CN110912465A - 一种利用plc控制电动机星三角启动电路及方法 - Google Patents

一种利用plc控制电动机星三角启动电路及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种利用PLC控制电动机星三角启动电路及方法，包括三相电动机、PLC、星形交流接触器和三角形交流接触器，三相电动机的进线柱与电源电连接，三相电动机的出线柱与星形交流接触器常开触点的第一端电连接，星形交流接触器常开触点的第二端短接；三相电动机出线柱通过三角形交流接触器与三相电动机进线柱电连接，三相出接线柱与三相进线柱换相连接；PLC的电源端与三相电源中的任一项电连接；PLC的信号输入端分别与启动按钮、停止按钮和热继电器的常闭触点电连接；三角形交流接触器的电磁线圈、星形交流接触器的电磁线圈与PLC的信号输出端电连接。利用PLC控制电动机以星形接法启动，延时一定时间后以三角形接法运行，精确控制延时时间。

Description

一种利用PLC控制电动机星三角启动电路及方法
技术领域
本发明涉及电气自动化领域，具体涉及一种利用PLC控制电动机星三角启动电路及方法。
背景技术
三相异步电动机是一种感应电动机，靠380V三相交流电源供电，其转子转速低于旋转磁场的转速，所以通过相对运动转子与旋转磁场相对运动产生电磁转矩，从而产生转动。
三相异步电动机如果直接通过三角形接法接入三相电路，在启动时，启动瞬时电流会达到额定电流的5-7倍，不仅会对三相电机本身产生损害，也会对整个电网造成很大的冲击，对电网内的其他设备造成影响，产生损害。如果三相电动机采用星形接法接入电路，虽能减小启动电流对电网的冲击，但在三相电动机运行阶段达不到转速要求。
针对上述情况，行业中目前采用星三角降压启动方法启动三相电机，其原理是：在启动阶段采用星形接法，减小启动电流，待电动机启动后变为三角形接法，使电机转速达到要求。
目前星三角降压启动方法普遍采用的是时间继电器，即在启动电路内设置时间继电器，在电动机通过三角形接法启动后，时间继电器延时一定的时间后，系统再更改为星形接法运行。但时间继电器对时间精度控制较差，延时误差较大，无法准确延时，造成接法转变过早或过晚。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种利用PLC控制电动机星三角启动电路，包括三相电动机、PLC、星形交流接触器和三角形交流接触器，所述三相电动机的三相进线柱分别与三相电源对应电连接，所述三相电动机的三相出线柱与星形交流接触器常开触点的第一端电连接，所述星形交流接触器常开触点的第二端的各出线端短接；三相电动机出线柱通过三角形交流接触器常开触点与三相电动机进线柱电连接，且三相出接线柱与三相进线柱换相连接；
所述PLC的电源端与所述三相电源中的任一项电连接；所述PLC的信号输入端分别与启动按钮、停止按钮和热继电器的常闭触点电连接；所述星形交流接触器的常闭触点的第一端通过所述三角形交流接触器的电磁线圈与所述PLC的第四信号输出端电连接，所述星形交流接触器的常闭触点的第二端连接电源中性点；所述三角形交流接触器的常闭触点的第一端通过所述星形交流接触器的电磁线圈与所述PLC的第三信号输出端电连接，所述三角形交流接触器的常闭触点的第二端连接电源中性点。
采用上述实现方式，利用PLC输出信号控制三相电动机按照星形接法启动，PLC内部程序延时一定时间后再输出信号控制星形线路断开、三角形线路闭合，三相电动机以三角形接法运行，PLC可以控制延时时间精度高，避免因延时误差而造成接法转变过早或过晚。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述三相电动机的三相进线柱通过主电路交流接触器常开触点分别与三相电源对应电连接。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述主电路交流接触器电磁线圈一端与PLC的第二信号输出端电连接，所述主电路交流接触器电磁线圈的另一端与电源中性点电连接。
采用上述实现方式，设置有主电路交流接触器，能够通过PLC控制主电路交流接触器的通断，从而控制三相电机的通断电。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述PLC电源的进线端与三相所述电源的任一项电连接，所述PLC电源的出线端与所述三相电源的中性点电连接。
结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述PLC电源的进线端与三相电源之间设置有控制电路熔断器。
采用上述实现方式，PLC由单相电供电，仅需将PLC接入三相电源任一相与中性点之间即可实现对PLC的单相供电，在PLC电源的进线端与电源之间接入控制电路熔断器保证PLC的安全使用。
结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述PLC的第一信号输出端与指示灯的一端电连接，所述指示灯的另一端与电源中性点电连接。
采用上述实现方式，指示灯可指示三相电动机的启动过程以及发出报警信号。
结合第一方面，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述主电路交流接触器常开触点与所述三相电源之间设置有断路器，所述断路器与所述主电路交流接触器常开触点之间设置有主电路熔断器。
结合第一方面，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述主电路交流接触器常开触点与所述三相电动机的三相进线柱之间设置有热继电器。
第二方面，本申请实施例提供了一种利用PLC控制电动机星三角启动方法，所述方法包括：
(1)手动闭合断路器；
(2)手动按下PLC信号输入端的启动按钮；
(3)PLC的第一信号输出端、第二信号输出端和第三信号输出端输出电信号，指示灯得电亮；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点闭合；星形交流接触器的电磁线圈得电，星形交流接触器的常开触点闭合，电动机以星形接法启动；
(4)PLC延时内部程序设定的时间后，PLC的第一信号输出端、第二信号输出端输出电信号，指示灯得电保持亮；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点保持闭合；星形交流接触器的电磁线圈失电，星形交流接触器的常开触点断开；
(5)PLC再延时内部程序设定的时间后，PLC的第二信号输出端和第四信号输出端输出电信号，指示灯失电熄灭；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点保持闭合；三角形交流接触器的电磁线圈得电，三角形交流接触器的常开触点闭合，电动机以三角形接法运行。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种利用PLC控制电动机星三角启动电路示意图；
图2为本申请实施例提供的一种利用PLC控制电动机星三角启动方法的流程示意图；
图3为本申请实施例的提供的PLC程序梯形图。
图1-3中：QS-断路器，FU1-主电路熔断器，KM0-主电路交流接触器，KM0-1主电路交流接触器常开触点，FR-热继电器，KM1-星形交流接触器，KM1-1-星形交流接触器常开触点，KM1-2-星形交流接触器常闭触点，KM2-三角形交流接触器，KM2-1-三角形交流接触器常开触点，KM2-2-三角形交流接触器常闭触点，M-三相电动机，HL-指示灯，U1-第一进线柱，V1-第二进线柱，W1-第一进线柱，U2-第二出线柱，V2-第二出线柱，W2-第二出线柱，L-PLC电源进线端，N-PLC电源出线端，COM-PLC公共端，X0-第一信号输入端，X1-第二信号输入端，X2-第三信号输入端，Y0-第一信号输出端，Y1-第二信号输出端，Y2-第二信号输出端，Y3-第三信号输出端，SB1-停止按钮，SB2-启动按钮，FU1-主电路熔断器，FU2-控制电路熔断器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
图1为本申请实施例提供的一种利用PLC控制电动机星三角启动电路示意图，包括由三相电动机M、PLC、星形交流接触器KM1和三角形交流接触器三角形交流接触器组成的主电路部分和控制电路部分，其中：
主电路部分包括三相电动机M，三相电动机M的第一进线柱U1、第二进线柱V1、第三进线柱W1分别与三相电源的A相、B相、C相对应连接，由三相电源进行供电。为控制电动机通断电和保证系统安全，在三相电动机M的进线端与三相电源之间电连接有断路器QS，在断路器QS和三相电动机M的进线端之间电连接有主电路熔断器FU1，在主电路熔断器FU1和三相电动机M的进线端之间电连接有主电路交流接触器常开触点KM0-1，在主电路交流接触器常开触点KM0-1和三相电动机M的进线端之间电连接有热继电器FR。通过控制断路器QS和主电路交流接触器常开触点KM0-1控制电动机M的通断电，当电流过大或系统过载时，主电路熔断器FU1和热继电器FR自动断开主电路，保护系统安全。
为实现星形启动，本实施例的电动机M的第一出线柱U2、第二出线柱V2、第三出线柱W2与星形交流接触器常开触点KM1-1的第一端电连接，星形交流接触器常开触点KM1-1的第二端短接。
进一步地，为实现三相电动机M三角形接法，本实施例将三相电动机M的出线端和进线端换相连接，即第一进线柱U1与第三出线柱W2电连接，第二进线柱V1与第一出线柱U2电连接，第三进线柱W1与第二出线柱V2电连接。在三相电动机M的进线端与出线端之间的连接线路上电连接有三角形交流接触器常开触点KM2-1，采用上述连接方式，将三相电动机M出线端的星形连接线路的星形交流接触器常开触点KM1-1断开，再闭合三角形交流接触器常开触点KM2-1即可实现三角形接法。
进一步地，为实现星三角接法的切换，并保证准确延时切换，本实施例采用PLC进行控制，由于PLC仅需单相供电，因此将PLC电源进线端L与A、B、C三相电源中的任一相电连接，将PLC电源出线端N与三相电源的中性点电连接。为保证PLC线路安全，在PLC电源进线端与三相电源之间电连接有控制电路熔断器FU2。PLC的公共端COM与PLC电源进线端L电连接。
为实现通过控制PLC控制电动机的启停以及过载时自动报警，本实施例的通过控制按钮以及热继电器FR为PLC输入控制信号，停止按钮SB1的第一端电连接PLC的公共端COM，第二端电连接第二信号输入端X1；启动按钮SB2的第一端电连接PLC的公共端COM，第二端电连接第三信号输入端X2；热继电器FR的常闭触点的第一端电连接PLC的公共端COM，第二端电连接第一信号输入端X0。
为实现PLC输出信号控制各交流接触器的闭合和断开，本实施例的PLC设置有多个信号输出端，每个信号输出端可根据PLC内部程序控制输出电信号。第一信号输出端Y0与指示灯HL的第一端电连接，指示灯HL的第二端与电源中性点电连接，当第一信号输出端Y0输出电信号时指示灯即可亮起。第二信号输出端Y1与主电路交流接触器KM0的电磁线圈第一端电连接，主电路交流接触器KM0的电磁线圈第二端与电源中性点电连接，当第二信号输出端Y1输出电信号时，主电路交流接触器KM0的电磁线圈得电，主电路交流接触器常开触点KM0-1的闭合。第三信号输出端Y2与星形交流接触器KM1的电磁线圈的第一端电连接，星形交流接触器KM1的电磁线圈的第二端与三角形交流接触器常闭触点KM2-2的第一端电连接，三角形交流接触器常闭触点KM2-2的第二端与电源中性点电连接。第四信号输出端Y3与三角形交流接触器KM2的电磁线圈的第一端电连接，三角形交流接触器KM2的电磁线圈的第二端与星形交流接触器常闭触点KM1-2的第一端电连接，星形交流接触器常闭触点KM1-2的第二端与电源中性点电连接。
由上述实施例可知，本实施例提供了一种利用PLC控制电动机星三角启动电路，包括三相电动机M、PLC、星形交流接触器KM1和三角形交流接触器KM2，三相电动机M的三个进线柱分别与三相电源对应电连接，三相电动机M的三个出线柱与星形交流接触器常开触点KM1-1的第一端电连接，星形交流接触器常开触点KM1-1的第二端短接；三相电动机K的出线柱通过三角形交流接触器常开触点KM2-1与三相电动机M的进线柱电连接，且三相出线柱与三相进线柱换相连接；PLC的电源端与所述三相电源中的任一项电连接；所述PLC的信号输入端分别与启动按钮SB2、停止按钮SB1和热继电器FR的常闭触点电连接；三角形交流接触器KM2的电磁线圈、星形交流接触器KM1的电磁线圈均与PLC的信号输出端电连接。利用PLC控制电动机以星形接法启动，延时一定时间后以三角形接法运行，精确控制延时时间。
与上述实施例提供的一种利用PLC控制电动机星三角启动电路相对应，本申请还提供了一种利用PLC控制电动机星三角启动方法的实施例，如图2所示，所述方法包括：
(1)手动闭合断路器QS。
(2)手动按下PLC信号输入端的启动按钮SB2。
(3)PLC的第一信号输出端Y0、第二信号输出端Y1和第三信号输出端Y2输出电信号，指示灯HL得电亮；主电路交流接触器KM0的电磁线圈得电，主电路交流接触器常开触点KM0-1闭合；星形交流接触器KM1的电磁线圈得电，星形交流接触器常开触点KM1-1闭合，三相电动机M以星形接法启动。
如图3所示的PLC程序梯形图，启动按钮SB2按下后，PLC开始运算，将K7传送到字组合K1Y000，第一信号输出端Y0、第二信号输出端Y1和第三信号输出端Y2输出电信号，指示灯HL、主电路交流接触器KM0的电磁线圈和星形交流接触器KM1的电磁线圈均得电。
(4)PLC延时内部程序设定的时间后，第一信号输出端Y0、第二信号输出端Y1输出电信号，指示灯HL得电保持亮；主电路交流接触器KM0的电磁线圈得电，主电路交流接触器常开触点KM0-1保持闭合；星形交流接触器KM1的电磁线圈失电，星形交流接触器常开触点KM1-1断开。
PLC运算延时10s后，K3传送到字组合K1Y000，此时只有第一信号输出端Y0、第二信号输出端Y1输出电信号，其余信号输出端均不输出电信号，指示灯HL和主电路交流接触器KM0的电磁线圈得电，而星形交流接触器KM1的电磁线圈失电。
(5)PLC再延时内部程序设定的时间后，PLC的第二信号输出端Y1和第四信号输出端Y4输出电信号，指示灯HL失电熄灭；主电路交流接触器KM0的电磁线圈得电，主电路交流接触器常开触点KM0-1保持闭合；三角形交流接触器KM2的电磁线圈得电，三角形交流接触器常开触点KM2-1闭合，三相电动机M以三角形接法运行。
PLC运算再延时1s后，K10传送到字组合K1Y000，此时第二信号输出端Y1和第四信号输出端Y4输出电信号，主电路交流接触器KM0的电磁线圈和三角形交流接触器KM2的电磁线圈得电，指示灯失电。
上述启动过程中，当星形交流接触器KM1的电磁线圈得电时，星形交流接触器常闭触点KM1-2断开，当三角形交流接触器KM2的电磁线圈得电时，三角形交流接触器常闭触点KM2-2断开，以此形成互锁机构，保证星形交流接触器常开触点KM1-1和三角形交流接触器常开触点KM2-1不会同时闭合造成短路。
当停止三相电动机M时，按下停止按钮SB1，PLC运算，K0传送到字组合K1Y000，各信号输出端均无电信号输出，各交流接触器的电磁线圈均失电，三相电动机M无法得电，停止运行。
当发生过载时，热继电器FR的常闭触点断开，PLC运算，K1传送到字组合K1Y000，第一信号输出端Y0输出电信号，指示灯HL常亮，发出报警信号。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：包括三相电动机、PLC、星形交流接触器和三角形交流接触器，所述三相电动机的三相进线柱分别与三相电源对应电连接，所述三相电动机的三相出线柱与星形交流接触器常开触点的第一端电连接，所述星形交流接触器常开触点的第二端的各出线端短接；三相电动机出线柱通过三角形交流接触器常开触点与三相电动机进线柱电连接，且三相出接线柱与三相进线柱换相连接；
所述PLC的电源端与所述三相电源中的任一项电连接；所述PLC的信号输入端分别与启动按钮、停止按钮和热继电器的常闭触点电连接；所述星形交流接触器的常闭触点的第一端通过所述三角形交流接触器的电磁线圈与所述PLC的第四信号输出端电连接，所述星形交流接触器的常闭触点的第二端连接电源中性点；所述三角形交流接触器的常闭触点的第一端通过所述星形交流接触器的电磁线圈与所述PLC的第三信号输出端电连接，所述三角形交流接触器的常闭触点的第二端连接电源中性点。
2.根据权利要求1所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述三相电动机的三相进线柱通过主电路交流接触器常开触点分别与三相电源对应电连接。
3.根据权利要求2所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述主电路交流接触器电磁线圈一端与PLC的第二信号输出端电连接，所述主电路交流接触器电磁线圈的另一端与电源中性点电连接。
4.根据权利要求1所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述PLC电源的进线端与三相所述电源的任一项电连接，所述PLC电源的出线端与所述三相电源的中性点电连接。
5.根据权利要求4所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述PLC电源的进线端与三相电源之间设置有控制电路熔断器。
6.根据权利要求1所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述PLC的第一信号输出端与指示灯的一端电连接，所述指示灯的另一端与电源中性点电连接。
7.根据权利要求1所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述主电路交流接触器常开触点与所述三相电源之间设置有断路器，所述断路器与所述主电路交流接触器常开触点之间设置有主电路熔断器。
8.根据权利要求1所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，其特征在于：所述主电路交流接触器常开触点与所述三相电动机的三相进线柱之间设置有热继电器。
9.一种利用PLC控制电动机星三角启动方法，采用如权利要求1-8任一项所述的利用PLC控制电动机星三角启动电路，所述方法包括：
(1)手动闭合断路器；
(2)手动按下PLC信号输入端的启动按钮；
(3)PLC的第一信号输出端、第二信号输出端和第三信号输出端输出电信号，指示灯得电亮；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点闭合；星形交流接触器的电磁线圈得电，星形交流接触器的常开触点闭合，电动机以星形接法启动；
(4)PLC延时内部程序设定的时间后，PLC的第一信号输出端、第二信号输出端输出电信号，指示灯得电保持亮；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点保持闭合；星形交流接触器的电磁线圈失电，星形交流接触器的常开触点断开；
(5)PLC再延时内部程序设定的时间后，PLC的第二信号输出端和第四信号输出端输出电信号，指示灯失电熄灭；主电路交流接触器的电磁线圈得电，主电路交流接触器的常开触点保持闭合；三角形交流接触器的电磁线圈得电，三角形交流接触器的常开触点闭合，电动机以三角形接法运行。
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