關(guān)于PLC控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)方法的探究

更新時(shí)間：2021-07-27

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涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

0引言

本文主要闡述三相異步交流電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)中熱繼電器起過(guò)載保護(hù)作用的兩種方式，重點(diǎn)說(shuō)明熱繼電器輔助觸點(diǎn)接在PLC的輸入端時(shí)，程序梯形圖中的相應(yīng)觸點(diǎn)要使用相反的邏輯。

在實(shí)際生產(chǎn)中，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制是種基本的控制。如機(jī)床工作臺(tái)的左右移動(dòng)、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)退刀等，為保護(hù)電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī)的控制線路中，通常使用熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。熱繼電器是利用流過(guò)熱繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而反時(shí)限動(dòng)作的自動(dòng)保護(hù)電器。

熱繼電器主要與接觸器配合使用，用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)等。熱繼電器在使用時(shí)，需要將其熱元件串聯(lián)在主電路中，輔助觸頭串聯(lián)在控制電路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，流過(guò)電阻絲的電流超過(guò)熱繼電器的整定電流，電阻絲發(fā)熱，溫度升高，使主雙金屬片彎曲，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)常閉觸頭斷開，分?jǐn)嗫刂齐娐罚偻ㄟ^(guò)接觸器主觸頭切斷主電路，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。電源切斷后，主雙金屬片逐漸冷卻恢復(fù)原位。

現(xiàn)用PLC邏輯控制系統(tǒng)改造繼電-接觸器邏輯控制系統(tǒng)，下面為三菱PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三相異步交流電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，其過(guò)載保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)有兩種方法。

方法：熱繼電器接在PLC輸入端的過(guò)載保護(hù)方式。

根據(jù)控制任務(wù)，當(dāng)PLC的輸入端接熱繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）時(shí)，PLC的輸入端需接入3個(gè)輸入信號(hào)，輸出端接1個(gè)輸出信號(hào)。

I/O地址分配表見表1。

表1

PLC的控制回路接線見圖1。

圖1

程序的梯形圖見圖2。

圖2

當(dāng)接線圖1中PLC的輸入端子X3接熱繼電器KH的常閉觸點(diǎn)時(shí)，程序的梯形圖2中用X3常開觸點(diǎn)，而不用X3的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)PLC接通電源，系統(tǒng)內(nèi)的直流24V的電源與PLC外部的熱繼電器KH的常閉觸頭構(gòu)成回路，使輸入繼電器X3線圈得電，此時(shí)梯形圖中的X3常開觸點(diǎn)處于接通狀態(tài)，再按下啟動(dòng)按鈕SB2，輸入繼電器X2常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y1線圈得電，驅(qū)動(dòng)PLC外部輸出端子Y1上的交流接觸器KM動(dòng)作，主電路的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，主電路中熱繼電器熱元件因?yàn)闇囟冗^(guò)高發(fā)生彎曲，分?jǐn)嗥涑ｉ]觸頭，PLC的輸入繼電器X3線圈失電，梯形圖中X3常開觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器Y1線圈失電，Y1的常開觸點(diǎn)斷開，PLC外部輸出端子Y1上的接觸器線圈KM失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)，交流接觸器KM線圈失電，主電路的接觸器KM主觸頭分?jǐn)啵妱?dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，起到了過(guò)載保護(hù)的作用。

當(dāng)熱繼電器接在PLC的輸入端時(shí)，程序的梯形中與之對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)要使用相反的邏輯，保證程序的正確性，即PLC的輸入端子X3接熱繼電器常閉觸點(diǎn)時(shí)，梯形圖中要用其與之對(duì)應(yīng)的輸入繼電器X3的常開觸點(diǎn)。同理，PLC的輸入端子X3也可接熱繼電器的常開觸點(diǎn)，則梯形中圖3要用輸入繼電器X3的常閉觸點(diǎn)；其次，熱繼電器在輸入端是通過(guò)斷開PLC的控制程序輸出繼電器Y1，使PLC對(duì)外沒有輸出信號(hào)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載交流接觸器，從而斷開PLC的控制電路，來(lái)分?jǐn)嘀麟娐罚Ｖ闺妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)起到過(guò)載保護(hù)的作用。方法二：熱繼電器接在PLC輸出端的過(guò)載保護(hù)方式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制任務(wù)要求，PLC控制電路接線中需要2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O地址分配表見表2。

表2

PLC的控制電路接線見圖3。

圖3

程序的梯形圖見圖4。

圖4

說(shuō)明：過(guò)載保護(hù)的熱繼電器其常閉觸點(diǎn)不作為個(gè)輸入信號(hào)占用寶貴的輸入點(diǎn)，而將其接到輸出回路上，當(dāng)熱繼電器的熱元件工作，斷開PLC的輸出端控制回路，接觸器KM線圈失電，主電路的接觸器主觸頭分離，斷開主電路，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。這種過(guò)載保護(hù)方法是通過(guò)斷開PLC的控制回路實(shí)現(xiàn)的，而PLC的程序仍在執(zhí)行，輸出繼電器Y1對(duì)PLC的外部輸出端仍然有輸出信號(hào)。熱繼電器在串接在輸出端控制電路中優(yōu)點(diǎn)在于，即使圖4 PLC故障（例如死機(jī)），當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載導(dǎo)致熱繼電器的熱元件溫度過(guò)高，輔助觸頭仍然會(huì)動(dòng)作，斷開控制回路，分?jǐn)嘀麟娐繁Ｗo(hù)電動(dòng)機(jī)。

具體在PLC控制系中，熱繼電器過(guò)起載保護(hù)作用在輸入端還是輸入端，用戶要根據(jù)PLC的型號(hào)，電動(dòng)機(jī)的性能，控制任務(wù)要求是僅切斷電路還是要發(fā)出相關(guān)信息等做具體分析，采用合適的方式。

1.安科瑞智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹

1.1產(chǎn)品介紹

智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。保護(hù)器能對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進(jìn)行保護(hù)，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2技術(shù)參數(shù)

1.2.1數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

1.2.2模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

1.3產(chǎn)品選型

說(shuō)明：“√"表示具備，“■"表示可選。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉麗輝.PLC控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)方法的探究

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版