電氣領(lǐng)域里三個(gè)問題的研究

摘 要：第一，經(jīng)過解析PLC原理、構(gòu)造及作用，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)指出了什么情況下方可用PLC替代繼電器控制裝置。第二，對(duì)于生產(chǎn)中交流接觸器線圈正常失壓后由于剩磁等原因不能切斷電動(dòng)機(jī)電源而使電動(dòng)機(jī)燒毀或機(jī)械設(shè)備損壞的非正常現(xiàn)象給出了解決問題的途經(jīng)。第三，給出了CJ12BF型鎖扣接觸器的正確接線方法。

關(guān)鍵詞：PLC 斷電器控制裝置 交流接觸器 剩磁 鎖扣接觸器

中圖分類號(hào)：TU994文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（a）-00-02

（1）生產(chǎn)中是否用PLC替代電器控制裝置，值得探討。宗旨做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，不能一概而論，要因地制宜。結(jié)合我國的國情，辯證的認(rèn)識(shí)PLC和斷電器控制裝置在生產(chǎn)中各自的作用。

（2）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械裝置到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，利用限位開關(guān)切斷交流接觸器線圈中的電流使交流接觸器的主觸頭分離斷開電機(jī)電源達(dá)到工作的目的。

生產(chǎn)當(dāng)中常常出現(xiàn)交流接觸線圈中的電流切除后因剩磁等原因交流接觸器動(dòng)主觸頭不能立即和靜主觸頭正常分開的現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)帶動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)行，結(jié)果造成電動(dòng)機(jī)燒毀或損壞機(jī)械裝置的被動(dòng)局面。

到目前為止似乎無任何繼電保護(hù)技術(shù)解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的此問題，造成的經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的，需要新的技術(shù)征服它。

其實(shí)，電動(dòng)機(jī)或電氣線路出現(xiàn)故障后，即使有短路、過流、缺相等繼電保護(hù)功能，也無法克服因剩磁等原因交流接觸器不能斷開電源的現(xiàn)象，斷電保護(hù)完全喪失了應(yīng)有的保護(hù)作用。因此，新的技術(shù)需要亟待開發(fā)。

（3）CJ12B型銷扣接觸器與普通的交流接觸器相比具有節(jié)能、無噪音等優(yōu)點(diǎn)，可以推廣使用，但接線一定要正確，否則，繼電保護(hù)不能起到應(yīng)有的作用。

1 可編程控器與繼電器控制裝置

可編程控制器簡稱PLC，一個(gè)完整的PLC包括硬件和軟件兩大部分。

PLC的硬件包括基本組成部分、I/O擴(kuò)展部分和外部設(shè)備三大部分。

PLC的基本組成部分是構(gòu)成PLC的最小系統(tǒng)，包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口、電源等，CPU是PLC的主要部件，是PLC的運(yùn)算、控制中心。

存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的物理實(shí)體，用作存放PLC的系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量、輸入/輸出狀態(tài)映像以及各種數(shù)據(jù)信息。輸入/輸出接口亦稱I/O接口，是PLC與被控對(duì)象的紐帶與橋梁。電源是整機(jī)的能源中心。

PLC的I/O擴(kuò)展部分是為系統(tǒng)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)而設(shè)計(jì)。

外部設(shè)備是開發(fā)PLC控制系統(tǒng)（主要是設(shè)計(jì)、調(diào)試應(yīng)用程序）的輔助設(shè)備。雖然系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)并不需要，但對(duì)開發(fā)過程不可少的。主要有編程器、EPROM寫入器、磁帶機(jī)、打印機(jī)、監(jiān)視器等。

PLC的軟件是指PLC工作所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。

系統(tǒng)軟件亦稱系統(tǒng)程序，是由PLC生產(chǎn)廠家編制的用來管理、協(xié)調(diào)PLC的各部分工作，充分發(fā)揮PLC硬件功能，方便用戶使用的通用程序，通常被固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器（ROM）中與機(jī)器的其他硬件一起提供給用戶，有了系統(tǒng)程序才給PLC賦予了各種各樣的功能，包括PLC的自身管理及執(zhí)行用戶程序完成各種工作任務(wù)。應(yīng)用軟件亦稱應(yīng)用程序，是用戶根據(jù)系統(tǒng)控制的需要用PLC的程序語言編寫的，同一廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)PLC其系統(tǒng)軟件是一樣的，但不同的用戶用于不同的控制對(duì)象解決不同的問題所編制的應(yīng)用程序是不同的，即同一臺(tái)PLC配上不同的應(yīng)用軟件可以完成不同的控制任務(wù)。

繼電器控制裝置的有關(guān)指識(shí)大家頗知，在這里不再贅述。

PLC的誕生是生產(chǎn)發(fā)展的需要與技術(shù)進(jìn)步結(jié)合的產(chǎn)物，尤其在機(jī)械加工、機(jī)床控制上的應(yīng)用越來越廣泛。PLC主要具有兩個(gè)

特點(diǎn)。

（1）使用靈活、通用性強(qiáng)。它用程序代替了布線邏輯，改變生產(chǎn)工藝流程、調(diào)整控制方案，只需修改用戶程序，是很方便的，這種方式也就是所謂的軟接線邏輯。

而繼電器控制裝置一經(jīng)布線安裝后再改變繼電器動(dòng)作程序就必須重新設(shè)計(jì)、重新布線、重新安裝，顯然是非常麻煩費(fèi)事的，造成人力、資金和時(shí)間的大量浪費(fèi)。

（2）可靠性高。設(shè)計(jì)PLC時(shí)，采用了如屏蔽、隔離、濾波、連鎖等安全防護(hù)措施，以集成電路為基本的電子設(shè)備，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，元件經(jīng)過嚴(yán)格篩選其壽命很長，降低維修次數(shù)。

機(jī)械加工、機(jī)床控制等領(lǐng)域?yàn)榱粟A得市場需要及時(shí)更換產(chǎn)品，改變電氣控制系統(tǒng)程序是必不可少的環(huán)節(jié)，這時(shí)，使用PLC就會(huì)充分顯示出它的本能，用它替代繼電器裝置是大有好處的。

電氣系統(tǒng)在自來水行業(yè)應(yīng)用到變電所、水泵控制、混凝沉淀、消毒過濾、挖泥船和機(jī)修等處，而這些方面的繼電器控制系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行不需要改變其工作狀態(tài)，就不會(huì)出現(xiàn)重新設(shè)計(jì)、重新施工的場面，其他許多行業(yè)的繼電器控制系統(tǒng)也是如此。

保證繼電器控制裝置的可靠性是不難的，應(yīng)從以下幾個(gè)方面

入手。

①設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)時(shí)要深思熟慮，選擇繼電器要進(jìn)行優(yōu)選，線路要設(shè)計(jì)合理。

②必須購買優(yōu)質(zhì)的電器元件。

③嚴(yán)格把好施工質(zhì)量關(guān)。

④提高維修人員的維修技能。

⑤增強(qiáng)職工的維護(hù)意識(shí)。

鑒于我們國家還不富裕的今天，是否用PLC替代繼電器控制裝置應(yīng)依據(jù)PLC的特點(diǎn)結(jié)合實(shí)際而定，要充分考慮它的使用價(jià)值，而不能盲目地進(jìn)行投資。

2 電動(dòng)機(jī)易被燒毀的一個(gè)原因及處理方法

在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)行的電氣系統(tǒng)中，會(huì)出現(xiàn)機(jī)械到達(dá)終點(diǎn)限位開關(guān)動(dòng)作后交流接觸器由原因不能斷開或延時(shí)斷開而使電動(dòng)機(jī)燒毀或損壞機(jī)械裝置現(xiàn)象，到目前為止還沒有看到解決此問題的方法，它是電氣知識(shí)方面的一個(gè)空缺，為了防止這類故障的后果發(fā)生，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)控制原理圖（圖1），供大家參考使用。

（2）市場上已有裝失壓保護(hù)裝置和輔助觸頭且安培量小的三極自動(dòng)空氣開關(guān)。

下面分析上圖的保護(hù)電動(dòng)機(jī)原理。

交流接觸器線圈失壓后其動(dòng)、靜觸頭不會(huì)自動(dòng)分離或延時(shí)分離的動(dòng)作過程；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，SL1-1斷開，SL1-2閉合，KM1-5閉合，KT1-1得電，KT1-2經(jīng)延時(shí)斷開，QA-2失壓，QA-1自動(dòng)斷開，當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，SL2-1斷開，SL2-2閉合，KM2-5閉合，KT2-1得電，KT2-2延時(shí)斷開，QA-2失壓，QA-1自動(dòng)斷開。

交流接觸器線圈失壓后其動(dòng)、靜觸頭能自動(dòng)分離的動(dòng)作過程：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶機(jī)械到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，SL1-1斷開，KM1-2失壓，KM1-5斷開，SL1-2閉合，KT1-2閉合，QA-1不會(huì)自動(dòng)斷開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，SL2-1斷開，KM2-2失壓，KM2-5斷開，SL2-2閉合，KT2-2閉合，QA-1不會(huì)自動(dòng)斷開。交流接觸器線圈失壓后不能自動(dòng)斷開或延時(shí)斷開的常見原因如下：（1）交流接觸器由于長期使用，剩磁過大。（2）交流接觸器在接通或斷開時(shí)產(chǎn)生的火花使動(dòng)、靜觸頭表面燒壞粘在一起。（3）交流接觸器的鐵心和銜鐵表面油泥過多。

3 用CJ12B型鎖扣接觸器時(shí)防止電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行之方法

CJ12B型鎖扣接觸器和一般的交流接觸器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)能。接觸器一旦接通，吸引線圈失壓，靠機(jī)械裝置使動(dòng)、靜觸頭結(jié)合在一起。

（2）無噪音。

（3）經(jīng)久耐用，維修率低，減少了維修費(fèi)用。

用CJ12B型鎖扣接觸器與自動(dòng)空氣斷路器配合使用時(shí)二交接線錯(cuò)誤，會(huì)有可能引起單相運(yùn)行時(shí)燒毀電動(dòng)機(jī)。

請(qǐng)看下面三種接線方式：

圖2為第一種接線方式，二、三接線方式與一接線方式基本相同，只要把圖2的自動(dòng)空氣開關(guān)欠壓保護(hù)回路的電源線調(diào)到A、B處或B、C處，就能得到二、三接線方式的圖，在這里就不再畫出。

其中一、二接線方式圖中的二次接線都為接線錯(cuò)誤方式，三接線方式圖中的二次接線為接線正確方式。也就是說自動(dòng)空氣開關(guān)欠壓保護(hù)線路電源和鎖扣接觸器控制回路電源應(yīng)從相同的兩相電源吸取。

分析圖2：自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)A相或C相斷線時(shí)自動(dòng)空氣開關(guān)都會(huì)因?yàn)榫€圈失壓而跳閘。自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)B相斷線時(shí)自動(dòng)空氣開關(guān)失壓線圈不會(huì)失壓，所以也就不會(huì)跳閘，JD雖然有斷相保護(hù)功能，但因B相斷開不能發(fā)揮其功能使鎖扣接觸器斷開電源。鎖扣接觸器或鎖扣接觸器負(fù)載側(cè)無論哪一相斷開時(shí)，鎖扣接觸器都會(huì)因JD的斷相保護(hù)功能而跳閘。也就是說，自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)B相斷線時(shí)，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)單相運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)燒毀電動(dòng)機(jī)現(xiàn)象。

分析第二種接線方式圖與分析圖2方法相同。可以分析出自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)C相斷線時(shí)，自動(dòng)空氣開關(guān)和鎖扣接解器都不會(huì)自動(dòng)跳閘。分析第三種接線方式圖：自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)A相斷線時(shí)自動(dòng)空氣開關(guān)雖然不會(huì)自動(dòng)跳閘，但因JD有斷相保護(hù)功能使鎖扣接觸器線圈得電而使鎖扣接觸器跳閘。自動(dòng)空氣開關(guān)電源側(cè)B相或C相斷線時(shí)，自動(dòng)空氣開關(guān)失壓線圈因失壓使自動(dòng)空氣開關(guān)跳閘。鎖扣接觸或鎖扣接觸器負(fù)載側(cè)無論哪一相斷開時(shí)，鎖扣接觸器都因JD斷相保護(hù)動(dòng)能起到作用而跳閘。自動(dòng)空氣開關(guān)處斷一相時(shí)繼電保護(hù)是個(gè)薄弱區(qū)。即使自動(dòng)空氣開關(guān)欠壓保護(hù)線路電源和鎖扣接觸器控制電源取的是相同兩相電源，JD的單相保護(hù)功能也不能起到完全保護(hù)作用。當(dāng)自動(dòng)空氣開關(guān)處非取電源相斷路時(shí)，JD能起到單相保護(hù)作用，另外兩個(gè)取電源相在自動(dòng)空氣開關(guān)處任意一相斷路時(shí)，JD都不能起到單相保護(hù)作用。而自動(dòng)空氣開關(guān)處不管哪一相斷路，都不會(huì)使自動(dòng)空氣開關(guān)跳閘。由此，選擇自動(dòng)空氣開關(guān)額定電流比一般選擇時(shí)要大一些。

4 結(jié)語

（1）該文把PLC與繼電器控制原理、構(gòu)造、作用比較后，指出不要盲目地用PLC替代繼電器控制裝置，可以減少大量的投資。（2）對(duì)于生產(chǎn)中存在由剩磁等原因不能切斷電源使電動(dòng)機(jī)燒毀或機(jī)械設(shè)備損壞的問題進(jìn)行了探討，給出了解決的辦法。（3）CJ12B型鎖扣接觸器接線要正確，接線不正確就不會(huì)完全實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能，因而要求必須正確接線。

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