1、引言

傳統(tǒng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)控制方式一般有四種，即定子回路串電阻起動(dòng)，Y/△起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)和延邊三角形起動(dòng)；制動(dòng)方式有三種，反接制動(dòng)，能耗制動(dòng)和電容制動(dòng)，其中任何一種起、制動(dòng)控制方式的實(shí)現(xiàn)通常由繼電器-接觸器控制系統(tǒng)來(lái)完成。下面就以定子回路串電阻降壓起動(dòng)和反接制動(dòng)為例，分析由繼電器-接觸器實(shí)現(xiàn)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)控制。

圖1 繼電器接觸器控制系統(tǒng)

如圖1所示，此控制電路含三個(gè)接觸器和一個(gè)中間繼電器線圈，12個(gè)觸點(diǎn)。起動(dòng)時(shí)，KM2、KM3線圈均處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下起動(dòng)按鈕SB1，KM1線圈通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)串電阻減壓起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值時(shí)(此值為速度繼電器KS1的整定值，可調(diào)節(jié)，如調(diào)至100r/min時(shí)動(dòng)作)，速度繼電器KS1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉和，中間繼電器KA通電并自鎖，KA的常開(kāi)觸點(diǎn)接通接觸器線圈KM3，KM3的主觸點(diǎn)在主電路中短接定子電阻R，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至給定值時(shí)投入穩(wěn)定運(yùn)行。

制動(dòng)時(shí)，按下停機(jī)按鈕SB2，KM1線圈斷電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)三相電源；控制電路中常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3失電，限流電阻串入；常閉觸點(diǎn)閉合，接通反接制動(dòng)接觸器KM2，對(duì)調(diào)兩相電源相序，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至某一定值時(shí)(比如100r/min)，KS1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)KA，繼而斷開(kāi)KM2，電動(dòng)機(jī)失電，迅速停機(jī)。

這種傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式控制邏輯清晰，采用機(jī)電合一的組合方式便于普通機(jī)類(lèi)或電類(lèi)技術(shù)人員維修，但由于使用的電氣元件體積大、觸點(diǎn)多、故障率大，因此，運(yùn)行的可靠性較低。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，使用PLC進(jìn)行電機(jī)的運(yùn)行控制已成為必然趨勢(shì)。

2、采用PLC實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電動(dòng)器起、制動(dòng)控制

可編程序控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，自60年代末，美國(guó)首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國(guó)特別是日本和聯(lián)邦德國(guó)也相繼開(kāi)發(fā)了各自的PLC(programmable logic controller)，因此，與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比較，筆者認(rèn)為采用PLC實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)控制是最明智的選擇。下面就是筆者設(shè)計(jì)的采用PLC實(shí)現(xiàn)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)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(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)基本一致，其工作過(guò)程如下：

起動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB1,X400常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y430線圈接通并自鎖，KM1線圈接通，主觸頭吸合，電動(dòng)機(jī)串入限流電阻R開(kāi)始起動(dòng)，同時(shí)Y430的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值時(shí)，KS1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X402常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，M100線圈接通并自鎖，M100的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)接通Y432的線圈，KM3線圈有電主觸頭吸合，短接起動(dòng)電阻，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升至給定值時(shí)投入穩(wěn)定運(yùn)行。

制動(dòng)時(shí)，按下停機(jī)按鈕SB2，X401常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y430線圈，使KM1失電釋放，而Y430的常閉觸點(diǎn)接通Y431線圈，制動(dòng)用的接觸器KM2線圈通電，對(duì)調(diào)兩相電源的相序，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。與此同時(shí)，Y430的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y432的線圈，KM3失電釋放，串入電阻R限制制動(dòng)電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降至某一定值時(shí)，KS1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，X402常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)M100的線圈，M100的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)Y431線圈，KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)很快停下來(lái)。過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X403的兩對(duì)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)Y430和M110的線圈，從而使KM1或KM2失電釋放，起到過(guò)載保護(hù)作用。

上述控制過(guò)程指令程序如下：

3、PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的比較

通過(guò)對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)的傳統(tǒng)控制方法和PLC控制方法的比較，從某種意義上看，PLC控制是從繼電器接觸器控制發(fā)展而來(lái)的。兩者既有相似性又有很多不同處。

3.1 二種方案的不同點(diǎn)

(1) PLC內(nèi)部大部分采用“軟”邏輯

繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。

(2) PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊

繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小。

(3) PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”動(dòng)作快

電器接觸器控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢，弧光放電嚴(yán)重；PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”動(dòng)作快。

(4) PLC控制功能改變極其方便

繼電器接觸器控制功能改變，需拆線接線乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制功能改變，一般只需修改程序便可，極其方便。

(5) PLC控制系統(tǒng)制造周期短

PLC控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，基本為軟件控制，