基于PLC電機控制系統設計

劉生

摘 要：PLC是以微處理器CPU為核心，根據系統要求用戶自行編程的可控制器，他不僅具有自動控制技術，而且結合了計算機技術和通訊技術，共同發展成為一種新型現代化的工業控制裝置。從特點上來說，具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優點，目前在自動控制中的工業過程和位置控制使用越來越廣泛。傳統的步進電機控制正反轉需要多個繼電器控制，并且接線復雜，如進一步改進，還需要再多加繼電器，該論文用PLC來控制三相異步電動機，以實現正反轉、順序控制啟停為目的，代替傳統的繼電器系統，體現PLC的智能化，為電機的控制來增添多樣性和可實現性。

關鍵詞：可編程控制 PLC 電動機

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0026-02

1 電動機工作原理

三相異步電動機是由固定不動的定子和利用電磁感應轉動的轉子組成的，他們之前由空隙分開，當電動機接通電源，定子和轉子利用電磁感應，進行相對轉動，從而實現電動機由電升動的過程。

具體來說，定子的組成有3個部分，有鐵心，鐵心上面會纏繞著線圈，即繞組，還有支撐整個結構的機座。三項異步電動機中還有成對的磁極，目的是用來讓定子和轉子進行轉動，在有不同方向的電流通過的時候，定子和轉子的轉動角度不同，從而控制電動機的正反轉。具體實現電動機的正轉反轉原理是當定子中有三相交流電流過，就會產生定子和轉子的相對轉動，具體轉動的方向是通過定子和轉子切割磁感應方向決定的。如果產生的三項交流電的方向和產生順時針轉動的方向一致，三相異步電動機的轉動方向就為順時針方向，如果三相交流異步電動機的轉動方向和通入電流逆時針的方向相同，那么三項交流異步電動機的轉動方向為逆時針方向。在不通電的時候，定子和轉子都是靜止的，當通入三相交流電，定子和轉子就會按照所通入交流電的方向產生相應的轉動，即同向性。電磁感應的原理是在通電的導體周圍會產生磁場，反過來磁場的變化也會使導體運動，這個電磁感應的原理就是電動機的基礎。定子上纏繞的線圈即繞組中通過三相交流電，如果是對稱的，就會產生一個順時針旋轉的磁場，轉子接通后，由靜止變成切割磁感應線運動，如果不是對稱的，產生的電流也使轉子切割磁感應線運動，但是是以逆時針的方向運動。這個使轉子和定子產生相對運動的力稱為電磁力，當力與方向相互結合后，產生了電磁轉矩，這個電磁轉矩就作為驅動電機旋轉的真正動力。

只要控制好電機的真正點動力電磁轉矩，就能控制電動機正反轉。電動機的正反轉是整個工業控制中最基礎最常用的控制，小到一個散熱風扇的旋轉，如控制正轉向室內送風，控制反轉向室外排風，大到蒸氣機中汽輪機的旋轉工作，都是通過電動機的正反轉為基礎，可見，控制好電動機的正反轉就是控制了整個工業的核心。

2 PLC對三相異步電機的正反轉控制

如前面所述，這個近代工業的開端是以蒸汽機為代表的用機器代替人力，蒸汽機中汽輪片的轉動可以通過電動機控制，同樣，在產品的生產中，機床的控制也需要用到電動機。比如機床的工作需要使用主軸需要轉動，也涉及到正轉和反轉，控制主軸的正轉和反轉正式電動機。機床的工作平臺需要前進和后退，使工件能夠在合適的位置進行加工，機床的工作平臺的運動也是通過電動機來控制。起重機吊鉤的上升與下降，機床工作臺的前進與后退等等。由電動機原理可知，只要把電動機的三相電源進線中的任意兩相對調，就可改變電動機的轉向。因此正反轉控制電路實質上是兩個方向相反的單相運行電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，必須在這兩個相反方向的單向運行電路中加設必要的互鎖。按照電動機可逆運行操作順序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”兩種控制電路。

以前的電動機的正轉反轉控制電路需要用繼電器系統，改進的系統用PLC代替繼電器，同樣實現正轉反轉的功能。主要分為3個步驟：第一步，更改輸入輸出接線口，并畫出接線圖；第二步，部編寫梯形圖嗎，即控制正反轉的程序；第三步，接線，實現正反轉的控制。

KM1是控制電動機正轉的線圈，KM2是控制電動機反轉的線圈。在輸入端，輸入有電源，不需要接電源，但是在輸出端沒有電源，需要接220 V的交流電。

梯形圖中，X1、X2和X3分別代表3個按鈕，Y1、Y2分別代表繼電器的KM1和KM2。

3 結語

電動機在工業上有著廣泛的應用。基于PLC控制的步進電動機具有設計簡單、實現方便、參數設計置靈活等優點。該文闡述了用PLC控制步進電機系統的原理，及硬件和軟件設計方法。其內容主要包括I/O地址分配、梯形圖。該文設計過程中使用了16位移位寄存器，大大簡化了程序的設計，使程序更間湊，方便了設計，在實際應用中表明此設計是合理有效的。

參考文獻

[1] 黃中玉.PLC應用技術[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 胡偉軒.電工技術[M].湖北：華中科技大學出版社，2010.