异步电动机Y/△启动控制

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一、问题的提出

由电机及拖动基础可知,三相交流异步电动机起动时电流较大,一般是额定电流的( 5 ~ 7 )倍。故对于功率较大的电动机,应采用降压起动方式, Y/ △降压起动是常用的方法之一。

起动时,定子绕组首先接成星形,待转速上升到接近额定转速时,再将定子绕组的接线换成三角形,电动机便进入全电压正常运行状态。图 1(a),(b)为继电器—接触器实现的 Y/ △降压控制电路。

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图 1 异步电动机Y/△降压起动控制电路

它是根据起动过程中的时间变化,利用时间继电器来控制 Y/ △的换接的。由( a)图知,工作时,首先合上刀开关QS,当接触器KM 1 及KM 3 接通时,电动机Y形起动。当接触器KM 1 及KM 2 接通时,电动机△形运行。图(b)为控制电路,其工作过程分析如下:

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线路中 KM 2 和KM 3 的常闭触点构成电气互锁,保证电动机绕组只能接成一种形式,即Y形或△形,以防止同时连接成Y形及△形而造成电源短路。

二、硬件配置

本模块所需的硬件及输入 /输出端口分配如图2所示。由图可见:本模块除可编程控制器之外,还增添了部分器件,其中,SB 1 为停止按钮,SB 2 为起动按钮,FR为热继电器的常开触点,KM 1 为主电源接触器,KM 2 为△形运行接触器,KM 3 为Y形起动接触器。

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图 2 输入/输出接线图

三、软件设计

本模块的软件设计除应用前述的部分基本指令及软元件之外,还新增软元件辅助继电器 M100及定时器T 0 ,新增主控触点指令MC、MCR。可编程控制的梯形图及指令表如图3所示。

工作过程分析如下:按下启动按钮 SB 2 时,输入继电器X0的常开触点闭合,并通过主控触点(M100常开触点)自锁,输出继电器Y1接通,接触器KM 3 得电吸合,接着Y0接通,接触器KM1得电吸合,电动机在Y形接线方式下起动;同时定时器T 0 开始计时,延时8秒后T 0 动作,使Y1断开,Y1断开后,KM 3 失电,互锁解除,使输出继电器Y2接通,接触器KM2得电,电动机在△形接线方式下运行。

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0

LD

X0

1

OR

M100

2

ANI

X1

3

ANI

X2

4

MC

N0

M100

7

LDI

T0

8

ANI

Y2

9

OUT

Y1

10

LD

Y1

11

OR

Y0

12

OUT

Y0

13

LDI

Y2

14

OUT

Y0

K80

17

LDI

Y1

18

OUT

Y2

19

MCR

N0

21

END

(b) 指令表

图 3 Y/ △起动控制的梯形图及指令表

若要使电动机停止,按下 SB 1 按钮或过载保护(FR)动作,不论电动机是起动或运行情况下都可使主控接点断开,电动机停止运行。

四、知识点扩展

1、主控触点(MC/MCR)指令

MC、MCR指令功能、操作元件等如表1所示。

表 1

符号、名称

功能

电路表示及操作元件

程序步

MC(主控)

( Master Control)

主控电路块起点

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N :嵌套级数,特殊辅助继电器不能用做主控器件
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3

MCR(主控复位)

主控电路块终点

2

MC为主控指令,用于公共串联触点的连接,MCR为主控复位指令,即MC的复位指令。编程时,经常遇到多个线圈同时受一个或一组触点控制。若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点,将多占存储单元。应用主控触点可以解决这一问题。它在梯形图中与一般的触点垂直。它们是与母线相连的常开触点,是控制一组电路的总开关。MC、MCR指令的使用如图4所示。

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语句步

指令

元素

0

LD

X000

1

MC

N0

SP

M100

4

LD

X001

5

OUT

Y000

6

LD

X002

7

OUT

Y001

8

MCR

N0

N 为嵌套级 0 ~ 7,SP 为空格键

图 4 MC、MCR指令的使用

当输入 X000为ON时,执行从MC到MCR的指令Y000、Y001在X001、X002接通时接通。输入X000为OFF时,Y000、Y001断开。积算式定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件,在MC触点断开后可以保持断开前状态不变。

MC指令后,母线(LD、LDI)移到MC触点之后,即主控指令MC后面的任何指令,均以LD、LDI指令开始;MCR指令使母线返回。通过更改M的地址号,可以多次使用MC指令,从而形成多个嵌套级,嵌套级N的编号由小到大,返回时使用MCR指令,从大嵌套级开始解除。

图 5为主控触点嵌套的实例。

2、编程元件定时器及使用要素

定时器相当于继电器电路中的时间继电器,可在程序中作延时控制。 FX2系列可编程控制器定时器具有以下四种类型。

100ms定时器: T0~T199 200点      计时范围:0.1~3276.7 s

10ms定时器 T200~T245 46点     计时范围:0.01~327.67 s

1ms积算定时器 T246~T249 4点(中断动作) 计时范围0.001~32.767 s

100ms积算定时器 T250~T255 6 点    计时范围0.1~3276.7s

可编程控制器中的定时器是根据时钟脉冲累积计时的,时钟脉冲有 1ms、10ms、100ms等不同规格。(定时器的工作过程实际上是对时钟脉冲计数)因工作需要,定时器除了占有自己编号的存储器位外,还占有一个设定值寄存器(字),一个当前值寄存器(字)。设定值寄存器(字)存储编程时赋值的计时时间设定值。当前值寄存器记录计时当前值。这些寄存器为16位二进制存储器。其最大值乘以定时器的计时单位值即是定时器的最大计时范围值。定时器满足计时条件开始计时,当前值寄存器则开始计数,当当前值与设定值相等时定时器动作,起常开触点接通,常闭触点断开,并通过程序作用于控制对象,达到时间控制的目的。

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图 5 MC指令的嵌套

图 6为定时器在梯形图中使用的情况。图6(a)为普通的非积算定时器。图6(b)为积算定时器。图6(a)中X1为计时条件,当X1接通时定时器T 10 计时开始。K20为设定值。十进制数“20”为该定时器计时单位值的倍数。T 10 为100ms定时器,当设定值为“K20”时,其计时时间为2s。图中Y10为定时器的工作对象。当计时时间到,定时器T 10 的常开触点接通,Y10置1。T10为非积算型定时器。在其开始计时且未达到设定值时,计时条件X1断开或plc电源停电,计时过程中止且当前值寄存器复位(置0)。若X1断开或PLC电源停电发生在计时过程完成且定时器的触点已动作时,触点的动作也不能保持。

若把定时器 T 10 换成积算式定时器T250,情况就不一样了。积算式定时器在计时条件失去或PLC失电时,其当前值寄存器的内容及触点状态均可保持,可“累积”计时时间。所以称为“积算”。图6(b)为积算式定时器T 250 的工作梯形图。因积算式定时器的当前值寄存器及触点都有记忆功能,其复位时必须在程序中加入专门的复位指令。图中X2即为复位条件。当X2接通执行“RST T250”指令时,T 250 的当前值寄存器及触点同时置0。

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图 6 定时器的使用

定时器可以使用立即数 K作为设定值,如图3-5中的“K20“及”K345“,也可用于后述的数据寄存器的内容作为设定值。如设定时器的设定值为”D10”而“D10”中的内容为100,则定时器的设定值为100。在使用数据寄存器设定定时器的设定值时。一般使用具有掉电保持功能的数据寄存器。即使如此,若备用电池电压降低时,定时器仍可能发生误动作。

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