1、引言
傳統的鼠籠式異步電動機起、制動控制方式一般有四種,即定子回路串電阻起動,Y/△起動,自耦變壓器起動和延邊三角形起動;制動方式有三種,反接制動,能耗制動和電容制動,其中任何一種起、制動控制方式的實現通常由繼電器-接觸器控制系統來完成。下面就以定子回路串電阻降壓起動和反接制動為例,分析由繼電器-接觸器實現的鼠籠式異步電動機的起、制動控制。
圖1 繼電器接觸器控制系統
如圖1所示,此控制電路含三個接觸器和一個中間繼電器線圈,12個觸點。起動時,KM2、KM3線圈均處于斷開狀態,按下起動按鈕SB1,KM1線圈通電并自鎖,電動機串電阻減壓起動。當電動機轉速上升到某一定值時(此值為速度繼電器KS1的整定值,可調節,如調至100r/min時動作),速度繼電器KS1的常開觸點閉和,中間繼電器KA通電并自鎖,KA的常開觸點接通接觸器線圈KM3,KM3的主觸點在主電路中短接定子電阻R,電動機轉速上升至給定值時投入穩定運行。
制動時,按下停機按鈕SB2,KM1線圈斷電,其主觸點斷開三相電源;控制電路中常開觸點斷開,KM3失電,限流電阻串入;常閉觸點閉合,接通反接制動接觸器KM2,對調兩相電源相序,電動機處于反接制動狀態。當轉速下降至某一定值時(比如100r/min),KS1常開觸點斷開KA,繼而斷開KM2,電動機失電,迅速停機。
這種傳統的繼電器接觸器控制方式控制邏輯清晰,采用機電合一的組合方式便于普通機類或電類技術人員維修,但由于使用的電氣元件體積大、觸點多、故障率大,因此,運行的可靠性較低。隨著PLC技術的發展,使用PLC進行電機的運行控制已成為必然趨勢。
2、采用PLC實現鼠籠式異步電動器起、制動控制
可編程序控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發的產品,自60年代末,美國首先研制和使用可編程控制器以后,世界各國特別是日本和聯邦德國也相繼開發了各自的PLC(programmable logic controller),因此,與傳統的繼電器接觸器控制系統相比較,筆者認為采用PLC實現鼠籠式異步電動機起制動控制是最明智的選擇。下面就是筆者設計的采用PLC實現的鼠籠式異步電動機起制動控制電路的接線圖、梯形圖和指令程序,如圖2和圖3所示。
圖2 PLC控制的輸入輸出接線圖
圖3 PLC控制的梯形圖
PLC控制邏輯與傳統的繼電器接觸器控制系統基本一致,其工作過程如下:
起動時,按下起動按鈕SB1,X400常開觸點閉合,Y430線圈接通并自鎖,KM1線圈接通,主觸頭吸合,電動機串入限流電阻R開始起動,同時Y430的兩對常開觸點閉合,當電動機轉速上升到某一定值時,KS1的常開觸點閉合,X402常開觸點閉合,M100線圈接通并自鎖,M100的一對常開觸點接通Y432的線圈,KM3線圈有電主觸頭吸合,短接起動電阻,電機轉速上升至給定值時投入穩定運行。
制動時,按下停機按鈕SB2,X401常開觸點斷開Y430線圈,使KM1失電釋放,而Y430的常閉觸點接通Y431線圈,制動用的接觸器KM2線圈通電,對調兩相電源的相序,電動機處于反接制動狀態。與此同時,Y430的常開觸點斷開Y432的線圈,KM3失電釋放,串入電阻R限制制動電流。當電動機轉速迅速下降至某一定值時,KS1常開觸點斷開,X402常開觸點斷開M100的線圈,M100的常開觸點斷開Y431線圈,KM2失電釋放,電動機很快停下來。過載時,熱繼電器FR常開觸點閉合,X403的兩對常閉觸點斷開Y430和M110的線圈,從而使KM1或KM2失電釋放,起到過載保護作用。
上述控制過程指令程序如下: