基于PLC的三相異步正反轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計(jì)

　　摘要 主要講述了PLC的基本知識以及基于PLC技術(shù)的電機(jī)三相異步正反轉(zhuǎn)控制電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)通過改變?nèi)嚯娫聪嘈?，?shí)現(xiàn)了電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，但自動化程序不高，控制中仍存在需要改進(jìn)的地方。

　　在實(shí)際生活應(yīng)用中，眾多機(jī)械設(shè)備需能夠向正反兩個(gè)方向運(yùn)行，例如數(shù)控機(jī)床的正反轉(zhuǎn)，電梯的上升下降等。為達(dá)到這一目的，本文基于PLC技術(shù)，通過改變?nèi)嚯娫聪嘈?，?shí)現(xiàn)了電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。

　　1 PLC技術(shù)

　　PLC即可編程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，自1969年入世以來，逐漸成為了使用最多、應(yīng)用最廣的工業(yè)控制器，目前已有多個(gè)分支。PLC控制由中心處理單元CPU、存儲器電源單元等組成，抗干擾能力強(qiáng)。其是采用一類可編程的存儲器，專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，克服了繼電控制系統(tǒng)的接線復(fù)雜、功耗高以及靈活性差的缺點(diǎn)，同時(shí)又照顧到了維修人員的習(xí)慣，能夠靈活地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。

　　傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)采用硬件接線實(shí)現(xiàn)，若是產(chǎn)生故障，不便于進(jìn)行維修，PLC控制則采用存儲邏輯，以程序的方式存儲在內(nèi)存中，若是發(fā)生故障，只需檢查程序即可。PLC內(nèi)部可編程的結(jié)構(gòu)主要包括編程器、輸入輸出單元、用戶程序存儲器、系統(tǒng)程序存儲器以及中央處理單元。

　　從控制速度上看，傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)由于實(shí)現(xiàn)控制需依據(jù)機(jī)械動作，因此工作效率較低，速度較慢，在ns量級且在操作過程中易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，有可能造成電器損壞。PLC由于是由程序進(jìn)行控制，速度相比傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)快，一般速度在μs量級，且在控制時(shí)不會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

　　在延遲控制中，傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)依靠設(shè)備的滯后性實(shí)現(xiàn)，定時(shí)精度較差，在操作時(shí)不易調(diào)整時(shí)間。而PLC監(jiān)視控制是時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器引起的，可操控時(shí)間，且精度較高。PLC控制雖與微電腦技術(shù)相似，但工作方式卻不同。PLC技術(shù)采用循環(huán)掃描，而微機(jī)則采用鍵盤掃描，圖1是PLC技術(shù)的工作掃描方式。

　　2 電機(jī)三相異步正反轉(zhuǎn)控制電路的設(shè)計(jì)

　　在眾多的操作系統(tǒng)中均要求電動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)給操作，從電動機(jī)的工做原理中可知，需將三相電源中的任意兩個(gè)進(jìn)行對調(diào)，就能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)，因此電動機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的實(shí)質(zhì)便是電源進(jìn)線的調(diào)換。但若僅調(diào)換進(jìn)線，容易導(dǎo)致電源短路，因此必須設(shè)置互鎖，圖2是三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理設(shè)計(jì)圖，圖中KM1和KM2均是交流接觸器主觸頭，當(dāng)KM1吸合時(shí)，KM2交流接觸器主觸頭就會斷開，然后便可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)。若是斷開交流接觸器主觸頭KM1，KM2就會吸合，此時(shí)電動機(jī)則會實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，圖中的FU1主要用于防止電源短路，圓形代表電機(jī)M。

　　由上圖可知，PLC程序在使用中軟件互鎖功能并不可靠。因此，需在硬件總添加互鎖，地址分配表如表1所示，除了在硬件中添加互鎖外，還需做一個(gè)熱保護(hù)裝置。

　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備具體功能與需求畫出PLC梯形圖，梯形圖如圖3所示。然后對其進(jìn)行解析，即可得到編程程序代碼。

　　設(shè)計(jì)得到的程序如下：

　　0 LD X000

　　1 OR Y005

　　2 ANI X002

　　3 ANI Y004

　　4 OUT Y005

　　5 LD X001

　　6 OR Y004

　　7 ANI X002

　　8 ANI Y005

　　9 OUT Y004

　　10 END

　　在圖3梯形圖中，PLC外部按鈕所控制的常開觸點(diǎn)主要是左母線的第一等級以及第二等級的X001觸點(diǎn)和X002觸點(diǎn)，只需按鈕便可使得X000或X001任意一個(gè)常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y005或繼電器Y004就能通過相應(yīng)線路形成閉合回路，進(jìn)而使常開接觸點(diǎn)Y005或Y004實(shí)現(xiàn)自鎖功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。停止通過PLC外部的按鈕實(shí)現(xiàn)，按鈕通過釋放X002常開接觸點(diǎn)，使得繼電器斷電引發(fā)電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3 結(jié)束語

　　論文進(jìn)行了電機(jī)三相異步正反轉(zhuǎn)控制電路的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)證明本設(shè)計(jì)能較好地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊的正反轉(zhuǎn)控制，但在控制中仍存在需改進(jìn)的地方，如自動化程度不高，在實(shí)際操作中仍有較多不便。