)部組成與運(yùn)行方式，為雙速電機(jī)運(yùn)行控制電路的改造設(shè)計(jì)提供理論支撐。設(shè)計(jì)人員結(jié)合改造原理，對控制系統(tǒng)、軟件、硬件等設(shè)施進(jìn)行改造。并對改造后的雙速電機(jī)進(jìn)行測試，驗(yàn)證電機(jī)使用效果，為控制電路的后期優(yōu)化提供思路，促進(jìn)雙速電機(jī)的創(chuàng)新與發(fā)展。

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