用PLC實(shí)現(xiàn)單臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

班小強(qiáng)　張宏宇

摘 要：傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的方法用于要求不高的場(chǎng)合，而選用軟起動(dòng)裝置對(duì)于要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用。軟起動(dòng)采用限流、電子起動(dòng)、智能制動(dòng)等工作方式。軟起動(dòng)器適用于大容量電動(dòng)機(jī)的控制。用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)單臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)式微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的，體現(xiàn)了小型化、專用化特點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

關(guān)鍵詞：軟起動(dòng)器；PLC控制系統(tǒng)；手動(dòng)過(guò)程；自動(dòng)過(guò)程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.250

軟起動(dòng)器的應(yīng)用范圍廣泛，在機(jī)械制造、冶金、石化、化纖紡織、食品加工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的各類電力拖動(dòng)。取代了Y—△起動(dòng)器、磁控式起動(dòng)器、自耦減壓起動(dòng)。軟起動(dòng)的起動(dòng)電流可控制在3倍的額定電流以下，使電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)起動(dòng)。通常異步電動(dòng)全電壓下運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)從空載起動(dòng)到滿載負(fù)荷的過(guò)程中磁場(chǎng)幾乎不變。因此磁化電流在所有負(fù)載下基本上是相同。所以電機(jī)在全壓起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊最大，并且沖擊時(shí)間也最長(zhǎng)。而通常使用的降壓起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊比較小，但當(dāng)某一個(gè)線圈電壓切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)二次沖擊現(xiàn)象，使破壞程度加大。軟起動(dòng)在起動(dòng)前設(shè)定了一個(gè)對(duì)電網(wǎng)不影響的起動(dòng)電流，電機(jī)電流是緩慢增大到設(shè)定起動(dòng)電流，因此沒(méi)有沖擊電流，所以對(duì)電網(wǎng)的影響幾乎沒(méi)有，并且消除起動(dòng)力矩帶來(lái)沖擊。軟起動(dòng)器為電子調(diào)壓并對(duì)電流實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此具有相序自動(dòng)識(shí)別及糾正斷相、三相電源不平衡、晶閘管超溫、缺相、過(guò)載、等全電子保護(hù)。

1 總體方案

本系統(tǒng)中選用一臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。控制系統(tǒng)要求：一臺(tái)軟起動(dòng)器起動(dòng)四臺(tái)風(fēng)機(jī)，四臺(tái)風(fēng)機(jī)兩臺(tái)使用，兩臺(tái)備用。單臺(tái)風(fēng)機(jī)45Kw。使用要求：

（1） 每臺(tái)都應(yīng)有手動(dòng)、自動(dòng)兩種選擇，用開(kāi)關(guān)人工設(shè)定；

（2） 無(wú)論手動(dòng)、自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)均由軟起動(dòng)器起動(dòng)；

（3）二用二備，控制程序中要能自動(dòng)識(shí)別；

（4）自動(dòng)運(yùn)行中，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量不夠時(shí)，備用風(fēng)機(jī)要能手工起動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)控制程序?qū)崿F(xiàn)軟起動(dòng)器起動(dòng)運(yùn)行。軟起動(dòng)器在主電路中的接線如圖所示，軟起動(dòng)器輸、輸出接接觸器KMl、KM2、KM3、KM4常開(kāi)觸點(diǎn)，軟起動(dòng)器輸入和輸出端串聯(lián)接觸器KM和接觸器KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)。軟起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2閉合，觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，起動(dòng)電流經(jīng)過(guò)軟起動(dòng)器流向電動(dòng)機(jī)。軟起動(dòng)完成后觸點(diǎn)KM1閉合，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KM2斷開(kāi)軟起動(dòng)器不工作。 工作電流通過(guò)KM1送至電動(dòng)機(jī)。軟起動(dòng)停止時(shí)，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KM2閉合，觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)軟停止，直到電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，然后斷開(kāi)觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KM2。該方法提高了軟起動(dòng)器的使用壽命，避免產(chǎn)生的高次諧波。

2 主要設(shè)計(jì)單元

（1）本系統(tǒng)的主回路包括四臺(tái)45W的風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的電器元件，一臺(tái)軟起動(dòng)器，在圖中KM12表示第一臺(tái)風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停止的運(yùn)行過(guò)程主回路的接觸器。KM22表示第二臺(tái)風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng)軟停止運(yùn)行過(guò)程主回路的接觸器。KM32表示第三臺(tái)風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停止運(yùn)行過(guò)程主回路接觸器。KM42表示第四臺(tái)風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停止運(yùn)行過(guò)程主回路接觸器。KM11旁路接觸器切換第一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行KM21旁路接觸器切換第二臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。KM31旁路接觸器切換第三臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。KM41旁路接觸器切換第四臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。控制回路：S7-200可編程邏輯控制器PLC組成，按照其控制的要求對(duì)四臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)。在控制電路中安裝手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到2時(shí)為自動(dòng)狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕來(lái)控制風(fēng)機(jī)的起動(dòng)和停止；自動(dòng)運(yùn)行下系統(tǒng)在PLC程序控制下運(yùn)行。軟起動(dòng)器主回路組成每相由兩只晶閘管反并聯(lián)采用的是全數(shù)字無(wú)矢量控制技術(shù)。工作時(shí)CPU收到控制信號(hào)以后后，按用戶的設(shè)定需求，自動(dòng)控制晶閘管觸發(fā)脈沖來(lái)移相。這樣電機(jī)就按設(shè)定的曲線平滑起動(dòng)。起動(dòng)結(jié)束后CPU發(fā)出信號(hào)，信號(hào)使旁路真空接觸器開(kāi)始工作，而晶閘管暫停工作。停車時(shí)，給出停車信號(hào)，CPU控制真空接觸器。

（2）軟件設(shè)計(jì)：首先進(jìn)行控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)擊地址分配。控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱，二用二備的輸入信號(hào)是自動(dòng)右手動(dòng)，代碼及地址編號(hào)表輸入/輸出代碼和地址編號(hào)：PLC系統(tǒng)的選型，設(shè)計(jì)單元的分析可以知道，系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)14個(gè)，開(kāi)關(guān)輸出點(diǎn)9個(gè)，如果選用CPU222的8入/6出，在加上擴(kuò)展單元是可以的。本系統(tǒng)為了設(shè)計(jì)方便，采用了CPU226的24入/16出，I/O口供計(jì)40點(diǎn)，存儲(chǔ)能力大，有多個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，和CPU222相比增加了通信口的數(shù)量，通信能力與計(jì)數(shù)能力大大增強(qiáng)。

3 結(jié)論

用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)單臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)可以切換。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，可以手動(dòng)起動(dòng)風(fēng)機(jī)。用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)單臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)體現(xiàn)了小型化、專用化，結(jié)合向高集成、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能、低成本的方向發(fā)展。

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