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本文介紹了三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電<a title="施耐德交流接觸器" href="http://www.52gongw.cn/pinpaishow.asp?categoryid=310&id=830" target="_blank">接觸器控制電路。以三菱FX2N系列PLC為控制器件，根據(jù)繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動控制的要求，改造繼電接觸器控制電路，設(shè)計了PLC輸入輸出接線圖和梯形圖程序，編寫了控制程序語句指令表，分析了啟動控制工作過程。
三相鼠籠式異步電動機(jī)存在啟動電流大、啟動轉(zhuǎn)矩不大的缺點，只能用于空載或輕載啟動。三相繞線式異步電動機(jī)可以通過滑環(huán)在轉(zhuǎn)子繞組回路串入適當(dāng)?shù)碾娮鑱硐拗茊与娏?，增大啟動轉(zhuǎn)矩。因此，重載啟動要求啟動轉(zhuǎn)矩大的設(shè)備如橋式起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、龍門吊車等生產(chǎn)機(jī)械常使用三相繞線式異步電動機(jī)。對啟動控制頻繁，啟動轉(zhuǎn)矩要求大的場所，一般采用三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動控制系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動繼電接觸器控制系統(tǒng)存在以下缺點：繼電接觸器屬硬器件，控制電路接線繁雜，元器件和接點多，觸點易磨損，故障率高，控制功能改變不方便，通用性差，可靠性低。PLC控制系統(tǒng)能在一般高溫、振動、沖擊和粉塵惡劣環(huán)境中穩(wěn)定有效地工作。采用PLC控制技術(shù)，系統(tǒng)體積小，故障率低，硬接線少維修方便，控制精準(zhǔn)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，可以有效提高設(shè)備生產(chǎn)效率，延長設(shè)備使用周期。
1 繼電接觸器控制電路分析
圖1為三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動控制電路圖。為了限制啟動電流，該電路用3個時間繼電器KT1、KT2、KT3分別控制3個接觸器KM1、KM2、KM3按順序依次吸合，自動切除轉(zhuǎn)子繞組中的三級電阻。啟動時，合上電源開關(guān)QS，按下按鈕SB1，接觸器KM吸合，串入全部電阻（R1+R2+R3）啟動；在啟動3s后，接觸器KM1主觸頭閉合，切除第一組電阻R1，剩下電阻（R2+R3）；經(jīng)過1s后，接觸器KM2主觸頭閉合，切除第二組電阻R2，剩下電阻R3；再過1s后，接觸器KM3主觸頭閉合，切除第三組電阻R3，轉(zhuǎn)子串接電阻全部切除，電動機(jī)M啟動完畢，正常工作。
KM1、KM2和KM3 3個常閉輔助觸頭與啟動按鈕SB1串接的作用是保證電動機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組中接入全部啟動電阻的條件下才能啟動，如果接觸器KM1、KM2、KM3中任何一個觸頭因熔焊或機(jī)械故障沒有釋放恢復(fù)閉合時，電動機(jī)M就不能接通電源直接啟動。
2 PLC的選型、I/O地址分配和輸入輸出接線圖
2．1 PLC的I/O地址分配
采用PLC改造三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電接觸器控制系統(tǒng)，PLC的輸入信號主要有2個：啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2。輸出信號主要有4個：主接觸器KM控制三相繞線式電動機(jī)M接通三相電源運行，接觸器KM1用于控制第一組電阻R1的切除，接觸器KM2用于控制第二組電阻R2的切除，接觸器KM3用于控制第三組電阻R3的切除。3個時間繼電器功能可以用PLC內(nèi)部定時器實現(xiàn)。根據(jù)控制要求，對PLC的輸入量、輸出量進(jìn)行分配，PLC的I/O地址分配情況如表1所示。
表1 I/O地址分配表
2．2 PLC的選型
對三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電接觸器控制進(jìn)行PLC控制改造，輸入元件為2個，輸出元件4個，可選擇采用日本三菱公司FX系列FX2N-16MR型號的PLC，I/O總數(shù)為16，每條指令的執(zhí)行時間為12μs。輸入點數(shù)為8個，對應(yīng)的輸入繼電器地址編號為X000~X007；輸出點數(shù)為8個，對應(yīng)的地址編號為Y000~Y007；定時器200點100ms，T0-T199。
2．3 PLC的輸入輸出接線圖
圖2所示為三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動PLC控制輸入輸出接線圖。
3 設(shè)計PLC控制程序
3．1 PLC梯形圖
用PLC改造三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電接觸器控制系統(tǒng)，根據(jù)原有的繼電接觸器電路圖來設(shè)計梯形圖是一條簡便實用的辦法。原有的繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電接觸器控制電路經(jīng)過長期使用和考驗，已經(jīng)證明能完成系統(tǒng)要求的各種功能。繼電接觸器控制電路圖和PLC程序控制梯形圖有許多相似的地方，按照梯形圖語言設(shè)計規(guī)定和對應(yīng)關(guān)系可以將繼電接觸器電路圖方便地“翻譯”成梯形圖控制程序，用PLC的外部硬接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電接觸器電路圖的控制功能。
圖3所示三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動控制PLC梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器、定時器等，都是由軟件來實現(xiàn)的，使用方便，修改靈活，是原繼電接觸器控制線路硬接線無法比擬的。
3.3 工作過程分析
（1）啟動：按啟動按鈕SB1，輸入繼電器X001接通動合觸點閉合，輸出繼電器Y000接通，接觸器KM線圈得電，主觸頭閉合接通三相電源，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻（R1+R2+R3）啟動，同時定時器T1線圈得電,開始延時,時間設(shè)定為3s。
（2）3s后，定時器T1常開觸點閉合,輸出繼電器Y001接通，接觸器KM1吸合，主觸頭閉合，切除第一組電阻R1，電動機(jī)串接（R2+R3）電阻繼承啟動，同時定時器線圈T2得電,時間設(shè)定為1s。
（3）1s后，定時器T2常開觸點閉合,輸出繼電器Y002接通，接觸器KM2吸合，主觸頭閉合，切除第二組電阻R2，電動機(jī)串接R3電阻繼承啟動，同時定時器線圈T3得電,時間設(shè)定為1s。
（4）1s后，定時器T3常開觸點閉合,輸出繼電器Y003接通，接觸器KM3吸合，主觸頭閉合，切除第三組電阻R3，同時Y003常閉觸頭斷開，定時器線圈T1、T2、T3和輸出繼電器Y1、Y2失電。累計啟動5s，三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子所串3組電阻全部切除，電動機(jī)M結(jié)束啟動狀態(tài)，進(jìn)入正常運行狀態(tài)。
（5）停車：按停止按鈕SB2，輸出繼電器Y000失電，接觸器KM失電，主觸頭斷開，電動機(jī)作自由停車運行。輸出繼電器線圈Y000失電，常開觸點Y000復(fù)位，輸出繼電器Y003失電，常開觸點Y003復(fù)位，3組電阻（R1+R2+R3）恢復(fù)與三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串接，為下次啟動做好準(zhǔn)備。
（6）過載保護(hù)：當(dāng)電動機(jī)過載時，熱過載保護(hù)繼電器FR的動斷觸點斷開，接觸器KM、KM1、KM2、KM3均斷電，電動機(jī)M也停車。
（7）把輸出繼電器Y001、Y002和Y003 3個常閉觸點與輸入繼電器X001常開觸點串聯(lián)，如果輸出繼電器Y001、Y002和Y003線圈得電，接觸器KM1、KM2、KM3中任何一個觸頭沒有釋放恢復(fù)閉合時，按下啟動按鈕SB1，輸出繼電器Y000和接觸器KM線圈不能得電，KM主觸頭不能閉合，電動機(jī)M就不能接通電源直接啟動，保證了三相繞線式電動機(jī)只有在轉(zhuǎn)子繞組中接入全部啟動電阻（R1+R2+R3）的條件下才能啟動。
4 結(jié)語
采用三菱FX2N-16MR型PLC改造三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動繼電接觸器控制系統(tǒng)，用通用指令編寫控制程序，程序清晰，直觀易懂，調(diào)試簡捷方便。實踐證明，改造后的PLC控制系統(tǒng)完全達(dá)到實際啟動控制要求，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)備運行可靠，穩(wěn)定性高，降低了控制系統(tǒng)故障率，提高了設(shè)備使用運行效率。
