电动机顺序启动/停止控制
设计概述
三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，三项异步电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。
在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。
本系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。
长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。 进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。如PLC可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等，易于实现柔性制造系统。远程通信功能的实现更使PLC 如虎添翼。目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众
多行业。
设计要求
利用可编程逻辑控制器，完成一个电动机顺序启动/停止控制的设计。具体要求如下： 1．NFB：ON，停车指示灯PL4亮，按PB4无作用，PBl、PB2操作顺序不受限制。 2．按PBl时，M1电动机正转[MCl、PLl动作]，PL4熄灭。此时按PB2无作用，按PB3时则Ml电动机停止运转，PL4亮。
3．按PB2时，M1电动机逆转[MC2、PL2动作]，PL4熄灭。此时按PB 1无作用，按PB3时则M1电动机停止运转，PL4亮。
4．M1电动机正转或逆转时，再按PB4后，M2电动机才会运转[MC3、PL3动作]， 此时按PB3无作用。
5．此时按PB5，M2电动机停止运转。
6．M2电动机停止运转时按PB3，M1电动机才会停止运转，PL4亮。
7．Ml电动机正转或逆转时，TH—RY l动作，M1电动机停止，响，PL4亮。此时按PB4，M2电动机无法启动。
8．M1、M2电动机均运转时。若TH—RY2动作，M2停止运转Bz响。按PB3则M1电动机停止运转，PL4亮。若TH—RYl动作，则M1、M2全部停止运转，BZ r1向，PL4亮。
9．热继电器全部复位后，BZ停响，恢复正常操作状态。
10．PL1、PL2、PL3、PL4作为运转及停止指示，不能以PLc输出点直接控制。 11．MCl与MC2在PLC外部接线时，要做连锁控制。
1 系统总体方案设计
2.1 系统硬件配置及组成原理图
本设计是采用PLC作为控制器来实现的，采用PLC而不用继电器的理由有以下三点： 1.控制方式。继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即
可。
2.控制速度。继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。
3.延时控制。继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。 显然用PLC来实现电动机的顺序启动/停止控制比用继电器要好上很多。 根据设计要求,系统的方框图设计如图1所示：
计算机 电动机 电动机 可编程控制器 三相异步电动机驱动器 图 1 系统结构原理图
2.2 系统变量定义及分配
一、系统所用到的主要元件有：
(I).熔断器
熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。 1.熔断器分类
(1) 螺旋式熔断器RL：
在熔断管装有石英砂，熔体埋于其中，熔体熔断时，电弧喷向石英砂及其缝隙，可迅速降温而熄灭。为了便于监视，熔断器一端装有色点，不同的颜色表示不同的熔体电流，
熔体熔断时，色点跳出，示意熔体已熔断。螺旋式熔断器额定电流为5～200A，主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体的场所。 (2) 有填料管式熔断器RT：
有填料管式熔断器是一种有限流作用的熔断器。由填有石英砂的瓷熔管、触点和镀银铜栅状熔体组成。填料管式熔断器均装在特别的底座上，如带隔离刀闸的底座或以熔断器为隔离刀的底座上，通过手动机构操作。填料管式熔断器额定电流为50～1000A，主要用于短路电流大的电路或有易燃气体的场所。 (3) 无填料管式熔断器RM：
无填料管式熔断器的熔丝管是由纤维物制成。使用的熔体为变截面的锌合金片。熔体熔断时，纤维熔管的部分纤维物因受热而分解，产生高压气体，使电弧很快熄灭。无填料管式熔断器具有结构简单、保护性能好、使用方便等特点，一般均与刀开关组成熔断器刀开关组合使用。
(4) 有填料封闭管式快速熔断器RS：
有填料封闭管式快速熔断器是一种快速动作型的熔断器，由熔断管、触点底座、动作指示器和熔体组成。熔体为银质窄截面或网状形式，熔体为一次性使用，不能自行更换。由于其具有快速动作性，一般作为半导体整流元件保护用。 2.熔断器在电动机中的应用
①单台直接起动电动机 熔体额定电流＝(1.5～2.5)×电动机额定电流。
②多台直接起动电动机 总保护熔体额定电流＝(1.5～2.5)×各台电动机电流之和。 ③降压起动电动机 熔体额定电流＝(1.5～2)×电动机额定电流。 ④绕线式电动机 熔体额定电流＝(1.2～1.5)×电动机额定电流。 （II）、热继电器：
热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失 电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 1、热继电器的作用是：
主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后， 使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量 的传递需要
较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护 2、热继电器的选择方法
热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。
1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)。
2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.95~1.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。
3、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。
4、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋人电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。 (III)、交流接触器
(1).交流接触器主要的组成
a.电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；b.触头系统,包括三副主触头和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；c.灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；d.绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 (2).交流接触器的工作原理
当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失,
动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 (3).交流接触器的分类
交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下几种。
a.按主触点极数分 可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。单极接触器主要用于单相负荷，如照明负荷、焊机等，在电动机能耗制动中也可采用；双极接触器用于绕
电动机顺序启动停止控制 - 图文
