繼電器控制電路的PLC改造應(yīng)用

肖明智

摘要：隨著電氣自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以可編程序控制器作為電腦程式控制核心與繼電接觸器控制電路相結(jié)合的自動(dòng)控制電器，因其強(qiáng)大的功能成為現(xiàn)代工業(yè)控制的技術(shù)支柱。教學(xué)中，就如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好可編程序控制技術(shù)，是電氣專業(yè)教師應(yīng)該直面的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)帶直流能耗制動(dòng)的繼電控制線路改用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，闡述了PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟和常用的編程方法，說(shuō)明用PLC實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)線路控制，同一個(gè)控制要求會(huì)有多種解決思路及方案。

關(guān)鍵詞：繼電器；控制；PLC；程序

TM571.61

可編程序控制器（Programmadie Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，是在繼電控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的以微處理器為核心的通用自動(dòng)控制裝置，它所展示的靈活的線路設(shè)計(jì)方法和強(qiáng)大的功能使其在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。如何利用PLC改造繼電控制電路，并較好地解決設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試問(wèn)題；以延時(shí)帶直流能耗制動(dòng)的Y—△啟動(dòng)控制電路為例說(shuō)明改造步驟，如圖1所示：

分析原控制系統(tǒng)原理

1.Y—△啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)

先合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)M的定子繞組接成Y形降壓?jiǎn)?dòng)。同時(shí)KT線圈也得電，延時(shí)后電動(dòng)機(jī)M定子繞組接成△形全壓運(yùn)行，KM2聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬?duì)KM3聯(lián)鎖，且使KT線圈失電，KT延時(shí)觸頭復(fù)位。

2.能耗制動(dòng)停轉(zhuǎn)

按下停止按鈕SB1，SB1常閉觸頭先分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)M暫失電并慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，KM1，KM2聯(lián)鎖觸頭復(fù)位。SB1常開(kāi)觸頭后閉合，KM4線圈得電，其聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬?duì)KM1聯(lián)鎖，主觸頭閉合接入直流電，M定子繞組接成Y形能耗制動(dòng)。當(dāng)M停轉(zhuǎn)后，松開(kāi)停止按鈕SB1，KM4、KM3線圈先后失電，各觸頭復(fù)位，能耗制動(dòng)結(jié)束。

一、 設(shè)計(jì)保證原電路正常運(yùn)行的PLC控制程序

下面以三菱FX2N―48MR型PLC為例，說(shuō)明如何設(shè)計(jì)改造后的控制程序。

1.I/O接口分配如下表所示。（表1）

2.PLC的I/O口接線圖如圖2。

3.工作過(guò)程的分析

根據(jù)工作原理分析整個(gè)動(dòng)作過(guò)程分四個(gè)狀態(tài)：Y形啟動(dòng)，△形運(yùn)行，制動(dòng)，停止。每個(gè)狀態(tài)所動(dòng)作的元件如表（表2）

動(dòng)作流程：按下啟動(dòng)按鈕→ Y形啟動(dòng)，KM1、KM3（Y3、Y2）得電→ 一定時(shí)間后（3秒）→△形運(yùn)行，KM1、KM2（Y3、Y1）得電。

按下停止按鈕→ KM1、KM2（Y3、Y1）失電，到KM4、KM3（Y0、Y2）得電，電動(dòng)機(jī)接入直流電進(jìn)行制動(dòng)→松開(kāi)停止按鈕→ KM4、KM3（Y0、Y2）失電，所有觸頭復(fù)位，停止。

4.設(shè)計(jì)梯形圖

可采用經(jīng)驗(yàn)法，即根據(jù)控制要求，憑平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)，利用一些典型的基本控制原理、條件要求和邏輯關(guān)系來(lái)完成程序設(shè)計(jì)。梯形圖如圖3所示。

也可用順序控制設(shè)計(jì)法，按步進(jìn)控制來(lái)設(shè)計(jì)程序。首先將生產(chǎn)過(guò)程分解成若干個(gè)步驟，每一步都對(duì)應(yīng)控制過(guò)程中的一個(gè)控制任務(wù)，都應(yīng)有完成相應(yīng)控制任務(wù)的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)移到下一工步的轉(zhuǎn)移條件。根據(jù)控制要求，首先繪制用狀態(tài)來(lái)描述控制的狀態(tài)流程圖（如圖4所示）然后把狀態(tài)流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖（如圖5所示）。采用步進(jìn)指令編程大大提高工作效率，并給調(diào)試、修改程序帶來(lái)很大的方便。

采用功能指令編程，根據(jù)控制要求，將輸出動(dòng)作的狀態(tài)變?yōu)槌?shù)即將輸出控制的開(kāi)關(guān)狀態(tài)接通為1，斷開(kāi)為0。系統(tǒng)運(yùn)行每個(gè)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)信號(hào)看成二進(jìn)制數(shù)，再把二進(jìn)數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制常數(shù)，使用功能指令把常數(shù)傳送到輸出端顯示出來(lái)。先將輸出每個(gè)狀態(tài)的動(dòng)作順序變常數(shù)如下表：（表3）

從上表得到電動(dòng)機(jī)在Y形狀態(tài)運(yùn)行是1100，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)是12； △形狀態(tài)運(yùn)行是1010， 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)是10；停止?fàn)顟B(tài)輸出是0101；轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)是5；按以上分析設(shè)計(jì)梯形圖如下（圖6）

5.安裝與調(diào)試

設(shè)計(jì)元件布置圖如圖7，接線時(shí)，要分清楚接線端子“N”端（零線）和“接地”端。為了有效地減少干擾，應(yīng)給PLC專用接地線，接地點(diǎn)應(yīng)與電動(dòng)機(jī)接地點(diǎn)分開(kāi)，若做不到這一點(diǎn)，也必須將PLC與電動(dòng)機(jī)公共接地，禁止與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)接地，可先裝主線路導(dǎo)線，用2.5mm2的塑料軟銅線；再裝PLC輸出線路，用1.5mm2的塑料軟銅線；最后裝PLC輸入線路，用0.75mm2的塑料軟銅線。

調(diào)試程序時(shí)，應(yīng)先不接負(fù)載（電動(dòng)機(jī)M），當(dāng)程序運(yùn)行正常后，再接上負(fù)載通電試車，直至系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)束語(yǔ)：

利用PLC實(shí)現(xiàn)繼電器控制的關(guān)健就是：程序設(shè)計(jì)，也是最難的問(wèn)題；掌握好PLC編程方法，了解系統(tǒng)工作過(guò)程及控制要求，難題容易解決。隨著大規(guī)模微電子技術(shù)的飛速發(fā)展及智能化技術(shù)的不斷應(yīng)用，PLC控制的發(fā)展前景必定越來(lái)越廣闊。作為電氣專業(yè)教師，在教學(xué)過(guò)程中要善于把有關(guān)知識(shí)進(jìn)行必要的聯(lián)系，努力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路的理解能力、感悟能力、跨越式思維能力和靈活解決問(wèn)題的技巧，使教與學(xué)都能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的需要。

參考文獻(xiàn)：《可編程控制器及其應(yīng)用》 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008