基于PLC的電機基本控制電路設計

摘要 主要講述了PLC的基本知識以及基于PLC技術的電機三相異步正反轉控制電路的設計，設計通過改變三相電源相序，實現了電動機的正反轉控制，但自動化程序不高，控制中仍存在需要改進的地方。

在實際生活應用中，眾多機械設備需能夠向正反兩個方向運行，例如數控機床的正反轉，電梯的上升下降等。為達到這一目的，本文基于PLC技術，通過改變三相電源相序，實現了電動機的正反轉控制。

1 PLC技術

PLC即可編程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，自1969年入世以來，逐漸成為了使用最多、應用最廣的工業控制器，目前已有多個分支。PLC控制由中心處理單元CPU、存儲器電源單元等組成，抗干擾能力強。其是采用一類可編程的存儲器，專為工業現場應用而設計，是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，克服了繼電控制系統的接線復雜、功耗高以及靈活性差的缺點，同時又照顧到了維修人員的習慣，能夠靈活地應用于生產實踐中。

傳統的繼電器控制技術采用硬件接線實現，若是產生故障，不便于進行維修，PLC控制則采用存儲邏輯，以程序的方式存儲在內存中，若是發生故障，只需檢查程序即可。PLC內部可編程的結構主要包括編程器、輸入輸出單元、用戶程序存儲器、系統程序存儲器以及中央處理單元。

從控制速度上看，傳統的繼電器控制技術由于實現控制需依據機械動作，因此工作效率較低，速度較慢，在ns量級且在操作過程中易出現抖動現象，有可能造成電器損壞。PLC由于是由程序進行控制，速度相比傳統繼電器控制技術快，一般速度在μs量級，且在控制時不會出現抖動現象。

在延遲控制中，傳統的繼電器控制技術依靠設備的滯后性實現，定時精度較差，在操作時不易調整時間。而PLC監視控制是時鐘脈沖由晶體振蕩器引起的，可操控時間，且精度較高。PLC控制雖與微電腦技術相似，但工作方式卻不同。PLC技術采用循環掃描，而微機則采用鍵盤掃描，圖1是PLC技術的工作掃描方式。

2 電機三相異步正反轉控制電路的設計

在眾多的操作系統中均要求電動機能夠實現正反轉給操作，從電動機的工做原理中可知，需將三相電源中的任意兩個進行對調，就能實現電動機的反向運轉，因此電動機實現正反轉的實質便是電源進線的調換。但若僅調換進線，容易導致電源短路，因此必須設置互鎖，圖2是三相異步電動機正反轉的原理設計圖，圖中KM1和KM2均是交流接觸器主觸頭，當KM1吸合時，KM2交流接觸器主觸頭就會斷開，然后便可實現電機的正轉。若是斷開交流接觸器主觸頭KM1，KM2就會吸合，此時電動機則會實現反轉，圖中的FU1主要用于防止電源短路，圓形代表電機M。

由上圖可知，PLC程序在使用中軟件互鎖功能并不可靠。因此，需在硬件總添加互鎖，地址分配表如表1所示，除了在硬件中添加互鎖外，還需做一個熱保護裝置。

根據所設計的設備具體功能與需求畫出PLC梯形圖，梯形圖如圖3所示。然后對其進行解析，即可得到編程程序代碼。

設計得到的程序如下：

0 LD X000

1 OR Y005

2 ANI X002

3 ANI Y004

4 OUT Y005

5 LD X001

6 OR Y004

7 ANI X002

8 ANI Y005

9 OUT Y004

10 END

在圖3梯形圖中，PLC外部按鈕所控制的常開觸點主要是左母線的第一等級以及第二等級的X001觸點和X002觸點，只需按鈕便可使得X000或X001任意一個常開觸點閉合，輸出繼電器Y005或繼電器Y004就能通過相應線路形成閉合回路，進而使常開接觸點Y005或Y004實現自鎖功能同時實現電動機的正反轉。停止通過PLC外部的按鈕實現，按鈕通過釋放X002常開接觸點，使得繼電器斷電引發電動機停止運轉。

3 結束語

論文進行了電機三相異步正反轉控制電路的設計，實驗證明本設計能較好地實現點擊的正反轉控制，但在控制中仍存在需改進的地方，如自動化程度不高，在實際操作中仍有較多不便。