PLC控制三相异步电动机启动
PLC 控制三相异步电动机启动
一、实训目的
1、了解PLC 控制三相异步电动机启动的硬件电路。
2、熟悉PLC 编程的原理及方法。
3、熟悉STEP7-Micro/WIN32编程软件。
4、掌握简单梯形图程序的编制方法。
二、实训内容
1、三相异步电动机启动控制动力主回路参考原理图如图2.1.1 (a)所示。
2、三相异步电动机启动PLC 控制回路参考原理图如图2.1.1 (b)所示。
FU
KM
FR
L N
（a ）动力主回路原理图 （b ）PLC 控制回路原理图 图2.1.1 PLC 控制三相异步电动机启动控制电路参考原理图
表2.1.1
4、在计算机上安装好STEP7-Micro/WIN32编程软件，编制梯形图程序，并下载到PLC。
三、实训器材
三相异步电动机1台，交流接触器1个，按钮开关2个，指示灯2个，热保护继电器1个，熔断器3个，小型三相断路器1个，小型两相断路器1个，西门子S7-200系列可编程序控制器CPU224XP一台，PPI电缆一根，安装有STEP7-Micro/WIN32编程软件PC机一台(选配或自备)，连接导线及相关工具若干。
四、工作原理
可编程序控制器的编程原理基本上同继电－接触式系统的电气原理图设计，其编程最终目的是控制输出对象，输出对象的问题解决了，基本的编程任务就完成了。
本实训主要是通过开启控制按钮SB_1所给PLC开启信号，在未按下停止控制按钮SB_2以及热继电器常闭触点FR未断开时，PLC输出控制接触器KM线圈带电，其主触头吸合使电机启动。
五、注意事项
1、接线时合理安排布线，保持走线美观，接线要求牢靠，整齐、清楚、安全可靠。
尤其注意PLC及其输入输出端电源部分的接线，具体请参考西门子S7-200手册。
2、操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。
3、要观察电器动作情况时，必须在断电的情况下小心地打开柜门面板，然后再接通电源进行操作和观察。
六、实训步骤
认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表欧姆档检查各电器线圈、触头是否完好。
实验主回路电源接三路小型断路器输出端L1、L2、L3，供电线电压为380V，PLC控制回路电源接二路小型断路器L、N，供电电压为220V。
参考图2.1.1所示线路进行接线，接线时，先接动力主回路，它是从380V三相交流电源小型断路器QS1的输出端L1、L2、L3开始，经熔断器、交流接触器KM的主触头，热继电器FR的热元件到电动机M的三个线端U、V、W的电路，用导线按顺序串联起来。
主电路连接完整无误后，再连接PLC控制回路，它是从220V单相交流电源小型断路器QS2输出端L、N供给PLC电源，同时L亦作为PLC输出公共端。
常开按钮SB_1、SB_2以及热继电器的常闭辅助触点均连至PLC的输入端。
PLC输出端直接和接触器线圈KM、开启指示灯HL1、停止指示灯HL2相连。
接好线路，经指导教师检查后，方可进行通电操作。
（1）开启控制屏电源总开关，合上小型断路器QS1、QS2，按柜体电源启动按钮，启动电源。
（2）将编好的程序下载到PLC中。
（3）按起动按钮SB_1，对电动机M进行启动操作，比较按下SB_1前后电动机和接触器的运行情况及电动机、指示灯的工作情况。
（4）按停止按钮SB_2，对电动机M进行停止操作，比较按下SB_2前后电动机和接触器的运行情况及电动机、指示灯的工作情况。
（5）实验完毕，按实训台电源停止按钮，切断实验线路三相交流电源，拆除线路。
七、思考题
（1）请将本实训与第二篇的实训一进行比较，分析两种控制方式的区别。
参考答案：第二篇的实训一“三相异步电动机点动控制”是继电－接触式系统，其控制逻辑全部由硬件回路来实现，而本实训的控制逻辑是由PLC内部编程来实现的。
（2）请分析如果接入PLC输入点的停止按钮换成常闭点，那么PLC程序该做如何调整？
参考答案：如果接入PLC输入点的停止按钮换成常闭点，那么PLC程序中的SB_2应该换成常开点。
PLC实验二报告-三相异步电动机的星三角换接启动控制
实验二三相异步电动机的星/三角换接启动控制一、实验梯形图：
二、实验程序及注释
三、实验结果：
当按下X000即SS时，机器启动，Y001即KM1闭合，间隔1s后Y003即KM3闭合，此时为星形联结启动；按照设定的时间（本组为第九组，按照要求设定从启动到切换为三角形联结启动的时间为9秒），9秒后常闭触点T0断开，KM3断开，再间隔0.5秒后KM2闭合，此时为三角形联结启动。
当按下X001即ST时，机器停车，KM1~KM3的指示灯全部熄灭，电动机停止运作。
当按下X002即FR时，模拟过载情况，断电，情况如按下ST时。
实验结果与仿真结果一致，如图所示。
→
→
→
四、经验总结
①实验注意事项：
在实验过程中，必须连接好线路并确保接线以及程序正确后方可打开电源启动电动机模
块，以防出现触电的情况；如遇到程序错误的问题（此时PLC最下面的红灯会亮起来），先看程序有没有语句缺漏然后再检查语句是否有错误，注意器件名跟软元件名要一一对应。
②关于三相异步电动机的星/三角换接启动：
Y-△降压启动也称为星形-三角形降压启动，简称星三角降压启动。
这一线路的设计思想仍是按时间原则控制启动过程。
所不同的是，在启动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了启动电流对电网的影响。
而在其启动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。
凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可以采用这种线路。
三相异步电动机Y△起动PLC控制程序的设计与调试实验
三相异步电动机Y/△起动PLC控制程序的设计与调试
一、实验目的
1、熟悉PLC的I/O分配和连接方法。
2、进一步熟悉PLC的基本逻辑指令及其使用。
3、掌握PLC应用程序的设计与调试方法。
4、掌握PLC定时器的使用方法。
二、实验仪器
电气控制实验装置 1台
电动机 1 台；
万用表 1只
电工工具及导线若干
计算机1台
FX2N可编程序控制器 1台
三、实验内容及要求
1、实验内容：
1) 三相异步电动机Y/△起动控制程序设计与调试。
要求采用时间控制原则
进行控制程序设计。
2) 修改定时器的时间设定值，观察不同的时间对电动机控制性能的影响。
2、实验要求：
1) 运用经验设计法设计PLC控制程序。
2) 在FX-PCS-WIN3.0(三菱PLC梯形图编辑、调试集成环境)环境下进行
控制程序的编辑与调试。
3) 记录在调试程序过程中出现的问题，并分析产生的原因。
四、思考题
1、实现一个控制，程序的编写方式是否唯一？请谈谈体会。
2、可编程序控制器的定时器均为接通延时型，若需要分断延时型定时器怎么办？扩大延时范围有几种方法？
3、PLC控制系统与传统继电器控制系统的主要区别是什么?
五、实验报告要求
1、实现三相异步电动机Y/△起动控制的PLC控制系统的I/O分配表。
2、实现三相异步电动机Y/△起动控制的PLC控制系统的硬件接线图、
2、采用PLC实现三相异步电动机Y/△起动控制的程序清单。
3、记录实验中发现得问题、错误、故障及解决方法。
三相异步电动机PLC控制
结构是不符合设计规则的，应改写为右边的结构。
1
2
3
1
2
3
1 .列
图 6-2-1 线圈只能放在最右边
3）线圈不能直接与起始母线相连，如图 6-2-2 所示左边的梯形图结构是不符合设计规则的，应改写为右 边的结构。
图 6-2-2 线圈不能直接与起始母线连接 4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次以上称为重复输出，重复输出容易引起误操作，故一般不允许 重复输出 。如图 6-2-3 所示，左边的梯形图结构是不符合设计规则的，应改写为右边的结构。
使用 LD 指令和 LDI 指令时应注意：LD 指令和 LDI 指令的操作元件为输入继电器 X、 输出继电器 Y、辅助继电器 M、状态继电器 S、定时器 T 和计数器 C。
2）OUT 指令 OUT 指令称为“输出指令”，其功能是根据逻辑运算结果去驱动指定元件的线圈。其用 法如图 6-1-1 中 Y000、M100、T0 和 Y001 的线圈。
图 6-2-8 三相异步电动机接触器—继电器顺序启动控制电路原理图
任务三 三相异步电动机正反转运行控 制
2）互锁控制梯形图程序 如图 6-3-2 所示梯形图程序是互锁控制梯形图程序的一种，该梯形图程序使用输出来互 锁，相当于继电器电路的电气互锁，用这种互锁能在某一路运行时，将其他的通路切断，从 而保证其他路都不能接通，只有这一路断开后其他通路才能恢复。
是一样的效果。
② 图 6-4-3 所示梯形图中，当
X002 接通时，T250 开始计时，X002
图 6-4-3
断开，T250 的计时时间保持断开前的值，若 X002 再接通，则接着前面的值继
续计时，直到计时时间达到 3s，则计时时间保持不变。当 X003 接通时，T250
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。
利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。
本文介绍了PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的设计，说明了系统的控制策略和工作原理，探讨三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制。
1、PLC在三相交流异步电动机变频调速系统设计三相交流异步电动机变频调速系统，以可编程序控制器PLC 作为核心控制部件，通过速度传感器将电动机的转速信号传给PLC, PLC经过控制规律的运算后，给出控制信号，改变电动机输入电压的频率，来调节电动机的转速，从而构成了一个闭环的速度控制系统。
如图1 所示。
2、三相异步电动变频器电路连接的要点2.1变频器前面一定要加接触器输入侧接触器的作用。
一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。
a. 可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。
b. 发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。
另外，当控制系统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。
2.2变频器与电动机之间是否接输出接触器并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。
a. 当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。
因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。
b. 必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。
另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。
通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。
三相异步电动机PLC基本控制
• LD , LDI是一个程序步指令，即一个字。OUT是多程序步指令， 要视目标元件而定。
• LD , LDI和OUT指令的使用说明如图5-2所示。 • 2.单个触点串并联指令AND, ANI, OR, ORI • AND，与指令，用于单个常开触点的串联连接; • ANI，与非指令，用于单个常闭触点的串联连接 • OR，或指令，用于单个常开触点的并联连接;
上一页下一页返回任务一三相异步电动机点动长动plc控制4同一编号的输出继电器的线圈不能被驱动两次否则容易误操作应尽量避免但不同编号的输出元件可以并行输出如图58所示5输入继电器的线圈是由来自现场的外部信号驱动的不能出现在程序中但它的触点可以使用
项目五三相异步电动机PLC基本控制
• 任务一三相异步电动机点动、长动PLC控制 • 任务二三相异步电动机Y-△降压启动PLC控制 • 任务三电动机运行单按钮启停PLC控制
应尽量避免但不同编号的输出元件可以并行输出，如图5-8所示 • (5)输入继电器的线圈是由来自现场的外部信号驱动的，不能出现在
程序中，但它的触点可以使用。 • (6)适当安排编程顺序，可以简化编程并减少程序步骤。
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任务一三相异步电动机点动、长动PLC控制
• 5. 1. 3三相异步电动机点、长动运行PLC控制 • I.分析任务控制要求 • 参见“任务描述”部分。 • 按下点动按钮SB1，电动机作点动运行，无自锁;按下长动启动按
定时时间，可以采用以下方法。
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任务二三相异步Leabharlann 动机Y-△降压启动PLC控 制• 1.多个定时器组合使用 • 如图5-24所示，当常开触点XO接通时，定时器TO得电并开始延时
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运行PLC控制
高等教育出版社
PLC技术应用
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运 行PLC控制 项目实施
【任务一】：学习相关知识 活动2：学习梯形图编程的基本规则 （3）梯形图中串联或并联的触点个数没有限制，可以无限次的 使用。 （4）多个输出线圈可以并联输出，不能串联输出。
高等教育出版社
PLC技术应用
【任务一】：学习相关知识 活动1：学习基本指令 3.ORB指令程序举例
步序 0 1 2 3 4 5 OUT 操作码 LD AND LD AND ORB Y010 操作数 X000 X001 X002 X003
高等教育出版社
PLC技术应用
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运 行PLC控制 项目实施
PLC技术应用
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运 行PLC控制 项目实施
【任务一】：学习相关知识 活动1：学习基本指令 2.ANB指令程序举例
步序 0 操作码 LD 操作数 X000
1
2 3 4
OR
LD OR ANB
X001
X002 X003
5
OUT
Y010
高等教育出版社
PLC技术应用
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运 行PLC控制 项目实施
项目03 三相异步电动机顺序启动、逆序停止运 行PLC控制 项目实施
【任务一】：学习相关知识 活动1：学习基本指令 1.ANB、ORB指令的格式及功能
名称 块与指令ANB 块或指令ORB 逻辑功能 多个并联电路块的串联连接 多个串联电路块的并联连接 可用软元件 无 无 程序步 1 1
高等教育出版社
个
个 个 个
1
2 4 2
任务1.1-用PLC改造三相异步电动机正反转控制线路
任务1.1 用PLC 改造三相异步电动机正反转控制线路1.1.1任务描述下图1-1-1是三相异步电动机正反转控制线路，它由主电路和辅助电路两部分组成，能够实现异步电动机的正反转控制，此外该电路还具有短路保护和过载保护的功能。
现利用三菱FX 系列PLC 改造三相异步电动机正反转控制线路，要求不改变原先的控制面板，保持系统原有的外部特性，即改造完成后工作人员不需要改变长期形成的操作习惯。
本任务要求电机正反转启动按钮、停止按钮以及过载保护常闭触点与改造前一致。
图1-1-1 三相异步电动机正反转控制线路1.1.2任务目标1．能根据控制要求分配PLC 的输入输出端口； 2．会根据输入输出端口完成线路的连接；3．能选择PLC 指令完成梯形图程序的编写，例如LD 、AND 、OUT 、SET 和RST 等指令； 4．会上电调试程序功能。
1.1.3任务分析与实施一、硬件线路1．系统输入输出信号分析根据图1-1-1的分析，系统的输入信号由两部分构成：一是三相异步电动机停止、正反向启动的控制信号，分别由按钮SB1、SB2 和SB3提供；二是三相异步电动机的过载检测信号，由热继电器FR 的常闭触点提供。
系统需提供两个输出信号，分别用于驱动接触器KM1和KM2，使三相异步电动机实现M3L1L2L3QSFU1FU2KM1KM2FRKM1KM2KM1KM2SB3SB2SB1KM1KM2FR123456789正反转运行。
根据上述分析，PLC 的I/O 端口分配如表1-1-1所示。
表1-1-1 I/O 端口分配表2．硬件线路的设计硬件线路由主电路和控制回路构成，具体如图1-1-2所示。
图1-1-2 三相异步电动机正反转PLC 控制线路说明：（1）为延长PLC 输入点的使用寿命，其输入信号一般采用常开的方式接入，但为更可靠接受保护类信号，其输入信号一般采用常闭的方式接入；（2）与上图中一致，凡是由PLC 实现的正反转控制线路，KM1和KM2必须实行电气联锁，否则在电动机正反转切换的过程中会导致主回路短路；（3）由于三菱FX2N-48MR （继电器输出型）的输出点承受电压最大为AC240V 或DC30V ，故本图中使用的接触器线圈额定电压选为AC220V 。
PLC控制技术 任务2 三相异步电机长动控制
事件（输出）
事件保持条件
按下启动按钮 （ X000 ）
松开启动按钮 （ X000 ）
三相异步电动机长动控制
1.2工作目标
✓ 深刻理解编程元件本质； ✓ 掌握输入继电器X和输出继电器Y的特征； ✓ 初步了解梯形图基本结构； ✓ 理解PLC工作原理； ✓ 能够理解起保停回路，并编写简单梯形图程序。
三相异步电动机长动控制
02
PART TWO
知识准备
三相异步电动机长动控制
2.1 编程本质
2.2 位元件基本特征
10101
X7
X6
X5
X4
X3
010
X2
X1
X0
X0=0
线圈断电
X1=1
线圈通电
三相异步电动机长动控制
2.2 位元件基本特征
位元件（软继电器）与继电器比较
三相异步电动机长动控制
2.3 输入继电器X
01
X0 (X0)
X0
SB
接线端子 输入继电器
X0
COM 电源
输入继电器X0等效电路
PLC控制技术（三菱FX3U机型）
任务2：三相异步电机长动控 制
主讲：吕家将
三相异步电动机长动控制
目录
CONTNETS
01 任务描述 02 知识准备 03 任务实施 04 每课一问 05 知识延伸
三相异步电动机长动控制
01
PART ONE
任务描述
三相异步电动机长动控制
1.1 任务描述
按下启动按钮SB1，三相异步电机M1 旋转并保持。 按下停止按钮SB2，三相异步电机M1 停止。
PLC编程语言
✓ 顺序功能图 (流程图语言) ✓ 梯形图 ✓ 功能块图 ✓ 语句表 ✓ 结构文本
三相异步电动机星三角降压启动PLC控制
学习目标
1、知识目标： （1）掌握(ORB、ANB、MPS、MPD、MPP、T、C) 基本指令。 （2）掌握PLC的编程技巧。 （3）学会使用三菱PLC的定时器，计数器。 （4）掌握PLC常用的编程方法。 （5）掌握整机的安装与调试。
学习目标
2、能力目标： （1）会根据项目分析系统控制要求写出I/O分配 点并正确设计出外部接线图。 （2）会根据控制要求选择PLC的编程方法。 （3）学会使用三菱PLC的定时器的指令。 （4）能正确识读三相异步电动机Ｙ/△起动控制 系统的梯形图和线路图。 （5）能根据控制要求正确编制、输入和传输PLC 程序。 （6）能独立完成整机安装与调试。 （7）会根据系统调试出现的情况，修改相关设计
什么时候用MPS,MRD,MPP?
X1 X2
Y0
MPS ANB
X1
X2 Y0 X4
MPP
Y1
0 1 2 3 4 5
LD MPS AND OUT MPP OUT
X1
X2 Y0 Y1
0 1 2 3 4
LD LD OR ANB OUT
X1 X2 X4 Y0
（一）用法示例
P
简单1层栈
（一）用法示例
复杂1层栈
（二）使用注意事项
多重输出电路的 交叉路口用MPS
第一分支不 用写MRD
X1
M100
Y1
M101
Y2
M102
除第一和最后 以外的分支， 均使用MRD 最后分支用MPP
Y3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
LDI MPS AND OUT MRD AND OUT MPP AND OUT
X1 M100 Y1 M101 Y2 M102 Y3
基于PLC控制的三相异步电动机星_三角启动(1)
器进行三个接触器吸合和断开的切换。由于低
三相异步电动机星—三角启动梯形图
社，2006.
压电器固有的缺点，因此传统的继电—接触器 接线。
控制系统可靠性、安全性、稳定性都比较差。
2.3 软件设计
2 利用 PLC 实现三相异步电动机星—三
根据控制要求画出梯形图，为使系统更
角启动
加安全可靠，在控制中增加了三个重要的功
成三角形，全压运行。
号：PLC；星—三角启动；三相异步电动机；电气控制
引言
（2） 在电动机从星形转换成三角形的过
（2） 报警功能
三相异步电动机直接启动控制线路简单、 程中，为保证主电路可靠工作，避免发生主电
报警功能可以保证系统在启动后 20 秒内
经济，但受到电源容量的限制。当电动机容量 路短路故障，应具有相应的联锁和延时保护。 无法切换到三角形接法时系统产生报警信号，
先的整定时间后，KMY 断开，KM1 和 KM△吸
[ M] . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版
合，定子绕组接成三角形，从而实现了星—三
社，2008.
角启动。传统的继电—接触器控制系统中，控
[ 2] 杨 玉 菲 . 电 气 控 制 技 术
制电路往往采用时间继电器或者其他的低压电
[M] .北京：中国铁道出版
科技论坛
基于 PLC 控制的三相异步电—— 动—机三星角启动 顾晓辉
（南京铁道职业技术学院苏州校区电子电气工程系，江苏 苏州 215137）
摘 要：介绍了利用 PLC 对三相异步电动机星—三角启动控制的原理和应用程序。与传统的继电—接触器控制相比，PLC 更加可靠、安全、灵 活、方便，具有非常高的性价比。据此详细介绍了松下电工 PLC 在星—三角启动中的应用，适合于当前企业对自动化的需要。