基于PLC變頻器三相異步電動機正反的控制

李洪賢

摘 要 三相交流異步電動機正反轉控制電路，在工業控制應用范圍很廣。比如：自動裝卸料控制、工廠行車控制應用、建筑工地塔吊轉動和吊運貨物、機床主軸等都有應用。而很多應用正反轉控制的地方都是繼電器控制正反轉，沒有應用PLC和變頻技術控制，存在控制穩定性和可靠性較差等現象。本文根據繼電器控制存在的問題，改用PLC和變頻技術控制，不但穩定性高還安全可靠還節能減耗。

關鍵詞 PLC 可靠性 穩定性 變頻器控制 正反轉控制

中圖分類號：U264.91文獻標識碼：A

1設計思路

三相異步電動機的應用非常廣泛，具有機構簡單，效率高，控制方便，運行可靠，易于維修成本低的特點，幾乎涵蓋了工農業生產的各個領域，在這些應用領域中，三相異步電動機運行的環境不同，所以造成其故障的發生也很頻繁，所以要正確合理的利用它。要合理的控制它。 本人設計的這個系統的控制是采用PLC的編程語言——梯形圖，梯形語言是在可編程控制器中的應用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎上加進了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現的功能也大大超過傳統的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，它是專為在惡劣工業環境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在內部存儲執行邏輯運算，順序控制，定時，計數和算術等操作的指令，并采用數字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產過程。

變頻器控制，控制正轉、反轉有相應的動作，高速80HZ、中速50HZ、低速30HZ;按下正轉啟動按鈕后正轉80 HZ高速運行，5S后中速50 HZ運行，3S后30 HZ低速運行，5S后皮帶輸送機停止，3S后皮帶輸送反轉30HZ低速運行，5S后中速50HZ運行，3S后高速80 HZ運行本文將通過繼電控制和PLC、變頻器控制對電動機正反轉控制設計，并進行比較分析，達到更進一步正反轉控制的了解！

2設計過程

2.1繼電器控制的正反轉運行

電機正反轉切換原理實質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。繼電控制電機正反轉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線，由一個空氣斷路器進行通斷控制;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完成電機的啟動和運行的部分;控制電路部分是運用按鈕開關、接觸器等的輔助觸點驅動接觸器等的線圈從而達到主觸點接通和斷開達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按下正轉按鈕SB1，電機正轉;②按下反轉按鈕SB2，電機反轉;③按下停止按鈕SB3，電機停止運行;④為防止短路，電機正反轉接觸器不能同時吸合，故需設計正反轉接觸器互鎖;⑤熱繼電器工作后，電機停止運行;⑥電機正反轉切換只需要按下相對應得按鈕，就能實現，而不需要按下停止后再切換，故需設計正反轉按鈕互鎖

（5）安全保護措施：①短路保護：本電路在主電路和控制電路中均設計有熔斷器對電路進行短路保護;②熱保護：在主電路中設計了熱繼電器對電機進行過載保護。

（6）繼電器控制存在的問題。在生產運行中會有很多干擾和故障出現，為了工業生產順利地進行、減少生產事故，有必要在電路中設置一定的保護環節。比如：短路保護主要通過熔斷器FU來實現;過載保護主要通過熱繼電器FR來實現，在長時間過載運行時，FR的動斷觸點斷開，切斷控制電路，KM主觸點復位，切斷三相電源，停止運行;而在欠壓或失壓情況下，主要是依靠接觸器KM本身的電磁機構來實現。 這些繼電器應用越多，存在的接觸點就多，從而故障點也多。所以考慮采用PLC技術來控制。

3 PLC和變頻器控制的正反轉運行

3.1 PLC的特點

（1）可靠性高，抗干擾能力強。①在傳統的繼電器控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現故障。而PLC用軟元件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10～1/100，因觸點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，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間在電氣上隔離。③PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。④此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，還可以嵌入外圍器件的故障自診斷程序，使系統除PLC裝置外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。

（2）硬件配套齊全，功能完善，適用性強。

（3）編程語言易學易用。

（4）系統操作簡單，維護方便，容易改造。

PLC外部接線圖（略）。

變頻器參數：

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

系統調試與結果：

（1）硬件調試，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）軟件調試，按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后把程序寫入可編程器得程序存儲區。

（3）運行調試，在硬件調試和軟件調試的基礎上，是PLC進入運行狀態，觀察運行情況，看是否能夠正反轉控制。

（4）變頻器參數設置。繼電器控制機械觸點多，連線多，觸點開閉時存在機械磨損.電弧燒傷等現象，觸壽命短，所以可靠性和維護性差。Plc優點是可靠性高，抗干擾能力強。配套齊全，功能完善，適應性強。易學易用，深受工程技術人員歡迎。系統的設計，維護方便。體積小，重量輕能耗低。變頻器的優點是調速效率高，屬于高效調速方式。機械特性較硬，變頻裝置萬一發生故障可以退出運行，改由電網直接供電，泵或風機仍可繼續保持運轉。

應用plc控制系統之后，與繼電器系統相比較，可靠性更高，更安全可靠。減少了故障率，提高了生產效率。應為PLC與變頻器控制系統的配用，啟動比較平滑，對電動機和電源沒有沖擊了，不但提高電機的應用率，還做到了節能減排的功效，符合國家節能減排的政策。

4小結

實踐證明：基于PLC變頻器觸摸屏綜合利用自動生產線控制系統有效體現了PLC、變頻器一體，變頻器稱為PLC的主要執行機構，能適應可編程控制器在現代企業的應用常常與變頻器、觸摸屏技術等多項技術構成現代電器控制系統的現實需要，是多學科知識點整合的一次成功嘗試，是教學內容跟上機電行業新技術發展的步伐，對以后教學內容整合改革有一定的指導意義。通過使用繼電控制和PLC控制兩種方法對電動機正反轉進行設計，總結如下：

（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，容易調試，查找故障直觀;（3）變頻器參數設置;（4）對比傳統繼電器電路控制電機正反轉，大大減少了了工作量，提高了工作效率，同時減少了系統故障源，便于系統故障的排除，系統變得更加穩定。

參考文獻

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