实验教案三相异步电动机连续控制

2024-07-07

实验教案三相异步电动机连续控制（4篇）

1.实验教案三相异步电动机连续控制篇一

实验一三相异步电动机可逆运转控制

一、实验目的

1.牢固掌握三相鼠笼式异步电动机正反转控制电路的工作原理及正确的接线方法。2.掌握复合按钮的使用和正确接线方法。

3.学会正反转电路的故障分析及排除故障的方法。

二、实验设备及电器元件

１.三相鼠笼式异步电动机

JW9A-4 0.4KW 一台２.三相胶盖闸刀开关 HK2-3 15A 一只３.交流接触器 CJ10-10 380V 二只４.三联按钮 LA4-3H 一只５.熔断器 RL1-15 5A 二只６.热继电器 JR0-20/3 2.4A 一只７.电工工具及导线

若干

三、实验线路及实验步骤

实验主电路及控制电路如图：

FU2U V WFU1QSSB1KM1KM2SB2KM1SB3KM2UNFRKM2FRKM1M3～KM1KM2主电路控制电路

实验步骤：

1.检查各电器元件的质量情况，了解其使用方法。

2.按电路原理图正确联接线路，应首先接主回路，然后接控制回路。3.自己检查无误后，请指导教师检查认可，然后通电试验。

4.在正-停-反控制电路中按SB2-SB1-SB3的顺序分别按不同按钮，观察接触器的动作情况。

5.实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障，排除故障。

四、思考题

1.在正-停-反控制电路中，在正转（或反转）状态时，按下SB3(或SB2)会有什么现象发生？为什么？

2.实验中如发现按下正（或反）转按钮，电机旋转方向不变，分析故障原因。

2.实验教案三相异步电动机连续控制篇二

关键词：三相异步电动机,启动,控制线路,外来电机

0 前言

三相异步电动机具有结构简单, 运行可靠, 坚固耐用, 价格便宜, 维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比, 异步电动机还具有体积小, 重量轻, 转动惯量小的特点。因此, 在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机, 二者的构造不同, 启动方法也不同, 其启动控制线路差别很大。

1 鼠笼式异步电动机全压启动控制线路

在许多工矿企业中, 鼠笼式异步电动机的数量占拖动设备总数的85%左右。在变压器容量允许的情况下, 鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全电压直接起动, 既可以提高控制线路的可靠性, 又可以减少电器的维修工作量。

电动机单向起动控制线路常用于只需要单方向运转的小功率电动机的控制。例如小型通风机、水泵以及皮带运输机等机械设备。图1是电动机单向起动控制线路的电气原理图。这是一种最常用、最简单的控制线路, 能实现对电动机的起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等。

在图1中, 主电路由隔离开关QS、熔断器FU、接触器KM的常开主触点, 以及热继电器FR的热元件和电动机M组成。控制电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触头构成。控制线路工作原理为:

(1) 起动电动机, 合上三相隔离开关QS, 按起动按钮SB2, 按触器KM的吸引线圈得电, 三对常开主触点闭合, 将电动机M接入电源, 电动机开始起动。同时, 与SB2并联的KM的常开辅助触点闭合, 即使松手断开SB2, 吸引线圈KM通过其辅助触点可以继续保持通电, 维持吸合状态。凡是接触器 (或继电器) 利用自己的辅助触点来保持其线圈带电的, 称之为自锁 (自保) 。这个触点称为自锁 (自保) 触点。由于KM的自锁作用, 当松开SB2后, 电动机M仍能继续起动, 最后达到稳定运转;

(2) 停止电动机按停止按钮SB1, 接触器KM的线圈失电, 其主触点和辅助触点均断开, 电动机脱离电源, 停止运转。这时, 即使松开停止按钮, 由于自锁触点断开, 接触器KM线圈不会再通电, 电动机不会自行起动。只有再次按下起动按钮SB2时, 电动机方能再次起动运转。

也可以用下述方式描述:①合上开关QS;②起动→KM主触点闭点→电动机M得电起动、运行;③按下SB2→KM线圈得电→KM常开辅助触点闭合→实现自保;④停车→KM主触点复位→电动机M断电停车;⑤按下SB1→KM线圈失电→KM常开辅助触点复位→自保解除。

(3) 线路保护环节。①短路保护。短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路;②过载保护。通过热继电器FR实现。由于热继电器的热惯性比较大, 即使热元件上流过几倍额定电流的电流, 热继电器也不会立即动作。因此在电动机起动时间不太长的情况下, 热继电器经得起电动机起动电流的冲击而不会动作。只有在电动机长期过载下FR才动作, 断开控制电路, 接触器KM失电, 切断电动机主电路, 电动机停转, 实现过载保护;③欠压和失压保护。当电动机正在运行时, 如果电源电压由于某种原因消失, 那么在电源电压恢复时, 电动机就将自行起动, 这就可能造成生产设备的损坏, 甚至造成人身事故。对电网来说, 同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫失压保护或零压保护。

当电动机正常运转时, 电源电压过分地降低将引起一些电器释放, 造成控制线路不正常工作, 可能产生事故;电源电压过分地降低也会引起电动机转速下降甚至停转。因此需要在电源电压降到一定允许值以下时将电源切断, 这就是欠电压保护。

欠压和失压保护是通过接触器KM的自锁触点来实现的。在电动机正常运行中, 由于某种原因使电网电压消失或降低, 当电压低于接触器线圈的释放电压时, 接触器释放, 自锁触点断开, 同时主触点断开, 切断电动机电源, 电动机停转。如果电源电压恢复正常, 由于自锁解除, 电动机不会自行起动, 避免了意外事故发生。只有操作人员再次按下SB2后, 电动机才能起动。控制线路具备了欠压和失压的保护能力以后, 有如下三个方面优点:①防止电压严重下降时电动机在重负载情况下的低压运行;②避免电动机同时起动而造成电压的严重下降;③防止电源电压恢复时, 电动机突然起动运转, 造成设备和人身事故。

2 三相鼠笼式异步电动机降压起动线路

鼠笼式异步电动机采用全压直接起动时, 控制线路简单, 维修工作量较少。但是, 并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压起动。这是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4倍～7倍。过大的起动电流会降低电动机寿命, 致使变压器二次电压大幅度下降, 减少电动机本身的起动转矩, 甚至使电动机根本无法起动, 还要影响同一供电网路中其它设备的正常工作。如何判断一台电动机能否全压起动呢?一般规定, 电动机容量在10kW以下者, 可直接起动。10kW以上的异步电动机是否允许直接起动, 要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定。对于给定容量的电动机, 一般用下面的经验公式来估计。

Iq/Ie≤3/4+电源变压器容量 (kVA) /[4×电动机容量 (kVA) ]

式中 Iq—电动机全电压起动电流 (A) ;Ie—电动机额定电流 (A) 。

若计算结果满足上述经验公式, 一般可以全压起动, 否则不予全压起动, 应考虑采用降压起动。有时, 为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用, 允许全压起动的电动机, 也多采用降压起动方式。

鼠笼式异步电动机降压起动的方法有以下几种:定子电路串电阻 (或电抗) 降压起动、自耦变压器降压起动、Y-△降压起动、△-△降压起动等.使用这些方法都是为了限制起动电流, (一般降低电压后的起动电流为电动机额定电流的2倍～3倍) , 减小供电干线的电压降落, 保障各个用户的电气设备正常运行。

2.1 自耦变压器降压启动

自耦变压器降压启动是指启动电动机时, 利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压, 待电动机启动完毕后, 再使电动机与自耦变压器脱离, 在全电压下正常运行。

2.2 Y—△降压启动

Y—△降压启动是指启动电动机时, 把定子绕组接成星形, 待电动机启动完毕后再将电动机定子绕组改接为三角形, 使电动机在全电压下运行。

Y—△降压启动方法只适用于△接线的电动机, 而且启动时接成星形, 其启动电流数值是三角形接线直接全电压启动时启动电流的三分之一, 所以电动机容量不能大, 否则会启动困难。

3 绕线式异步电动机的启动

3.1 转子串电阻启动

绕线转子异步电动机转子串入合适的三相对称电阻。既能提高起动转矩, 又能减小起动电流。

如要求起动转矩等于最大转矩, 则Sm=1

为缩短起动时间, 增大整个起动过程的加速转矩, 使起动过程平滑些, 把串接的起动电阻逐步切除。

优点。减少启动电流, 启动转矩保持较大范围, 需重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机等。

缺点。启动设备较多, 一部分能量消耗在启动电阻且启动级数较少。

3.2 频敏变阻器启动

频敏变阻器是一种有独特结构的新型无触点元件。其外部结构与三相电抗器相似, 即有三个铁芯柱和三个绕组组成, 三个绕组接成星形, 并通过滑环和电刷与绕线式电动机三相转子绕组相接。

当绕线式电动机刚开始启动时, 电动机转速很低, 故转子频率f2很大 (接近f1) , 铁心中的损耗很大, 即等值电阻Rm很大, 故限制了启动电流, 增大了启动转矩。随着n的增加, 转子电流频率下降 (f2=sf1) , Rm减小, 使启动电流及转矩保持一定数值。频敏变阻器实际上利用转子频率f2的平滑变化达到使转子回路总电阻平滑减小的目的。启动结束后, 转子绕组短接, 把频敏变阻器从电路中切除。由于频敏变阻器的等值电阻Rm和电抗Xm随转子电流频率而变, 反应灵敏, 故叫频敏变阻器。

另外补充说明一点, 这是在沙特才新接触的问题。本地低压电分为三相220伏和三相380伏。为此三相异步电动机起动及运行Y—△起动特例不允许, 此类电机用于三相220伏电压三角形接线, 用于三相380伏电压必须星型接线。望广大同仁引起注意。

4 结语

3.三相异步电动机的PLC控制论文篇三

PLC在三相异步电动机控制中的应用

指导老师：宋飞燕作者: 那琴班级：机电103053班系（部）：机电工程系专业：机电一体化时间： 2012.04.08

江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

摘要

PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，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。本文设计了2个三相异步电动机的PLC控制电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。

关键词:PLC;三相异步电动机;绕组;江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

摘要.................................................................................I 绪论.................................................................................1 1 三相异步电动机基础.................................................................2 1.1 三相异步电动机的结构...........................................................2 1.2 三相异步电动机的工作原理.......................................................2 1.3 三相异步电动机的几个工作过程的分析.............................................3 2 PLC基础............................................................................6 2.1 PLC的定义......................................................................6 2.2 PLC与继电器控制的区别..........................................................6 2.3 PLC的工作原理..................................................................6 2.4 PLC的应用分类..................................................................6 3 三相异步电动机的PLC控制...........................................................8 3.1 三相异步电动机的正反转控制.....................................................8 3.2 两台电动机顺序起动联锁控制.....................................................9 3.3三相异步电动机使用PLC控制优点.................................................10 结论................................................................................12 致谢................................................................................13 参考文献............................................................................14 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

绪论

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,三相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,绝故,对缘老化等事故，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。

在生产过程中,科学研究和其它产业领域中,电气控制技术应用十分广泛,在机械设备的控制中,电气控制也比其它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猛发展，极大地推动了PLC的发展，使得PLC的功能日益增强，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。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，它不但可以很容易的完成逻辑，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化控制。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，从而更广泛的运用于众多行业。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

1.三相异步电动机基础

1.1 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图1-1为三相异步电动机结构示意图。

(a)外形图；(b)内部结构图图1-1 三相异步电动机结构示意图

1.1.1 定子

定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，如图1-2所江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）示。

图1-2 三相异步电动机的定子

1.1.2 转子

转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。

1.2 三相异步电动机的工作原理

图1-3为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。

图1-3 三相异步电动机工作原理图

转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）1.3 三相异步电动机的几个工作过程的分析 1.3.1 三相异步电动机的起动

三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。

1.直接起动直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。

2.降压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。

前面讲过，起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有下面三种。

(1)Y-△降压起动这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。

图1-4 Y-△降压起动控制线路

图1-4是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为

则

（1-5）

由式（1-5）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。

以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。

(2)自耦变压器降压起动这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。

1.3.2 三相异步电动机的制动

三相异步电动机脱离电源之后，由于惯性，电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车，那么就要求对电动机进行制动控制。电动机的制动方法可以分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现；电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。

1.能耗制动正常运行时，将QS闭合，电动机接三相交流电源起动运行。制动时，将QS断开，切断交流电源的连接，并将直流电源引入电机的V、W两相，在电机内部形成固定的磁场。电动机由于惯性仍然顺时针旋转，则转子绕阻作切割磁力线的运动，依据右手螺旋法则，转子绕组中将产生感应电流。又根据左手定则可以判断，电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用，由于该力矩与运动方向相反，称为制动力矩，该力矩使得电动机很快停转。制动过程中，电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中，会引起电机发热，所以一般需要在制动回路串联一个大电阻，以减小制动电流。这种制动方法的特点是制动平稳，冲击小，耗能小，但需要直流电源，且制动时间较长，一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）2.反接制动反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场换向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源，如图1-6所示。显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。

(a)接线图；(b)原理图图1-6反接制动示意图

正常运行时，接通KM1，电动机加顺序电源U—V—W起动运行。需要制动时，接通KM2，从图可以看出，电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W，该电源产生一个反向的旋转磁场，由于惯性，电动机仍然顺时针旋转，这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断，再根据左手定则判断转子的受力F。显然，转子会受到一个与其运动方向相反，而与新旋转磁场方向相同的制动力矩，使得电机的转速迅速降低。当转速接近零时，应切断反接电源，否则，电动机会反方向起动。反接制动的优点是制动时间短，操作简单，但反接制动时，由于形成了反向磁场，所以使得转子的相对转速远大于同步转速，转差率大大增大，转子绕组中的感应电流很大，能耗也较大。为限制电流，一般在制动回路中串入大电阻。另外，反接制动时，制动转矩较大，会对生产机械造成一定的机械冲击，影响加工精度，通常用于一些频繁正反转且功率小于10 kW的小型生产机械中。

3.回馈发电制动回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）PLC基础

2.1 PLC的定义

可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

2.2 PLC与继电器控制的区别

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，称软接线。

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。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）2.3 PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(一)输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(二)用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

(三)输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

2.4 PLC的应用分类

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4.过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5.数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6.通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）三相异步电动机的PLC控制

3.1 三相异步电机的正反转控制

 在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路

图3-1正反转继电器控制图

图3-2 I/O接线图江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

图3-3 梯形图

指令程序

地址指令数据 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002

0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)

PLC控制的工作过程的分析：

按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。

按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停止正转

按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转

3.2 两台电动机顺序起动联锁控制

在装有多台电动机的生产机械上，有时必须按一定的顺序起动电动机，才能满足工作的需要。例如某个设备要求:“必需首先起动甲电动机，然后才能起动乙电动机，当甲电动机停止后，乙电动机自动停止”。这种要求可采用下面的控制线路来实现。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

图3-4 顺序启动继电器控制图

图3-5 I/O接线图

图3-6 梯形图

指令程序

地址指令数据

0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 0003 OUT 0500 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)PLC控制的工作过程的分析：

按下M1的起动按钮SB1,输入继电器0000动合触点闭合,输出继电器0500线圈接通并自锁,接触器KM1得电吸合,电动机M1起动运转;同时连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点闭合,为起动电动机M2作准备。可见,只有电动机M1先起动,电动机M2才能起动。这时如果按下M2的起动按钮SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,接触器KM2得电吸合,电动机M2起动运转。按下M1的停止按钮SB2，0001动断触点断开，使0500线圈失电，并且由于连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点的断开，使得0501线圈同时失电，两台电动机都停止运行。若只按下M2停止，按钮SB4时，0003动断触点断开；使得0501线圈失电，M2停止运行，而M1仍运行。

3.3 三相异步电动机使用PLC控制优点

本文设计就对三相异步电动机的正反转控制，顺序起动等系统进行了设计，还有其它的像制动和调速控制在这里我就不再设计，主电路都是一样的，就控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的：不易老化，设备简单，结构合理，便于控制价格便宜等，三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是要来产生旋转磁场的。

我们知道，在相电源与相之间是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也相差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化时同步的。旋转磁场的转速为n=60t/p 式中f为电源效率，P是磁场的磁极对数，n的单位是：每分钟转数，根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用的电源频率有关，用PLC控制三相异步电动机也需要对电动机的属性和旋转方式有所了解，这样才能控制好三相异步电动机的方向和特性，不至于使用不当使电动机损坏，电动机的频率一定要符合要求。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

结论

本文设计和制作了三相异步电动机的PLC控制系统，该电路主要以性能稳定，简单实用为目的，整体制作符合要求。

通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理和功能。摘要部分概要介绍了其可靠性和实用性，第一章绪论部分介绍了电动机控制方面的背景、本文设计的目的、意义及主要内容等；第二章三相异步电动机基础介绍了三相异步电动机的基本结构、工作原理、几个工作过程的分析等；第三章 PLC基础PLC的定义、与继电器控制的区别、工作原理、应用分类等。第四章三相异步电动机的PLC控制从系统原理的角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分进行了总结。

通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析中对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了科学的分析和运用能力，由于本人水平有限，因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。文中有不足之处恳请各位老师加以指导。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

致谢

时光如梭，转眼之间三年的学习生活在这次毕业设计后将画上圆满的句号。在这三年中，江苏牧医学院的各位领导，老师和同学对我的学习给予了很大的支持和帮助，我在这里不仅体会到了学习的乐趣，而且也感受到了集体给我的关怀，在此谨对各位表示衷心的感谢。

在本次设计中，我不仅受到指导老师的学风，师德的熏陶，而且她的学说和风范，关怀和教诲，将成为我永远的精神动力，并相信这在我的人生中将会受益匪浅，同时也使自己的理论学习和实际联系得更加紧密。也更加端正了自己的工作作风和学习态度，以及工作中的持之以恒的精神。

另外，我在设计期间，同组同学也给了我很多的帮助，在此我也向他们表达我真诚的谢意。江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）

参考文献

4.异步电动机的基本控制实验报告篇四

电工电子学课程实验报告

所属教学站：青岛直属学习中心姓

名：杜广志

年级专业层次：网络16秋专升本实验时间：2016-11-05 小组合作：是○

否●

学

号：16633104003 学

期：

实验名称：异步电动机的基本控制小组成员：杜广志

1、实验目的：

1.看懂三相异步电动机铭牌数据和定子三相绕组六根引出线在接线盒中的排列方式；

2.根据电动机铭牌要求和电源电压，能正确连接定子绕组(Y形或Δ形)； 3.了解复式按钮、交流接触器和热继电器等几种常用控制电器的结构，并熟悉它们的接用方法；

4.通过实验操作加深对三相异步电动机直接启动和正反转控制线路工作原理及各环节作用的理解和掌握，明确自锁和互锁的的作用；

5.在理解顺序控制工作原理的基础上，学会对三相异步电动机进行简单顺序控制；

6.学会检查线路故障的方法，培养分析和排除故障的能力。

2、实验设备及材料：

1.交流接触器2个：额定电压220V、额定电流10A、吸引线圈电压220V； 2.正、反转和停止按钮一套。3.热继电器一个

4.三相异步电动机一台：220／380V、1.18／0.68A、0.25kw 5.万用表一块。

3、实验原理：

1.继电控制线路的连接方法

（1）首先要搞清楚控制线路图中各符号的意义，它代表什么元件的哪一部分，对照实物，观察清楚，并找出相应的接线端。

（2）接线时先接主电路，主电路用粗线，控制电路用细线。对于比较复杂的电路，最好采用颜色线，以便区别。例如接正反转控制电路时，若正转的部分用红色线，则反转的部分可用黄色线或其他颜色线。接线时可从电源的某一端开始，按串连各元器件的先后顺序进行连接，碰到有分支时可在分支处接出一根线做记号，待按前一分支串连顺序接完回路后再返回来继续连接。为了保证接线牢固，每一接线柱一般不要超过三根连接线．如某一点超过三条支路，则可选用同电位点并接，如图1所示。

图1 接线原理图

应该注意：图1中各种控制元件都有二个接线端，若其中一端定为“1”端，另一端定为“2”端，它们各应与其它元件那一端相连，要严格按图示规定不能搞乱；其次，接触器线圈的接线端不能与触点的接线端相混，常开触点的接线端与常闭触点的接线端也不能搞错，因为它们在线路中的作用完全不同，一旦接错可能造成事故。

2．异步机正反转控制

为实现电机正反转，只要将接到电源的任意两根联线对调一头即可。故在继电接触控制系统中常用两套接触器来分别控制电动机的正反转。具体电路参见图2。

如接触器KMF控制电机的正转，接触器KMR控制电机的反转。每个接触器各用一个启动按钮(SBF或SBR)与一个自锁触点(KMF或KMR)并联起来。关断电源的操作，则公用一个停止按钮SBl来实现。我们知道对正反转控制线路最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作，否则将造成短路。因此，我们还必须把正转接触器KMF的一个常闭辅助触点串接在反转接触器KMR的线圈电路中，而反转接触器的一个常闭辅助触点串接在正转接触器的线圈电路中。这两个常闭触点称为联锁触点。这样一来，当按下正转启动按钮SBF时，正转接触器线圈通电，主触点KMF闭合，电动机正转。与此同时联锁触点断开了反转接触器KMR的线圈电路。因此，即使误按反转启动按钮SBR，反转接触器也不能动作。

3．检查线路的方法

（1）严格按照电路图对照实物进行检查，先检查主电路，再捡查控制电路。

（2）检查无误，还应在合闸前再用万用表欧姆挡检查一下控制电路二端的电阻，在启动按钮未按下前，它应为，按下启动按钮时，它应有某一电阻值，其值约等于此二点有关线圈的等效电阻值，若此值为零，则说明其中有短路，应再认真进行检查并改正。

（3）改接线路及拆除线路时，一定要断开电源。

4、实验内容及数据：

（一）三相鼠笼式异步电动机的直接启动控制

1.熟悉实验装置上的电源开关、交流接触器、按钮等器件接线端的位置。

2.按图2接线，进行如下实验：

（1）点动实验：不接KM的自锁触点，按SB2。

（2）直接启动及停车试验：接上KM的自锁触点，启动按SB2，停车按SB1。

（3）失压保护实验：电动机启动后，拉开实验装置上的三相开关Q，使电动机停转，然后重新合上实验装置上的三相开关Q，不按SB2按钮，观察电动机是否会自行启动。

（4）改变电动机的转向实验：拉开实验装置上的三相开关Q，将电动机定子绕组的三根电源线中任意两根的一头对调，再合上实验装置上的三相开关Q，重新启动电动机，观察电动机是否改变了转向。