应用PLC控制三相异步电机降压启动的实践与探索

应用PLC控制三相异步电机降压启动的实践与探索

陈海南

陈海南佛山市南海技师学院广东佛山528000

摘要：应用PLC控制技术对企业传统的三相异步电机降压启动方式进行改造，有效地提高了电动机控制线路的可靠性、稳定性、安全性和经济性，提高了企业的经济效益。

关键词：PLC控制技术降压启动技术改造

长期以来，不少工矿企业的大功率三相异步电机都使用降压启动方式，由传统的继电器控制技术进行控制，以减少启动电流，避免影响同一线路上其它负载的正常工作。然而，这种传统的继电器控制方式往往存在线路稳定性能不高，故障出现频率偏高、日常维护费用较大等问题。笔者2007年带学生到一家合作企业实习时，就了解到该企业的大功率三相异步电机仍然采用传统的继电器控制降压启动方式进行减压启动，虽然能够实现对电动机降压启动、过载保护等控制，但可靠性和稳定性差，容易损坏。应企业领导要求，笔者帮助他们对三相异步电机控制线路进行技术改造，采用先进的PLC控制技术进行自动控制，从而有效地提高了设备运行的可靠性、稳定性、安全性和经济性，达到了预期目标。

现结合技改实践作一些探讨。

一、传统三相异步电机降压启动存在的问题

该企业的大功率三相异步电机沿用传统的继电器控制自耦变压器降压启动控制线路，在实际使用过程中存在以下几个问题。一是起动控制线路上设置了“手动/自动”切换开关，当采用手动切换方式时，由于操作人员的一时疏忽，在降压启动完成后，未能及时按下“运行”按钮切换为全压运行，导致了自耦变压器未能断开，时间一长就会出现自耦变压器过热而烧毁的情况。二是在起动过程中，因控制回路上的某些电气元件损坏，导致降压启动完成后，因二次回路不能正常工作而未能及时切换为全压运行，导致了自耦变压器未能断开，时间一长也会出现自耦变压器过热而烧毁的情况。三是降压启动完成后，有时因二次回路上的接触器的触头熔焊而导致粘死两相，使得电动机长时间缺相运行导致损坏。

二、技术改造方案

因该企业大功率三相异步电机沿用传统的继电器控制降压启动的方式在运行过程中容易出现故障，经过论证，决定采用步进指令的PLC控制方式进行自动控制。具体设计要求是：三相电动机启动时将三相定子绕组接成星形，以降低绕组电压，达到减少启动电流的目的。启动结束后自动转为△形运行，要求Y形断开后△形才能启动，以防止Y形未断而△形启动导致电源短路等问题。

三、控制电路设计

根据技改方案，采用Y—△自动降压启动的方式，由PLC控制，以实现降压启动和过载保护，控制电路如下图1所示。

四、PLC接线图和梯形图

根据控制线路输入/输出点数的实际情况，采用三菱公司生产的FX2N—MR48PLC,其接线图如图2所示，梯形图如图3所示。

图3.PLC梯形图

五、控制线路改造后的效果

采用PLC技术对该三相异步电机控制线路进行技术改造后，取得了明显的效果。经过一段时间的运行表明，改造后的控制线路运行稳定可靠、性能良好，有效地提高了生产效率和企业的经济效益。据该企业反映，该三相异步电机控制线路改造前每年发生设备故障十多次，每年故障维修费用近万元，还造成停工等间接损失。改造后未发生设备故障，线路维护费用一年仅需200多元。由于大大减少了因设备故障造成的直接和间接损失，企业节支增收明显，达到了预期的技改目标，企业领导对此十分满意。

六、结束语

实践证明，应用PLC控制技术取代三相异步电机继电器控制降压启动的方式，具有效率高、响应快、接线少、控制方便等优点，越来越受到企业的欢迎。笔者体会到，除了采用上述步进指令的PLC控制方式外，还可以采用传送指令或交替输出指令的PLC控制。传送指令MOV的功能是将源数据传送到指定的目标。当XO为ON时，指令执行，PLC将源数据自动转换成二进制；当XO为OFF时，则指令不执行，数据不变。交替输出指令ALT是用于实现由一个按钮控制负载的启动和停止。当XO由OFF到ON时，MO的状态就将改变一次。此外在PLC编程中，还要注意几个问题：PLC的基本指令和功能要理解并熟练掌握；编程时要尽量考虑实际问题，切合实际，具有工程上的意义；在电动机的Y-△降压启动电路中，交流接触器KMY、KM△必须互锁。因为由于计算机在执行程序时，其扫描速度远远超过接触器的切换速度。PLC信号扫描过程很短，触点动作瞬间完成（执行Y1指令的周期为20ms），而接触器断开、吸合都有动作时间。电机由Y转换为△动作过程中，Y2、Y1切换很快，但接触器的动作总是滞后于PLC触点的工作，在KM△还没有完全断开时，Y1触点已经让KMY吸合了，于是造成短路。因此，除了程序中有逻辑互锁外，物理器件也必须有互锁。否则会导致两个交流接触器同时得电，从而造成电源相间短路。对所编写的程序要反复推敲，上机调试，使程序更优化。

参考文献

[1]宫淑贞徐世许可编程控制器原理及应用.人民邮电出版社，2009年，04月。

[2]王晓军杨庆煊许强可编程控制器原理及应用.化学工业出版社，2010年，9月。