PLC 在自耦變壓器啟動多臺電動機中的應用

殷興光,尹毅峰,沈 博

（1.陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西西安,710300；2.鄭州輕工業(yè)學院，河南鄭州,450002）

0 引言

異步電動機在啟動時的電流是額定電流的4-7 倍，為保護電機，延長其壽命，必須采取措施?，F(xiàn)在采用軟啟動器等啟動異步電動機雖然啟動效果好，但對待工業(yè)需要啟動多臺異步電動機時顯得投資太大、力不從心。利用PLC 程序代替電路的方法，使用一臺自耦變壓器啟動多臺異步電動機，節(jié)約了成本和占地面積，減少了維修的工作量。

圖1 自耦變壓器啟動多臺電動機的主電路圖Fig.1 Since the main circuit transformer start several motors.

1 PLC 控制系統(tǒng)硬件設計

1.1 主電路設計

用一臺自耦變壓器啟動多臺電動機的主電路圖如圖 1 所示。該電路由自動開關QF0、接觸器KM0、自耦變壓器T 以及接觸器KM01～KM0N組成，各臺電動機的額定電壓運行電路各自獨立。以電動機M1 為例，如電動機M1 正常全壓運行時，由QF1、KM1 和熱繼電器FR1 組成的回路供電。

1.2 控制電路設計

在PLC 控制回路的硬件設計中，要求實現(xiàn)硬件的聯(lián)鎖控制，以保證設備的安全。為了說明PLC 控制回路的設計方法，以電動機M1 的啟動為例，給出如圖2 所示的PLC 控制電路示意圖。圖2 所示中，SB1 為電動機M1 的啟動按鈕，SB2 為停止按鈕。在KM01 的線圈控制回路中串接KM02 ～KM0N 的常閉觸點，從硬件上保證當其它電動機啟動時，M1 不能啟動。串接KM1 的常閉觸點可保證M1 電動機在全壓運行時不會因誤操作而進入啟動狀態(tài)。啟動指示信號燈HL1 和工作指示信號燈HL2 與相應的主接觸器線圈并聯(lián)，同時工作同時停止，可節(jié)省輸出點數(shù)。控制自耦變壓器的接觸器KM0 則由KM01 ～KM0N 來控制。

圖2 PLC 控制電路示意圖Fig.2 PLC schematic diagram of control circuit

2 PLC 控制系統(tǒng)軟件設計

2.1 PLC 機型選擇及地址分配

控制系統(tǒng)總共需要8 個輸入點和8 個輸出點，具體各點對應輸入、輸出設備情況見表1。表1 中所列的8 個輸入設備、8 個輸出設備一定要和PLC 進行接線，輸入、輸出設備的質量尤為重要?？紤]到將來發(fā)展或有些輸入、輸出口會壞，一般選擇的可編程控制器的輸入、輸出點數(shù)要大于實際工程所需的輸入、輸出點數(shù)。若一個輸入或輸出設備出現(xiàn)問題，有可能影響整個數(shù)料機的工作。在梯形圖編寫中必須對輸入、輸出設備相應的點進行編程?？删幊炭刂破骶褪强咳绱说挠病④浖浜线_到自動控制數(shù)料機的目的?？删幊炭刂破餍吞栠x擇日本OMRON（歐姆龍）公司的CP1H 系列的PLC，CPU 單元裝配了20 ～40 點的輸入輸出電路。它將模塊式的各個單元集為一體。如果I/O 電數(shù)不夠用可用CPM1A 系列擴展單元進行擴展，但最多不超過7 臺。另外，CP1H CPU 單元的側面連接有CJ 單元適配器CP1W-EXT01，故可以連接CJ 系列特殊I/O 單元或CPU 總線最多兩個單元。CP1H 支持標準的DeviceNet 現(xiàn)場總線，也能對應Ethernet、CLK 等網(wǎng)絡。CP1H 所具有的可標準搭載4 軸的高速脈沖輸出功能在高精度定位方面可發(fā)揮優(yōu)勢，特別是用于電子產(chǎn)品制造裝置的電解電容的組裝，以及包裝機的送紙等應用場合。CP1H-X 系列可實現(xiàn)100kHz×2軸和30kHz×2 軸的高速脈沖輸出；CP1H-Y 則內置了1MHz 的線性驅動器輸入/輸出，同時還具有20 點（12 點輸入，8 點輸出）的通用輸入/輸出，實現(xiàn)100kHz×2 軸和30kHz×2 軸的脈沖輸出功能。

圖3 自耦變壓器啟動控制梯形圖Fig.3 Autotransformer start control ladder diagram

以一臺自耦變壓器控制兩臺電動機的啟動為例，取圖2 中N=2 即可。PLC 的輸入輸出定義如表1 所示。

表1 自耦變壓器啟動控制PLC 輸入輸出表Table.1 autotransformer start control PLC input output table

2.2 梯形圖設計

根據(jù)控制要求和PLC 的I/O 定義，所設計的梯形圖如圖3 所示。

以M1 電動機的啟動、正常運行為例，PLC 的控制過程介紹如下：

（1）當按下SB11,0.00 接通，100.00 通電使KM01 常開觸點吸合，從而使KM0 吸合（見圖2），1 號電動機進入自耦變壓器降壓啟動階段。與此同時由于W1.00 的作用，使W1.00 自保持，KM01 進入連續(xù)工作狀態(tài)。并使T50 開始記時,經(jīng)過二秒時間后，T50 常開觸點閉合，100.01 動作使KM1 吸合。與此同時由于W1.01 的作用，使W1.01 自鎖，M1 進入正常全壓運行狀態(tài)。

（2） T50 常閉觸點動作，使100.00 和W1.00 線圈回路斷開，從而使KM01 和KM0 線圈失電。其常開觸點恢復到斷開狀態(tài)，自耦變壓器停止工作，M1 電動機啟動完成，投入全電壓運行狀態(tài)。停機時按下SB12，0.01 常閉觸點斷開100.01 線圈，使KM1 失電,1號電動機停機。100.00 線圈回路中串入W1.02 常閉觸點，以及100.02 線圈回路中串入W1.00 常閉觸點，目的使兩臺電動機不能同時啟動，提高控制系統(tǒng)可靠性和容錯能力。

3 結束語

現(xiàn)代化企業(yè)中有許多設備都是由電動機驅動的，它們在不同的時間工作，巧妙的應用PLC 和一臺自耦變壓器來控制多臺異步電動機的啟動和運行。實驗證明，這種控制方案是可行的，經(jīng)計算節(jié)約成本、電能80%以上，并能夠可靠和安全地運行，可見在工業(yè)中值得推廣。

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