基于PLC的雙速電機運行控制電路改造設計

摘 "要：近年來，雙速電機的使用逐漸加深，為提高雙速電機運行穩定性，技術人員充分融合PLC技術，對控制電路進行改造，保障雙速電機的安全運行。該文將以PLC技術下雙速電機運行控制電路的改造為研究課題，展開論述雙速電機的運行原理與電路改造過程。同時，不斷總結雙速電機控制電路的改造經驗，完善繼電控制系統，發揮系統功能，促進該領域的可持續發展。

關鍵詞：電路改造；PLC技術；雙速電機；控制系統；運行原理

中圖分類號：TP273 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2024）20-0130-04

Abstract： In recent years， the use of the two-speed motor is gradually deepening. In order to improve the stability of the two-speed motor， technicians fully integrate the PLC technology to transform the control circuit to ensure the safe operation of the two-speed motor. This paper will take the transformation of the operation control circuit of the two-speed motor under the PLC technology as the research subject， and discuss the operation principle and circuit transformation process of the two-speed motor. At the same time， constantly summarize the transformation experience of the two-speed motor control circuit， improve the relay control system， give full play to the system function， and promote the sustainable development in this field.

Keywords： circuit modification; PLC technology; two-speed motor; control system; operation principle

工業生產需要先進的繼電控制系統，對電氣線路進行優化，滿足生產器械的電力使用需求。基于PLC的雙速電機控制能力加強，對器件進行穩定控制，所需能耗較少，控制效果極佳，提高工業生產的效率。PLC技術充分融合計算機與數字技術，編碼控制器得到廣泛應用，有效代替繼電器使用，為雙速電機的電路改造提供技術支撐。

1 "PLC技術下雙速電機的運行原理

雙速電機是以轉子的形式運行，電機設備中具有定子，通過繞線的形式連接。定子繞組為三角形，這種形式極大地提高雙速電機運行的穩定性。雙速電機低速運行中，電機內部的定子繞組以特定方式連接，PLC可編碼控制器有效保障電動機高速運轉的需求，提高電機運動的穩定性。另外，雙速電機的繼電器電路中，信號采集裝置與傳感器是其重要組成部分，控制器對采集的信號進行處理，不斷擴大配電機自動化技術的運用范圍，提高復合技術的應用水平，實現電子技術的創新與應用。雙速電機的控制能力不斷加強，電子技術內容增多，配電繼電保護裝置發揮效果。雙速電機的運行與行業需求相關，一般電機轉子的旋轉速度有2種特定轉速。根據設備應用的領域，轉子額定轉速存在差異。2種不同的額定轉速是通過繞線連接形式不同而實現的，轉速調節效果較強，滿足新時代雙速電機的使用需求。

2 "PLC技術下雙速電機運行控制電路的改造設計

2.1 "聯網設計

為滿足新時代雙速電機控制系統的應用要求，聯網設計是關鍵。①設計人員在傳統雙速電機控制原理的基礎上進行分析，采用邏輯編程加強開關量的控制。開關量邏輯控制是PLC技術的重要內容，能夠有效發揮控制優勢，提高電機的控制水平。例如，設計人員以三菱產品為研究對象，選擇PLC技術支持下的控制器，運用PLC技術進行邏輯編碼的輸入與輸出，生成大量的應用方案，以供設計人員選擇。結合應用需求，科學選擇應用方案，保證雙速電機運行控制的效果。②基礎結構與內部邏輯設計完成后，設計人員不斷拓寬應用模塊，合理采用模塊功能，加強端口設計，實現上位機與端口的有效通信。其中，USB端口設計較為常見，能夠實現雙速電機與其他設備的有效連接。并在梯形圖功能模塊的支持下，實現結構文本語言的編程。服務端口的設計與雙速電機控制相適應，易于設備的聯網，促進控制電路的聯網能力提升。③設計人員結合PLC技術對雙速電機控制系統的輸入與輸出接口進行改造，不斷提高電路控制水平。例如，設計人員選定雙速電機的設備型號，以代號的形式進行研究。根據控制電路的運行原理，改進電路接線圖，發揮雙速電機控制的優勢。并設置不同速度的按鈕與接觸器，將其以輸入點、輸出點編號的形式記錄，實現電路的改造設計，提高雙速電機的應用能力。其中x000、x001、x002、x003是以并聯的形式接入，x004作為熱繼電器包含3種設備，并以串聯的形式接入。而rm1、rm2、rm3則是以并聯的形式接入，在PLC技術支持下雙速電機控制電路的接線設計合理，網絡連接穩定，助力工業生產。

2.2 "軟件設計

雙速電機控制電路改造設計中，軟件是重要組成部分，在發揮電機功能，提高設備生產能力上起到關鍵作用。①電路改造設計者結合雙速電機的實際運用，科學設計配套軟件，完善軟件功能，實現雙速電機的運用。例如，汽車行業中需要使用雙速電機進行生產[1]。設計人員利用PLC技術繪制控制梯形圖，并對圖形內容進行編程，完善軟件的使用功能，促進應用軟件的有效發展。其中，軟件設計人員為發揮系統仿真與檢查功能，對梯形圖程序進行設計。通過輸入語法邏輯進行科學控制，設計人員對語法邏輯信息進行檢查，檢查無誤后利用USB接口進行數據信息的傳輸，實現控制電路的軟件設計。②軟件功能的實現需要信息有效傳遞，設計人員全面檢測，保障主站信息與從站信息的傳遞，提高功能模塊的信息交流。雙速電機的遠程控制主機需要穩定的電壓與電流互感器作支撐，設計人員采用可編程邏輯控制系統，全面分析系統功能。軟件的安全性與可靠性得到有效提升，實現系統全面發展，保障軟件平臺的作用。例如，軟件設計人員采用DP總線控制信息交互，不斷發揮功能模塊的信息交互作用，促進總線站點信息交流的穩定性。軟件系統結構設計完成后，對功能模塊進行完善，保證軟件優化雙速電機電路的控制。③測試人員對電路軟件程序的功能進行檢測，使用低壓電流互感器，科學檢測可編程邏輯控制系統的功能。根據控制電路中電壓與電流的反饋信息，了解系統具體功能，促進軟件功能的發揮，實現便捷化服務設計。設計人員樹立發展性思維，對軟件功能持續優化，提高雙速電機控制電路的改造質量，促進PLC電路改造技術的發展。

2.3 "框架設計

框架設計是雙速電機控制電路改造的基礎工程，設計人員從整體角度出發，采用分層設計的方法，實現電路的改造設計，提高電機的控制水平。①設計人員深入分析控制電路的圖紙，對圖紙中設計的單元進行了解，按照集成化要求，改造基礎框架，提高電路的控制水平。例如，檢測人員對電路的各單元進行檢測，持續優化信號鏈接通道，優化通道的交互單元，促進傳感單位的應用與發展。按照控制電路框架設計的內容，準備全部材料，按照安裝流程進行電路改造，發揮雙速電機的控制能力。②基礎材料準備完成后，設計人員將電路、傳感檢測裝置與調控單元進行合理安裝。同時，充分發揮基礎結構的固定作用，保證控制電路元件穩定，保證電路功能的穩定發揮。例如，合理安裝終端主板，在主板的監測下，控制系統的數據采集效果增強，終端數據的顯示功能得到完善。設計人員采用分合閘的形式進行控制，有效加強控制電路的終端控制水平。自動化監測終端在額定電壓下，保證直流電壓效果顯著，在實際需求中不斷設計，促進終端系統的功能發揮[2]。③雙速電機控制電路中，DO、DI兩線路是框架結構的重要內容，設計人員對其進行改造設計。例如，調整電壓值，將兩線路的電壓設置為24 V，維持人機交互的功能。設計人員對雙速電機控制電路的內部結構進行檢驗，保證內部結構改造的科學性。系統的電路檢驗后，檢驗人員發現電路終端數據結果較為精準，滿足智能化無線控制的需求，電路控制水平得到顯著增強。

2.4 "電路保護

PLC技術為雙速電機控制電路充分賦能，電路改造為維持雙速電機運行的穩定性提供支撐。①電路改造設計人員明確雙速電機控制電路改造的目的，保護電路運行安全。并從電路故障角度出發，對電路短路、失壓、欠壓和過載等問題給予解決，提高電路運行的安全性。例如，設計人員在控制電路中安裝熔斷器，對線路進行安全保護，提高短路保護的質量。一般將熔斷器安裝在指定位置，定期檢驗，保護電路安全。電路檢測人員對主電路與控制電路的安全性進行檢測，精準識別短路問題，采取相應的解決措施，實現電路安全保護。②動斷輔助觸點的設置能夠有效降低短路帶來的危害，對控制電路具有較強的保護效果。例如，設計人員采用km1、km2觸點進行串聯，將其連接在線圈回路中，有效發揮線圈的作用。主觸點的選擇是雙速電機控制電路改造設計的難點，需要設計人員不斷閉合電源開關，對短路信息產生了解，明確觸點的安裝位置，保護雙速電機控制電路安全。③除了短路保護，設計人員針對欠壓與失壓問題進行研究，制定科學的電路改造設計方案，有效發揮PLC技術優勢，保障工作人員生命安全。例如，設計人員根據雙速電機控制電路的額定電壓，使用接觸器控制觸點的開關。電機一旦停止運行，線圈的電源會立即恢復正常[3]。在此過程中，檢測人員對此過程電壓的變化情況進行實時記錄。PLC技術的運用有效解決電壓實時記錄的難點，為技術人員判斷電路失壓、欠壓提供技術保障。在了解電路電壓異常后，設計人員對線圈接觸器的安裝進行優化，提高電路保護的設計質量，促進雙速電機的穩定運行。

2.5 "繼電器設計

通電延時時間繼電器為雙速電機控制電路改造提供方向，加強繼電器設計優化有利于滿足提高電路安全性，促進雙速電機穩定運行。①設計人員對電源開關進行研究，合理控制啟動按鈕，保證觸點有效閉合，對線圈的電壓與電流信息進行檢測，為繼電器設計提供理論支撐。例如，設計人員對主電路信息進行分析，保證三端接通電源，電動機的連接形式滿足設計要求。檢測發現電動機的轉速達到60 r/s，線圈內電路電壓沒有達到標準要求。設計人員采用通電延時時間繼電器進行保護，有效提高線圈內電壓的使用，保證線圈電壓滿足設計要求，雙速電機控制電路的運行質量得到提升。②設計人員通過斷電，對時間進行分析，有效發揮延時通電的作用，將動觸點斷開，加強繼電器的安裝設計。例如，雙速電機在斷電后，線圈失電。檢測人員使用專業儀器對km1位置進行檢測，該線圈位置沒有電流，斷電效果良好。斷電完成后，技術人員將電動機三端進行有效連接，維持電動機線圈電壓的穩定。電動機以星形的形式連接在一起，為設計人員調控提供保障。另外，如表1所示，設計人員根據輸入設備的型號，有效測試設備功能，并對繼電器IO點數進行計算，以此確定繼電器信息，保證繼電器設計的科學性[4]。③繼電器安裝完成后，技術人員運用PLC技術進行控制，滿足多設備對雙速電機的使用需求。例如，三菱汽車行業，技術人員在雙速電機控制電路安裝延時時間繼電器，有效豐富生產手段，促進電路的有效連接，形成良好的電路狀態，滿足行業生產需求。

表1 "輸入繼電器IO點數確定

3 "案例分析

3.1 "項目背景

某工廠的傳送帶系統使用雙速電機驅動，但由于控制電路老化，經常出現故障，導致生產流程中斷。為了提高系統的穩定性和可靠性，工廠決定對雙速電機的控制電路進行改造。

3.2 "問題識別與分析

在改造前，對原控制電路進行了詳細的分析，如下。

1）繼電器-接觸器控制系統：原系統采用傳統的繼電器-接觸器控制方式，這種方式存在觸點易磨損、故障率高的問題。

2）操作復雜：調整電機速度需要手動更換接線，操作復雜且容易出錯。

3）響應速度慢：由于機械結構限制，系統的響應速度不能滿足快速調整的要求。

4）缺乏智能監控：沒有對電機運行狀態的實時監控，導致故障排查困難。

3.3 "改造方案設計

基于上述問題，提出以下改造方案。

1）選用高性能PLC：使用現代的高性能PLC替換原有的繼電器控制系統。選擇具有高速運算能力和豐富I/O端口的PLC。

2）輸入輸出端口配置：配置合理的輸入輸出端口，用于接收操作指令和輸出控制信號。此外，加入故障指示燈，以便快速發現和診斷問題。

3）編寫控制程序：使用PLC編程語言編寫控制程序，實現雙速電機的自動控制邏輯。程序應包括電機啟動、停止、高速/低速切換等功能模塊。

4）實時監控與故障診斷：通過PLC的通信端口與上位機軟件連接，實現對電機運行狀態的實時監控和故障診斷功能。

5）安全保護措施：加入過載保護、短路保護等安全功能，確保電機在異常情況下能迅速切斷電源并報警。

3.4 "實施與測試

按照改造方案進行實施，如下。

1）安裝PLC及其附件，配置輸入輸出端口。

2）編寫并調試控制程序，確保程序邏輯正確無誤。

3）連接電機與PLC，進行實際運行測試，驗證各項功能是否正常。

4）加入實時監控與故障診斷功能，進行長時間運行測試。

經過嚴格的測試和調整，改造后的雙速電機控制電路在穩定性、可靠性、操作便捷性等方面都得到了顯著提高。實測結果表明，基于PLC技術的控制電路可以實現對雙速電機的快速、準確地控制。

通過本次改造，工廠傳送帶系統的雙速電機控制電路得到了顯著優化，提高了生產效率。未來，計劃進一步優化控制程序，提高系統的智能化程度，并探索集成更多的先進技術，以滿足工廠日益增長的生產需求。同時，本次改造也為其他類似控制系統提供了寶貴的經驗和技術參考。

4 "結論

綜上所述，本文通過對PLC技術下雙速電機的運行原理進行分析，詳細描述雙速電機的內部組成與運行方式，為雙速電機運行控制電路的改造設計提供理論支撐。設計人員結合改造原理，對控制系統、軟件、硬件等設施進行改造。并對改造后的雙速電機進行測試，驗證電機使用效果，為控制電路的后期優化提供思路，促進雙速電機的創新與發展。

參考文獻：

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[3] 李虎.MT5500B型礦用自卸卡車主發電機散熱風機逆變器供電電路改造[J].工礦自動化，2021，47（S2）：135-137.

[4] 張合朋，朱佳佳，王亮，等.睢寧二站液壓調節機構放氣閥控制電路的改造[J].電世界，2021，62（8）：53-55.