一种基于PLC的三相异步电动机控制系统的制作方法

一种基于plc的三相异步电动机控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种电机控制系统，具体涉及一种基于plc的三相异步电动机控制系统，属于电气自动化控制技术领域。


背景技术：

2.在工业控制与自动化领域中，电机起着重要的作用，通过控制电机的运动，可以实现多种自动化控制功能；其中包括对电机的转向控制和速度控制，电机的转向控制是指控制电机的正反转，电机的速度控制是指控制电机的转速，即在单位时间内转过的圈数。有些自动化装置往往需要运动部件实现正反两个方向的运动来实现相应的功能，比如起重机的上升与下降，这就要求拖动装置的电动机能够实现正反转控制功能；而且通过控制电机的转速，可以实现许多功能，比如传送带的速度控制等。
3.现有控制系统中三相异步电动机的速度和方向控制比较繁琐，大多存在以下问题：
4.1）对于三相异步电动机的转向控制，工程上常用倒顺开关来改变三相异步电动机的转向，而倒顺开关需要人工进行操作，且容易误操作，多有不便。
5.2）对于三相异步电动机的速度控制，工程上常用的方法是：变压调速、转子串电阻调速、串级调速等，但这些方法具有实现繁琐、调速范围小、效率低等缺点。因此需要寻求一种简单、方便、智能化的控制方案。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是：克服现有三相异步电动机的控制系统中存在的操作繁琐、不便于控制的问题，提供一种基于plc的三相异步电动机控制系统，基于plc运动控制器、变频器和交流接触器，以程序化方式控制三相异步电动机的转速和转向，具有操作简单、调速范围广、可靠性高、通用性强等优点。
7.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于plc的三相异步电动机控制系统，包括plc运动控制器和三相异步电动机，以及连接在两者之间的电压控制电路、交流接触器主回路和交流接触器控制回路；所述电压控制电路由plc运动控制器通过输出端子连接变频器的多段速输入端子组成，变频器的三相电源输出端通过交流接触器主回路连接三相异步电动机为其提供变频输入电源；所述交流接触器主回路由正相位连接在三相电源上的交流接触器km1的常开触点和交叉相位连接在三相电源上的交流接触器km2的常开触点组成；所述交流接触器控制回路包括分别连接有交流接触器km1的通电线圈和交流接触器km2的通电线圈的两个正反转控制电路；所述plc运动控制器通过控制交流接触器km1和交流接触器km2的通电线圈通断来控制三相异步电动机的正反转。
8.所述plc运动控制器的输出端子包括y02-y06输出端子，y02-y06输出端子与变频器上的s1-s5多段速输入端子一一对应连接。
9.所述交流接触器控制回路由并联的正转控制电路和反转控制电路组成，正转控制
电路上依次连接有直流继电器ka2的常闭触点、直流继电器ka1的常开触点、交流接触器km2的常闭触点和交流接触器km1的通电线圈；反转控制电路上依次连接有直流继电器ka1的常闭触点、直流继电器ka2的常开触点、交流接触器km1的常闭触点和交流接触器km2的通电线圈。
10.所述plc运动控制器还通过y00数字量输出端子连接直流继电器ka1的通电线圈，以及通过y01数字量输出端子连接直流继电器ka2的通电线圈。
11.所述变频器的三相电源输入端和交流接触器控制回路均连接380v三相交流电路，直流继电器ka1和直流继电器ka2均连接24v的直流电路。
12.所述交流接触器控制回路与380v三相交流电路之间连接有熔断器fu1，所述三相异步电动机与交流接触器主回路之间连接有电力断路器q1。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1）本实用新型解决了现有三相异步电动机的控制系统中存在的操作繁琐、不便于控制的问题，基于plc运动控制器、变频器和交流接触器，以程序化方式控制三相异步电动机的转速和转向，具有操作简单、调速范围广、可靠性高、通用性强等优点。
15.2）本实用新型系统中通过plc运动控制器连接直流继电器的通电线圈从而控制电机的运行或停止，并通过交流接触器控制回路中直流继电器的常开/闭触点以及交叉连接的交流接触器的通电线圈和常闭触点，来实现电机的正反转切换，使得交流接触器控制回路具有正转或反转运行的防干扰功能，使得运行电路更加稳定安全。
附图说明
16.图1为本实用新型的系统原理框图；
17.图2为图1中plc运动控制器与变频器的接线原理图；
18.图3为图1中变频器和交流接触器与三相异步电动机的接线原理图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释说明。
20.实施例：如图1-3所示，本实用新型提供的一种基于plc的三相异步电动机控制系统，包括plc运动控制器和三相异步电动机，以及连接在两者之间的电压控制电路、交流接触器主回路和交流接触器控制回路。
21.电压控制电路由plc运动控制器通过输出端子连接变频器的多段速输入端子组成，plc运动控制器的输出端子包括y02-y06输出端子，y02-y06输出端子与变频器上的s1-s5多段速输入端子一一对应连接；变频器的三相电源输出端通过交流接触器主回路连接三相异步电动机为其提供变频输入电源。
22.交流接触器主回路由正相位连接在三相电源上的交流接触器km1的常开触点和交叉相位连接在三相电源上的交流接触器km2的常开触点组成。
23.交流接触器控制回路由并联的正转控制电路和反转控制电路组成，正转控制电路上依次连接有直流继电器ka2的常闭触点、直流继电器ka1的常开触点、交流接触器km2的常闭触点和交流接触器km1的通电线圈；反转控制电路上依次连接有直流继电器ka1的常闭触点、直流继电器ka2的常开触点、交流接触器km1的常闭触点和交流接触器km2的通电线圈。
24.plc运动控制器通过控制交流接触器km1和交流接触器km2的通电线圈通断来控制交流接触器主回路中的相位接线方式，从而控制三相异步电动机的正反转。
25.plc运动控制器还通过y00数字量输出端子连接直流继电器ka1的通电线圈，以及通过y01数字量输出端子连接直流继电器ka2的通电线圈。
26.变频器的三相电源输入端和交流接触器控制回路均连接380v三相交流电路，直流继电器ka1和直流继电器ka2均连接24v的直流电路。
27.交流接触器控制回路与380v三相交流电路之间连接有熔断器fu1，三相异步电动机与交流接触器主回路之间连接有电力断路器q1。
28.plc运动控制器的型号选用欧姆龙nx1p2-1140dt，变频器的型号选用安川cimr-ab4a0005，交流接触器的型号选用施耐德lc1d09m7c，直流继电器的型号选用施耐德rxmrlb1bd。
29.三相异步电动机可以设置一台或多台，多台三相异步电动机的连接方式可以并联在一个交流接触器主回路上，或者由多个交流接触器主回路与三相异步电动机的串联电路一起并联在变频器的三相电源上，此时控制回路中相应需要并联多个控制回路。
30.工作原理及过程：
31.1）改变电动机的转速：对于单台三相异步电动机的速度控制，可以通过改变输入到三相异步电动机的电源频率，从而实现改变三相异步电动机的转速，这种改变电动机转速的方法称为变频调速。
32.三相异步电动机的转速公式为：n=60f/p(1-s),其中f代表电源频率，p代表极对数，s代表转差率，n代表转速。对于一台具体型号的三相异步电动机而言，p是固定不变的参数，当改变输入到电动机电源的频率时，可以改变电动机的转速。
33.具体控制过程为：如图2所示，plc运动控制器的输入端子与变频器的多段速输入端子接通时，变频器就可以输出相对应的电源频率(假设电源频率为f，输出的电源电压为三相异步电动机的工作电压)，此时如果控制变频器输出电源时，则三相异步电动机按照一定的速度转动，转速的大小为60f/p(1-s)，其中p是电动机极对数，s是电动机的转差率。
34.2）改变电动机的运动方向：
35.对于单台三相异步电动机的正反转控制，通过使接到三相电源进线中的任意两相对调接线，可以实现电机正反转切换的目的。
36.plc运动控制器控制变频器输出电源的通断，具体流程是：变频器为三相异步电动机提供输入电源，当plc运动控制器控制变频器输出电源时，三相异步电动机按照一定的运动方向转动；当plc运动控制器控制变频器断开输出电源时，三相异步电动机停止转动。plc控制器通过控制交流接触器km1和km2的常开触点接通与断开，来使接到电动机三相电源进线中的两相对调，从而达到改变电机运动方向的目的。
37.具体流程是：当plc运动控制器控制图2中的直流继电器ka1的通电线圈电路接通和直流继电器ka2的通电线圈电路断开时，直流继电器ka1的常开触点闭合，常闭触点断开，此时图3中交流接触器控制回路中的交流接触器km1的通电线圈电路接通，交流接触器km2的通电线圈电路断开，此时交流接触器主回路中的交流接触器km1的常开触点闭合，交流接触器km2的常开触点断开，即将正相位的三相电源接到三相异步电动机上，当变频器输出电源时，则三相异步电动机按照正转运动方向转动。
38.当plc运动控制器控制图2中的直流继电器ka1的通电线圈电路断开和直流继电器ka2的通电线圈电路接通时，直流继电器ka2的常开触点闭合，常闭触点断开，此时图3中交流接触器控制回路中的交流接触器km2的通电线圈电路接通，交流接触器km1的通电线圈电路断开，此时交流接触器主回路中的交流接触器km2的常开触点闭合，交流接触器km1的常开触点断开，即将交叉相位的三相电源接到三相异步电动机上，当变频器输出电源时，则三相异步电动机按照反转的方向转动，通过该方法即达到了改变电机运动方向的目的。
39.本实用新型系统中使用变频器为三相异步电动机提供可改变频率的电源，具有调速范围大、精度高、调速性能好、效率高的优点。
40.以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。