4-3 PLC控制电机Y-△降压启动 10.20

课程名称：《数控机床电气控制》主讲人：刘保朝陕西工业职业技术学院学习情境四：PLC基本指令编程及应用项目4-3PLC控制电动机Y-△降压启动控制（课时：6学时）学习导航项目布置电动机Y-△降压启动项目任务知识准备定时器指令、接通延时定时器指令任务描述任务实施PLC制电控动机Y-△降压启动的内容和要求PLC制电控动机Y-△降压启动程序并调试运行项目4-3PLC控制电动机Y-△降压启动控制学习导航【能力目标】1.能准确分析电动机Y-△降压启动的控制要求；2.能设计电动机Y-△降压启动的主电路和PLC控制电路。3.能正确运用接通延时输出定时器实现延时输出程序设计。4.能正确设计电动机Y-△降压启动的PLC控制程序并调试。1.理解电动机Y-△降压启动的目的并掌握其方法；2.掌握接通延时输出定时器TON的格式、参数；3.掌握接通延时输出定时器TON的工作原理；4.掌握接通延时输出定时器TON的编程方法。【知识目标】电动机的启动时可以选择全压直接启动或降压间接启动两种方式。直接起动即在额定电压下起动，这种方法的起动电流很大。根据规定小功率电动机单台电动机的起动功率，不宜超过配电变压器容量的30％，在电网容量和负载两方面都允许的情况下，可以考虑采用全压直接起动，其优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。通常规定：电源容量在180KVA以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可直接启动。项目4-3PLC控制电动机Y-△降压启动控制一、项目布置1.1项目引入1.全压直接启动：

小功率电动机在电网容量和负载两方面都允许的情况下，可以考虑采用全压直接起动，其优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。通常规定：电源容量在180KVA以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可直接启动。2.降压启动降压启动是在电源电压不变的情况下，利用起动设备降低启动时加在电动机定子绕组上的电压，限制启动电流，当电动机转速升到一定值后，再使工作电压恢复到额定值。这种方法虽可减小起动电流，但电动机的转矩与电压的平方成正比，电动机的起动转矩也因此而减小，所以只适用于笼型电动机空载或轻载起动的场合。常用的降压启动方法有：定子绕组串电阻降压启动H和Y-△降压启动。对于正常运行时定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机，无载或者轻载起动的场合。如果电动机的功率较大，全压起动时，电压380v,而且启动电流很大，达到电动机额定电流的（4～7）倍，会造成电网电压下降和冲击波动。为了降低电动机的启动电压和电流，最常用的办法就是电动机星形启动。因为电机星形运行时其，电流只是三角形运行时，电压为220v,电流降低为的1/3，故电动机星形启动可降低启动电压和电流，减少对电网、电动机绕组的冲击。但电动机星形起动力矩也只有全电压启动时力矩的1/3，故电动机启动起来后，要马上切换到角形运行。中间的时间大概在4～10秒钟。目前中国生产的三相异步电动机，功率在4kW以下的绕组一般采用Y形接法，4kW以上的推荐采用△形接法。对于正常运行时定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机，如果电动机的功率较大，且超过配电变压器容量的30％，全压起动时，电压380v,而且启动电流很大，达到电动机额定电流的（4～7）倍，会造成电网电压下降和冲击波动，也不利于机械设备平稳。在启动时将定子绕组作Y接，当转速升到一定值时，再改为△接，可以达到降压启动的目的。这种启动方式称为三相异步电动机的Y-△降压启动。长期实践经验表明，当电机功率在10KW以上应采取降压起动。同时需要注意，Y接的启动电流是正常运行△接的1/3，启动转矩也只有正常运行时的1/3，因而，Y-△启动只适用于空载或轻载的情况。现有1个组合开关、4个熔断器、3个交流接触器、1个三相热继电器、2个按钮、1台10kw的三相异步电动机、1个断路器、1台PLC、，电路导线若干，请完成以下任务。任务1:完成电动机Y-△降压启动运行控制线路设计、分析与接线任务2、完成电动机Y-△降压启动运行控制程序设计任务3:完成电动机Y-△降压启动运行调试1.2项目任务描述思考与讨论：结论：利用PLC延时接通定时器指令定义一个时间段进行切换。2.怎样利用PLC实现Y-△运行状态切换控制？1.为什么要对这台电动机降压启动？3.利用PLC控制电动机Y-△降压启动，由于PLC高速性会导致KMY、KM△短路，应采取怎么样的措施来避免？1.3问题思考2）定时器的输入输出参数参数IN从0变为1将启动TON。PT为预设要定义的时间长度，ET为定时开始后经过的时间(可以称为当前时)，或称为已耗时间值(可以不为ET指定地址)，它们的数值类型为32位的Time，双字类型。单位为ms，最大定时时间为T#24D_20H_31M_23S_647MS。2.1接通延时定时器背景数据块已经过的时间长度预设时间输入值定时器的输入输出参数接通延时定时器TON用于将Q输出的置位操作延时PT指定的一段时间。1）接通延时定时器TON格式二、知识储备IEC（国际电工委）定时器属于功能块，调用时需要指定配套的背景数据块，定时器指令的数据保存在背景数据块中。在梯形图中输入定时器指令时，打开右边的指令窗口将“定时器操作”文件夹中的定时器指令拖放到梯形图中适当的位置，在出现的“调用选项”对话框中修改将要生成的背景数据块的名称，或采用默认的名称。点击“确定”按钮，自动生成数据块。3）背景数据块接通延时定时器TON用于将Q输出的置位操作延时PT指定的一段时间。在IN输入的上升沿开始定时。ET大于等于PT指定的设定值时，输出Q变为1状态，ET保持不变（见波形A）。IN输入电路断开时，或定时器复位线圈RT通电，定时器被复位，当前时间被清零，输出Q变为0状态。如果IN输入信号在未达到PT设定的时间时变为0状态（见波形B），输出Q保持0状态不变。复位输入I0.3变为0状态时，如果IN输入信号为1状态，将开始重新定时（见波形D）。4）接通延时定时器TON的工作原理接通延时定时器（TON）的使能输入端（IN）的输入电路由断开变为接通时开始定时。定时时间大于等于预置时间（PT）指定的设定值时，输出Q变为1状态，已耗时间值（ET）保持不变（波形A）。接通延时定时器波形图接通延时定时器的程序状态IN输入端的电路断开时，定时器被复位，已耗时间被清零，输出Q变为0状态。CPU第一次扫描时，定时器输出Q被清零。如果输入IN在未达到PT设定的时间时变为0状态（见波形B），输出Q保持0状态不变。接通延时定时器波形图接通延时定时器的程序状态接通延时定时器TON时序图案例：运输带顺序控制两条运输带顺序相连，为避免运送的物料在1号运输带上堆积，按下起动按钮I0.3，1号带开始运行，8s后2号带自动起动。停机的顺序与起动的顺序相反，按了停止按钮I0.2后，先停2号带，8s后停1号带。Q1.1和Q0.6控制两台电动机M1和M2。按动一次瞬时按钮I0.0，输出Q4.0亮，再按动一次按钮，输出Q4.0灭；重复以上。案例：单按钮启停控制2、PLC控制Y-△降压启动控制设计三相异步电动机作全压起动时，其启动电流很大，达到电动机额定电流的（4～7）倍。如果电动机的功率大（一般为13KW以上），其启动电流会相当大，对电网会造成很大的冲击。为了降低电动机的启动电流，最常用的办法就是电动机星形启动，因为电机星形运行时其电流只是角形运行时电流的1/3，故电动机星形启动可降低启动电流。但电动机星形起动力矩也只有全电压启动时力矩的1/3，故电动机启动起来后，要马上切换到角形运行。中间的时间大概在4～6秒钟。通常规定：电源容量在180KVA以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可直接启动。三、任务实施3.1任务描述对三相鼠笼式异步电动机采用Y-△降压启动。系统上电后，按下启动按钮电动机定子绕组Y形连接。延时8秒后电动机定子绕组△形连接。按下停止按钮，电动机停止。按起动按钮SB1，电动机M星形接法启动。8秒后，控制回路自动切换到三角形连接，电动机M作角形运行。按下停止按钮SB2，电动机停止。设计电动机Y/△降压启动主电路如图3所示，利用PLC控制主电路中的接触器KM1和KM2同时接通，电动机星形接线方式运行；延时8秒后断开后接触器KM2，并接通接触器KM3，电动机三角形接线方式运行。按电动机的起动按钮，电动机M先作星形启动，8秒后，控制回路自动切换到三角形连接，电动机M作角形运行。如右图所示，其中KM1和KM3应该先通电，延时后KM3断电，之后KM2通电。在这里关键是要进行时间计时，需要采用接通延时定时器指令。对比采用继电器实现电机Y/△降压启动控制3.2任务分析输入／输出信号分配如表3-3所示。输入（I）输出（O）元件功能信号地址元件功能信号地址启动按钮SB1电机启动信号I0.0电源接触器KM1控制电机电源

Q0.0停止按钮SB2电机停止信号I0.1星形接触器KM2控制电机角形运行

Q0.1FR1过载保护信号I0.2

三角形接触器KM3控制电机星形启动

Q0.2表3-3输入输出信号分配表3.3I/O口分配2）编写用户程序在项目视图中生成项目

执行菜单命令“项目”→“新建”，生成名为“电动机控制”的新项目。添加新设备

双击项目树中的“添加新设备”，添加一个新设备。

PLC实现电机Y/△降压启动控制1）控制要求主电路中的接触器KM1和KM2动作时，异步电动机在星形接线方式运行；延时后KM1和KM3动作，在三角形接线方式运行。3.4设计硬件电路3.5设计控制程序依据功能要求，设计PLC实现电机Y/△降压启动控制程序，如图所示。程序段1中，按下启动按钮SB1，接通电源接触器Q0.0并自锁。程序段2中，电源接触器Q0.0接通Y接法接触器Q0.1，电动机星形运行。同时接通定时器T0，计时8秒后，T0计时到，输出位“T0”.Q的常闭触点断开使Q0.1断开。同时定时器输出Q接通，△接法接触器Q0.2，，电动机三角运行。程序段1中，如果按下停止按钮SB1，或者电动机运行过程中发生过载FR断开电源接触器Q0.0，电动机停止运行。程序执行过程分析某设备在生产过程中，加工过程分为4道工序，由相应的执行机构完成，执行由四台电动机驱动。工料准备完成后，按下启动按钮SB1,开始执行第一道工序，时长5.5s。第一道工序结束后，同时开始第二道工序，时长6s。一次类推，第三第四道工序分别10z和8.5s。四道工序完成后，停止工作。生产过程中，指示绿灯亮，指示红灯灭。生产结束后，指示绿灯亮灭，指示红灯亮。其时序要求如下图所示。四、拓展训练训练任务1：电动机定时起停的ＰＬＣ控制1）控制要求序号输入点输入地址序号输出点输出地址1I0.0启动按钮SB1Q0.0运行指示绿灯HL12I0.1热继电器FR12Q0.1停止指示红灯HL23I0.2热继电器FR23Q0.2工序1接触器KM14I0.3热继电器FR34Q0.3工序2接触器KM25I0.4热继电器FR45Q0.4工序3接触器KM36Q0.5工序4接触器KM4工件加工过程4道工序I/O分配如表2所示。表2某工件加工过程4道工序I/O分配表2）I/O地址分配3）创建PLC变量表4）设计控制程序如要求三台电动机M1、M2、M3在按下自动起动按钮后顺序起动，起动的顺序为M1→M2→M3，顺序起动