基于PLC的多速三相异步电动机的控制系统改造

    由三相异步电动机的转速公式n=(1-s)可知，要想改变异步电动机的转速可以通过三种方法来实现：①改变电源的频f1率；②改变转差率s；③改变极对数p。第一种方法现在普遍采用变频器来实现，而第二种方法实现起来则较为麻烦，所以这两种方法艾特贸易网在本文不予讨论。本文重点讨论通过改变磁极对数p来实现对电动机调速的电路，并介绍用PLC改造这类控制电路的方法及工作原理。

    双速异步电动机定子绕组的△/YY接线图如图6-55所示。三相定子绕组接成△形，由三个连接点接出三个出线端U1、V1、W1，从每相绕组的中点各引出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有6个出线端。通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。要使电动机在工作于低速时，就把三相电源分别接至定子绕组做△连接顶点的出线端U1、V1、W1上，另外三个出线端U2、V2、W2空着不接，如图6-55 (a)所示，此时电动机定子绕组接成△，磁极为4极（磁极对数为2），同步转速为1500r/min，若要使电动机高速工作，就把三个出线端U1、V1、W1并接在一起，另外三个出线端U2、V2、W2分别接到三相电源上，如图6-55(b)所示，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极（磁极对数为1），同步转速为3000r/min。可见双速电动机高速运转时的转速是低速运转转速的两倍。

    双速电动机的定子绕组从一种接法改为另一种接法时，必须把电源相序反接，以保证电动机的旋转方向不变。

    1．用时间继电器控制的双速电动机控制线路的电气图

    用按钮和时间继电器控制双速电动机低速起动高速运转的电路如图6-56所示，时间继电器KT控制电动机△起动时间和△→YY的自动换接运转。

    图6-55    双速电动机三相定子绕组△/YY接线图

   (a)低速-△接法（4极）；(b)高速-YY接法（2极）

    图6-56    按钮和时间继电器控制双速电动机电路图

    线路工作原理如下所述：先合上电源开关QS。

   (1)△形低速起动运转。

   (2) YY形高速运转。

   (3)停止时，按下SB3即可。

    若电动机只需高速运转时，可直接按下SB2，则电动机先△低速起动后，在自动换接为YY形高速运转。

    2．PLC的I/O分配表

    分析以上按钮和时间继电器控制双速电动机电路的电气原理图不难看出，在该电路中，输入设备有热继电器辅助常闭触点FR1、FR2，停止按钮SB3，低速起动按钮SB1，高速起动按钮SB2等。输出设备有构成△形接法低速起动运行的接触器线圈KM1，构成YY形接法高速起动运行的接触器线圈KM2和KM3。实现低速到高速自动转换的时间继电器KT，由于电路图中采用了时间继电器的瞬时触点KT-1做自锁用，而在PLC中的定时器是没有瞬时触点的，这里并联一个中间继电器在时间继电器线圈两端，并用该中间继电器的常开触点来代替时间继电器的瞬时触点KT-1来完成自锁。

    将PLC中的输入/输出地址及定时器的地址按要求分配给上述电路中输入/输出设备即可得如表6-11所示的I/O地址分配表。

    表6-11    用PLC控制双速电动机的I/O分配表

    3．PLC外围接线图

    根据上述I/O分配表及电气控制要求绘制用PLC控制双速电动机电路的接线图，如图6-57所示。

    图6-57    PLC控制双速电机外围接线图

    4．绘制梯形图及指令表程序

    根据电气原理图中的控制电路部分和I/O分配表对双速电机控制电路进行编程的梯形图及指令表程序如图6-58所示。在控制电路中有一个KM1的联锁触点是垂直方向绘制的（即桥接），这在梯形图编程时是无法绘制的，必须经过处理之后才能编程，另外前面提及由于电气控制原理图中采用时间继电器的瞬时触点作为自锁用，而PLC中的定时器没有与之对应的瞬时触点，因此在定时器旁边并联一个中间继电器200.00（与定时器同时得电），并用200.00的常开触点代替时间继电器的常开瞬时触点。

    图6-58    双速电动机起动用梯形图及指令表程序

   (a)梯形图；(b)指令表

    下面以程序动态运行图来具体讲解以上梯形图程序的运行过程。

   (1)手动低速到高速切换运行如图6-59所示。

    图6-59    手动低速到高速运行动态运行过程图

   (2)自动低速起动→高速运行如图6-60所示。

    图6-60    自动低速起动→高速运行动态执行过程图