教学材料《低压电器与PLC》-项目五

任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统任务六应用PLC实现电动机变频调速控制系统的设计

项目五三相异步电动机制动与调速控制线路上一页任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路一、任务简述在实际运用中，有些生产机械，如万能铣床、卧式锁床、组合机床等往往要求电动机快速、准确地停车，而电动机在脱离电源后由于机械惯性的存在，完全停止需要一段时间，这样就使得非生产时间拖长，影响了劳动生产率，不能适应某些生产机械的工艺需要。在实际生产中，为了保证工作设备的可靠性和人身安全，为了实现快速、准确停车，缩短辅助时间，提高生产机械效率，对要求停转的电动机采取措施，强迫其迅速停车，这就叫“制动”。三相异步电动机的制动方法有两类:机械制动和电气制动。机械制动是利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。它的结构有好几种形式，应用较普遍的是电磁抱闸，它主要用于起重机械上吊重物时，使重物迅速而又准确地停留在某一位置上。下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路电气制动是使异步电动机所产生的电磁转矩和电动机的旋转方向相反。电气制动通常可分为能耗制动和反接制动。二、相关知识（一）机械抱闸制动机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转轴施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动。1、电磁抱闸制动器的结构如图5一1所示，电磁抱闸制动器主要由电磁铁和闸瓦制动器等组成。而电磁铁又由线圈、铁芯、衔铁组成;闸瓦制动器则由轴、闸轮、闸瓦、杠杆弹簧组成。下一页返回上一页2、电磁抱闸制动的控制电路电磁抱闸制动的控制电路如图5一2所示，工作过程如下:在没通电的情况下，闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机处于制动状态。启动时，按下启动按钮SB1,KM线圈得电，KM主触点、自锁触点闭合，电磁抱闸YA线圈得电，线圈的电磁吸力大于弹簧的拉力，闸瓦与闸轮分开，电动机启动运转。制动时，按下停止按钮SB2,KM线圈断电释放，YA线圈断电释放，闸瓦在弹簧力的作用下，紧紧抱住闸轮，电动机迅速制动。电磁抱闸制动定位准确、制动迅速，广泛地应用在电梯、卷扬机、吊车等工作机械上。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路（二）反接制动电源反接制动是依赖改变电动机定子绕组的电源相序，而迫使电动机迅速停转的一种方法。反接制动通常采用速度继电器来控制其制动过程。1、电源反接制动电源反接制动的方法是改变电动机定子绕组与电源的连接相序，如图5一3所示，断开QS1，接通QS2即可。电源相序的改变，旋转磁场立即反转，而使转子绕组中感应电势、电流和电磁转矩都改变方向，因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子的转向相反，电动机进行制动，此称为电源反接制动。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路2、速度继电器速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，亦称为反接制动继电器。1)外形结构及符号速度继电器的外形结构及符号如图5-4所示，其文字符号为KS。

它主要由转子、定子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路2)动作原理速度继电器的动作原理如图5—5所示。其转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触点复位。一般速度继电器的动作转速为120r/min，触点的复位转速在100r/min以下，转速在3000一3600r/min以下能可靠工作:上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路3)型号含义常用的速度继电器有JY1型和JFZO型，其型号及含义如下:上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路三、应用实施（一）反接制动反接制动是在电动机三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速降到接近零时切除电源，否则电动机仍有反向力矩可能会反向旋转，造成事故。三相异步电动机单向运转反接制动控制线路如图5一6所示。图5一6中主回路中所串电阻R为制动限流电阻，防止反接制动瞬间过大的电流可能会损坏电动机。速度继电器KS与电动机同轴，当电动机转速上升到一定数值时，速度继电器的动合触点闭合，为制动做好准备。制动时转速迅速下降，当其转速下降到接近零时，速度继电器动合触点恢复断开，使接触器KM2线圈断电，防止电动机反转。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路线路动作原理如下:启动:反接制动：反接制动的优点是制动迅速，但制动冲击力大，能量消耗也大。故常用于不经常启动和制动的大容量电动机。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路（二）双向反接制动有些设备正转和反转停止都需要制动控制，可以采用三相异步电动机的双向反接制动电路，如图5一7所示。1、电路分析主电路中主要器件的作用为:KM1主触点用于正转运行及反转时的反接制动;KM2主触点用于反转运行及反转时的反接制动;KM3运转时闭合，制动时断开，保证电动机串接限流电阻制动;KS速度继电器的两个常开触点，一个用于正转时的反接制动，另一个用于反转时的反接制动。控制电路中的主要器件作用为:SB1为复合按钮、KA1,KA3为中间继电器、KM1,KM3接触器用于电动机的正转控制;上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路SB2为复合按钮、KA2,KA4为中间继电器、KM2,KM3接触器用于电动机的反转控制;正转的反接制动主要用到SB3为停止按钮，速度继电器KAS一1常开触点、中间继电器KA3、接触器KM2,KM3等;反转的反接制动主要用到SB3停止按翎、谏度继巾器KS一2常开触占、巾间继巾器KA4、接触器KM1、KM3等。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路图5一7中，KM1、KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻接触器，KA1、KA2,KA3为中间继电器，KS为速度继电器，其中，KS一1为正转闭合触点，KS-2为反转闭合触点，R为启动与制动电阻。2、电路的工作原理正转串电阻降压启动:上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路额定运行:当电动机转速上升到一定值时，电动机转速大于300r/min，速度继电器KS一1常开触点闭合，另外KM1-2常开触点已闭合，所以上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路停机制动分断电源:按下停止按钮SB3，中间继电器KA1线圈失电，其控制过程如下:上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路串接电阻制动:由于KA3-2已闭合，KM1常闭触点又重新闭合所以KM2线圈得电->KM2主触点闭合一电动机串电阻R反接制动。制动结束:当电动机的转速,100r/min时，KS一1常驻机构开触点重新分断，使三相异步电动机的反向启动需按下复合按钮SB2，制动时仍按SB3，其控制原理与正转电路相同，请读者自己分析。上一页下一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作枯能考评.具体考核要求和考核标准如表5一1所示。教学小结制动有机械抱闸制动和电气制动，电气制动又分为反接制动和能耗制动，反接制动一般采用速度继电器来控制反接制动的时间，反接制动适合于制动迅速，制动不频繁(如各种机床的主轴制动)的场合。上一页返回任务一三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计一、任务简述电动机反接制动控制系统也可以用PLC实现对其的控制，而且效果好，线路简单，运行稳定。二、相关知识PLC程序设计方法—移植法是根据继电器电路图设计PLC梯形图的方法。PLC使用与继电器电路图极为相似的梯形图语言。如果用PLC改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径。这是因为原有的继电器控制系统经过长时间的使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图和梯形图代替继电器系统，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，使得操作人员不用改变长期形成的操作习惯。下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计1、基本方法继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图。将它改为PLC控制时，需要用PLC的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图。可以将PLC想象成是一个控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入位和输出位是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统，在分析梯形图时可以将输入位的触点想象成对应的外部输入器件的触点，将输出位的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还能受外部触点的控制。将继电器电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计(1)了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。(2)确定PLC的输入信号和输出负载。继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如果用PLC的输出位来控制，它们的线圈在PLC的输出端。按钮操作开关、行程开关和接近开关等提供PLC的数字量输入信号，继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能，用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入位、输出位无关。(3)选择PLC的型号，根据系统所需要的功能和规模选择CPU模块、电源模块及数字量输入和输出模块，对硬件进行组态，确定输入、输出模块在机架中的安装位置及其起始地址。(4)确定PLC各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。各输入和输出在梯形图中的地址取决于它们的模块的起始地址和模块中的接线端子号。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计(5)确定与继电器电路图中的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器和定时器、计数器的地址。(6)根据上述的对应关系画出梯形图。2、注意事项根据继电器电路图设计PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题。(1)应遵守梯形图语言中的语法规定。由于工作原理不同，梯形图不能照搬继电器电路中的某些处理方法。例如，在继电器电路中，触点可以放在线圈的两侧，但是在梯形图中，线圈必须放在电路的最右边。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计(2)适当地分离继电器电路图中的某些电路。设计继电器电路图时的一个基本原则是尽量减少图中使用的触点个数，因为这意味着成本的节约，但是这往往会使某些线圈的控制电交织在一起。在设计梯形图时首要的问题是设计的思路要清楚。设计出的梯形图容易阅读和理解，并不在意是否多用几个触点，因为这不会增加硬件的成本，只是在输入程序时需要多花一点时间。(3)尽量减少PLC的输入和输出点。PLC的价格与I/O点数有关，因此输入、输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。在PLC的外部输入电路中，各输入端可以接常开触点或是常闭触点，也可以接触点组成的串并联电路。PLC不能识别外部电路的结构和触点类型，只能识别外部电路的通断。(4)时间继电器的处理。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计时间继电器除了有延时动作的触点外，还有在线圈通电瞬间接通的瞬动触点。在梯形图中，可以在定时器的线圈两端并联存储位的线圈，它的触点相当于定时器的瞬动触点。(5)设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置中间单元，即用该电路来控制某存储位，在各线圈的控制电路中使用其常开触点。这种中间元件类似于继电器电路中的中间继电器。(6)设立外部互锁电路。控制异步电动机正以转的交流接触器如果同时动作，会造成三相电源短路。为了防止出现这样的事故，应在PLc外部设置硬件互锁电路。(7)外部负载的额定电压。PLC双向晶闸管输出模块一般只能驭动额定电压22oVAc的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V，则应换成220V的线圈，或是设置外部中间继电器。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计三、应用实施（一）反接制动的PLC程序编制1、控制要求图5一6所示为任务一的反接制动主电路和控制电路，请将反接制动的控制过程改用PLC控制。2、PCL的选择从继电器控制系统图可知，该系统有启动按按、停止按按、速度继电器、热继电器4个输入，均为开关量。该系统中有输出信号2个，其中KM1为电源接触器，KM2为反接制动接触器，所以控制系统可选用CPU221一14AC/DC/RLY,I/0点数均为14点，满足控制要求，而且还有一定的余量。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计3、反接制动控制电路PCL控制的I/O分配反接制动控制电路的输入有启动按钮、停止按钮、速度继电器和热继电器，输出有电源接触器和反接制动接触器，PLC的输入/输出点分配表，如表5一2所示。4、硬件接线图应用PLC实现电动机反接制动控制系统硬件接线如图5一9所示。为了防止短路，在KM1、KM2接了电气互锁。5、程序设计采用移植法编写程序，由图5-6，根据I/)对应关系，FR的动断用I0.3的动断代替，SB2用I0.0代替，SB1用I0.1代替，KS用I0.2代替，KM1用Q0.0代替，KM2用Q0.1代替，再将块电路放前面，获得如图5一10所示的梯形图。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计按下SB2,I0.0接通，Q0.0得电自锁，M1吸合，电动机正转，当速度达到120r/min时，KS闭合，I0.2接通，为反接制动作准备;当按下停止按钮时，I0.1接通，Q0.0断开，KM1失电，正转停止，KM2接通，处于反接制动状态，当速度降到低于100r/min时，I0.2断开，反接制动停止。6、线路安装线路安装按照先主后辅的顺序，而且一定要套线号。线路安装完后用电阻法检查是否有短路性故障。7、通电试车检查完后将程序下载到PLC，运行试车，如有问题，则检查排除故障。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计(二)可逆运行反接制动的PLC程序编制将图5一7所示的继电器控制可逆运行反接制动控制线路改为PLC控制。1、PLC的选型从继电器控制系统图可知，该系统有正转按钮、反转按钮、停止按钮、正转速度继电器、反转速度继电器、热继电器h个输入，均为开关量。该系统中有输出信号3个，其中KM1为正转接触器，KM2为反转接触器，KM3为制动电阻端接继电器，所以控制系统可选用CPU221一14AC/DC/RLY,I/()点数均为14点，满足控制要求，而且还有一定的余量。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计2、反接制动控制电路PLC控制的I/O分配反接制动控制电路的输入有启动按钮、停止按钮、速度继电器和热继电器，输出有电源接触器和反接制动接触器，PLC的输入/输出点分配表，如表5一3所示。3、硬件接线图PLC控制可逆运行反接制动硬件接线如图5一11所示。4、程序设计采用移植法编写程序，由图5-6，根据I/O对应关系和编程规则，获得如图5一12所示的梯形图。四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表5一4所示。上一页下一页返回任务二应用PLC实现电动机反接制动控制系统的设计教学小结1、移植法是根据继电器电路图设计PLC梯形图的方法，是根据继电器控制电路图与梯形图有很多相似之处，将继电器电路图“翻译”成梯形图的方法，但要满足编程规则，这种方法简单、便捷、实用。2、PLC控制的电动机反接制动控制系统具有效果好、线路简单、运行稳定的特点。上一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路一、任务简述反接制动虽然具有设备简单、制动力矩较大、制动迅速的特点，但机械冲击强烈、制动不平稳、准确度不高。在要求平稳制动、停位准确的场合，通常采用能耗制动(如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等)。二、相关知识三相笼型异步电动机的能耗制动，就是把转子储存的机械能转变成电能，又消耗在转子上，使之转化为制动力矩的一种方法。1、能耗制动的原理

三相异步电动机正常运转分断电源后，仍会做一段时间的惯性运动。此时，若在定子绕组中通入一恒定直流电，在定子气隙中就会产生一个恒定磁场，转子电路中就会产生感应电流，该感应电流与恒定磁场的相互作用就会产生一个制动力矩，使转子转速迅速下降，当，a=0时，T=0，制动过程结束，停机后需切断直流电源。下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路这种方法是将转子的动能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，所以称能耗制动。其制动原理如图5一13所示，当Q52接通电源，QS1向下接通V,W相绕组，电动机就进人了能耗制动状态。

这种制动所消耗的能量较小、制动准确率较高、制动转矩平滑，但制动力较弱，制动力矩与转速成正比地减小。还需另设直流电源，费用较高。2、能耗制动主电路为了节约器材，实际的能耗制动是对原电源半波或桥式整流得到直流电，而不需另配直流电源。图5一14所示为三相异步电动机半波整流能耗制动主电路。上一页下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路如图5一14(a)所示，当KM2接通时，电流从L3经QS,FU、触点KM2,电动机的绕组V,电动机的绕组W、触点KM2、二极管VD,电阻R流回到零线，这样在电动机的绕组中就通过了一直流电，从而产生磁场，电动机处于发电状态，将电动机的动能转变为电能，消耗在电阻R上，使电动机迅速停机。图5一14(b)所示的原理一样，唯一的不同是直流采用桥式整流获得。三、应用实施1、用速度继电器控制的能耗制动控制线路用速度继电器控制的能耗制动控制线路如图5一15所示。图5一15中KM1为交流电源接触器、M2为直流电源接触器、KS为速度继电器，VD为整流二极管，R为限流电阻。上一页下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路线路动作原理如下:启动:能耗制动:上一页下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路2、时间原则控制的能耗制动控制线路按时间原则控制的能耗制动控制线路如图5一16所示。图中主电路在进行能耗制动时所需的直流电源由4个二极管组成单相桥式整流电路通过接触器KM2引入，交流电源与直流电源的切换是由KM1,KM2来完成，制动时间由时间继电器KT决定。线路动作原理如下:启动:上一页下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路能耗制动：图5一17所示为电动机按时间原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。在其正常的正向运转过程中，需要停止时，可按下停止按钮，KM1断电，KM3和KT线圈通电并自锁，KM3常闭触点断开起着锁住电动机启动电路的作用;KM3常开主触点闭合，电动机定子接入直流电源进行能耗制动，转速迅速下降，当其接近零时，时间继电器延时断开的常闭触点KT断开，KM3线圈断电，KM3常开辅助触点复位，时间继电器KT线圈也随之失电，电动机正向能耗制动结束，电动机自然停车。上一页下一页返回任务三三相异步电动机能耗制动的继电器—接触器控制线路能耗制动的优点是制动准确、平稳，能量消耗小;但需要整流设备。故常用于要求制动平稳、准确和启动频繁的容量较大的电动机。四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表5一5所示。教学小结能耗制动是在停止时，给定子绕组中通入一恒定直流电，在定子气隙中就会产生一个恒定磁场，此时电动机成了发电机，将转子的动能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，使转子转速迅速下降，制动过程结束后切断直流电源。整个制动过程可按速度原则控制，也可按时间原则控制，但速度原则控制优于时间原则控制。能耗制动的优点是制动准确、平稳，能量消耗小;但需要整流设备。故常用于要求制动平稳、准确和启动频繁的容量较大的电动机。上一页返回任务四应用PLC实现电动机能耗制动控制系统的设计一、任务简述能耗制动具有平稳制动、停位准确的特点，应用PLC实现电动机能耗制动控制系统更具有控制精确、稳定、抗干扰能力强，已被广泛应用于各种生产机械中。二、相关知识1、梯形图经验设计法经验设计法也叫试凑法，经验设计法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。2、梯形图经验设计法的步骤(1)分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图。(2)典型单元梯形图程序的引入。(3)修改、完善以满足控制要求。下一页返回任务四应用PLC实现电动机能耗制动控制系统的设计三、应用实施（一）采用断电延时定时器完成制动时间控翻1、控制要求能耗制动的主电路和时序图如图5一18所示，从时序图可知，按下启动按钮，电动机运行，按下停止按钮，停止运行，接通KM2能耗制动，经过时间T1，能耗制动结束，电动机停止。2、PLC的选型从上面的分析可知系统有启动按钮、停止按钮、热继电器3个输入，均为开关量。该系统中有输出信号2个，其中KM1为正常运行接触器，KM2为能耗制动接触器。所以控制系统可选用CPU221一14AC/DC/RLY,I/O点数均为14点，满足控制要求，而且还有一定的余量。3、I/O分配PLC控制能耗制动I/O分配表如表5一6所示。上一页下一页返回任务四应用PLC实现电动机能耗制动控制系统的设计4、硬件接线图PLC控制能耗制动硬件接线如图5一19所示。5、程序设计

由时序图可知，其控制要求比较简单，可以采用启动、保持和停止电路作为基本利、架编程，经改进完成PLC控制能耗制动梯形图如图5一20所示。当I0.0接通时，Q0.0得电自锁，电动机运行，当按下停止按钮时，I0.1接通，Q0.0失电，Q0.1得电自锁，开始能耗制动，并开始计时，经过8s，定时器T37动作，Q0.1失电，能耗制动完成。6、线路安装线路安装按照先主后辅的顺序，而且一定要套线号。线路安装完后用电阻法检查是否有短路性故障。7、通电试车检杳完后将程序下载到PLC，运行试车，如有问题，检杳排除故障。上一页下一页返回任务四应用PLC实现电动机能耗制动控制系统的设计（二）采用断电延时定时器完成制动时间控制本任务采用了通电延时定时器完成制动时间控制，采用断电延时定时器同样可以完成此任务，I/O分配、硬件接线图都和原来一样，只要将程序改为如图5-21所示的梯形图即可。当按下启动按钮时，I0.0接通，Q0.0得电自锁，断电延时定时器T37得电，其动合触点T37闭合，电动机运行，当按下停止按钮时，I0.1接通，Q0.0断开，Q0.1得电自锁，能耗制动，T37开始计时，8s后动合触点T37复位，Q0.1失电。四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表5一7所示。上一页下一页返回任务四应用PLC实现电动机能耗制动控制系统的设计教学小结1.经验设计方法也叫试凑法，在掌握一些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。2.典型的电路有:启动、保持和停止电路;三相异步电动机正、反转控制电路;多地控制电路;互锁控制电路;顺序启动控制电路;集中与分散控制电路等。3.能耗制动具有平稳制动、停位准确的特点，应用PLC实现电动机能耗制动控制系统更具有控制精确、稳定、抗干扰能力强，已被广泛应用于各种生产机械中。返回上一页任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统一、任务简述异步电动机的调速方法主要有变极调速、变阻调速和变频调速等。其中，变极调速是通过改变定子绕组的磁极对数来实现调速，变阻调速是通过改变转子电阻来实现调速，变频调速是使用专用变频器来实现异步电动机的调速控制。变频器的功能是将电网电压提供的恒压恒频交流电变换为变压变频交流电，它是通过平滑改变异步电动机的供电频率f来调节异步电动机的同步转速

，从而实现异步电动机的无极调速。这种调速方法由于调节同步转速

，故可以由高速到低速保持有限的转差率，效率高、调速范围大、精度高，是交流电动机的一种比较理想的调速方法。二、相关知识1、变极调速控制线路

返回下一页任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统在恒定频率情况下，电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降。显然，变极调速方法只能一级一级地改变转速，是不平滑的调速。双速电动机定子绕组的结构及接线方式如图5一22所示。其中，图5-22(a)所示为结构示意图，改变接线方法可获得两种接法，图5-22(b)所示为三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min,是一种低速接法;图5-22(c)所示为双星形接法，磁极对数为1对极，同步转谏为3000r/min,是一种高速接法.2、变频调速控制线路由于变频调速技术日趋成熟，因此把实现交流电动机调速装置制成产品即变频器。按变频器的变频原理可分为交一交变频器和交一直一交变频器。随着现代通信载波技术及电力电子技术的发展，PMT(输出电压调宽不调幅)变频器已成为当今变频器的主流。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统交—交变频器也称直接变频器，它没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频调压的交流电。交—直—交变频器也称间接变频器，它先将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电。交—直—交变频器的基本结构如图5一23所示，主要由整流、逆变、控制、直流环节、电源和负载6部分组成。其主要指标包括:(1)输入侧的额定值；(2)输出侧的额定值：①输出电压UN；②输出电流IN；③输出容量（kV·A）；④配用电动机容量（kW）PN

；⑤过载能力；(3)频率指标：①频率范围；②频率精度；③频率分辨率等。3、变频器使用简单介绍以三菱FR一A500变频器为例，来说明变频器的使用。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统

1)引脚作用三菱FR—A500变频器主要控制引脚如图5一24所示。各引脚作用如下:R,S,T:交流电源输入连接工频电源。当使用高功率因数转换器时，确保这些端子不连接(FR一H(C))。U,V,W:变频器输出接三相笼型电动机。STF正转启动:STF信号处于ON便正转，处于OFF便停止。程序运行模式时为程序运行开始信号(ON开始，OFF静止)。STR反转启动:STR信号ON为逆转，OFF为停止。STOP启动自保持选择:使STOP信号处于ON，可以选择启动信号自保持。RH,RM,RL;多段速度选择，用RH,RM和RL信号的组合可以选择多段速度。JOG:点动模式选择，JOG信号ON时选择点动运行(出厂设定)。用启动信号(STF和STR)可以点动运行。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统RT:第2加/减速时间选择，RT信号处于ON时选择第2加减速时间。设定了[第2力矩提升][第2V/F(基底频率)]时，也可以用RT信号处于ON时选择这些功能。MRS:输出停止，MRS信号为ON(20ms以上)时，变频器输出停止。用电磁制动停止电机时，用于断开变频器的输出。RES:复位，用于解除保护回路动作的保持状态。使端子RES信号处于ON在0.1s以上，然后断开。AU电流输入选择，只在端子AU信号处于ON时，变频器才可用直流4~20mA作为频率设定信号。CS:瞬停电再启动选择，CS信号预先处于ON，瞬时停电再恢复时变频器便可自动启动。但用这种运行必须设定有关参数，因为出厂时设定为不能再启动。SD:公共输入端子(漏型)、接点输入端子和FM端子的公共端。直流24V,0.1A(PC端子)电源的输出公共端。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统10号端子:频率设定用电源5VDC，容许负荷电流10mA。2号端子:频率设定(电压)，输入0一5VDC对应于为最大输出频率。输入输出成比例。用参数单元进行输入0一5VDC(出厂设定)和0一10VDC的切换。输入阻抗10

，容许最大电压为20VDC。5号端子:频率设定公共端频率设定信号(端子2,1或4)和模拟输出端子AM的公共端子。请不要接地。2)开关控制变频器时接线图输入信号端子有漏型逻辑和源型逻辑，输入信号出厂设定为漏型逻辑。在这种逻辑中，信号端子接通时，电流是从相应的输入端子流出。端子SD是触点输入信号的公共端。要接开关控制变频器时，其接线如图5-25所示。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统三、应用实施1、控制要求用PLC、变频器设计一个电动机的三速运行的控制系统，要求按下启动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。2、变频器的设定参数(1)上限频率Prl-50Hz。(2)下限频率Pr2=0Hz。(3)基底频率Pr3=50Hz。(4)加速时间Pr7=2s。(5)减速时间Pr8=2s。(6)电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统(7)操作模式选择(组合)Pr79=3。(8)多段速度设定(1速)Pr4=30Hz。(9)多段速度设定(2速)Pr5=45Hz。(10)多段速度设定(3速)Pr6-20Hz。3、变频器的主接线图变频器的主接线如图5-26所示。4、电动机多速运行的继电器控制图使用继电器、变频器控制电动机多速运行的控制信号分配为:SB:停止(复位)按钮;SB1:启动按钮;KA1:运行信号(STF);KA2;1速(RL);KA3;2速(RM);KA4;3速(RH);KA1(动断):复位(RES)。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统根据控制要求和控制信号分配，可得图5一27所示的电路控制系统。按下启动按钮SB1,KA1,KA2,KT1得电，接通正转启动信号和低速挡，经过时间5s，KT1的延时触点闭合，接通KA3,KT2，断开KA2，换成中速挡，再经过5s,KT2的延时触点接通，KA4接通，KA3断开，接通高速挡，断开中速挡。按下停止按钮SB时，所有继电器失电，KA1常闭触点接通，复位变频器，电动机停止运行。变频器不仅可以实现对电动机不同速度的控制，还可以实现正、反转控制，其线路如图5-28所示。STF为正转启动控制端，STF信号处于ON便正转，处于OFF便停止。程序运行模式时为程序运行开始信号(ON开始，OFF静止)STR反转启动控制端，STR信号ON为逆转，OFF为停止。当STF和STR信号同时处于ON时，相当于给出停止指令。上一页下一页返回任务五三相异步电动机变频调速的继电器—接触器控制系统四、操作技能考评通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表5—8所示。教学小结变频器是将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电设备，可以通过对变频器的控制实现对电动机进行调速、正反转等多种控制，使用十分方便。对变频器的控制可以采用继电器控制系统实现。上一页返回任务六应用PLC实现电动机变频调速控制系统的设计一、任务简述工、农业生产中的变频控制系统很少采用继电器控制系统，基本上都采用PLC控制系统，采用PLC控制变频器的调速系统具有电路简单、使用方便、性能稳定等特点。二、相关知识如用PLC控制变频器，也可直接利用变频器内部的24V电源。PLC和变频器的连接如图5-29所示。图中通过控制PLC的输出Q0.0一Q0.5可以控制电动机的转速和转向。三、应用实施（一）PLC控制变颇调速1、控制要求下一页返回任务六应用PLC实现电动机变频调速控制系统的设计电动机可以三速运行，即按下启动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。2、PCL的选型从上面的分析可知系统有启动、停止两个输入信号，均为开关量。该系统中输出信号有正转启动、低速控制、中速控制、高速控制、复位控制，一共5个，所以控制系统可选用CPU221—14AC/DC/RLY,I/0点数均为14点，满足控制要求，而且还有一定的余量。3、PCL的I/O分配根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下:I0.0:停止(复位)按钮；I0.