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技術文章

關于PLC控制系統中電動機過載保護方法的探究

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  淮亞利
  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機的PLC控制系統中熱繼電器起過載保護作用的兩種方式,重點說明熱繼電器輔助觸點接在PLC的輸入端時,程序梯形圖中的相應觸點要使用相反的邏輯。
  在實際生產中,三相交流異步電動機的正、反轉控制是一種基本的控制。如機床工作臺的左右移動、數控機床的進退刀等,為保護電動機,在電動機的控制線路中,通常使用熱繼電器進行過載保護。熱繼電器是利用流過熱繼電器的電流所產生的熱效應而反時限動作的自動保護電器。
  熱繼電器主要與接觸器配合使用,用作電動機的過載保護,斷相保護、電流不平衡運行的保護等。熱繼電器在使用時,需要將其熱元件串聯在主電路中,輔助觸頭串聯在控制電路中,當電動機過載時,流過電阻絲的電流超過熱繼電器的整定電流,電阻絲發熱,溫度升高,使主雙金屬片彎曲,通過傳動機構推動常閉觸頭斷開,分斷控制電路,再通過接觸器主觸頭切斷主電路,電動機停止運轉,實現對電動機的過載保護。電源切斷后,主雙金屬片逐漸冷卻恢復原位。
  現用PLC邏輯控制系統改造繼電-接觸器邏輯控制系統,下面為三菱PLC控制系統實現三相異步交流電動機單向連續運轉的控制系統,其過載保護措施的實現有兩種方法。
  方法一:熱繼電器接在PLC輸入端的過載保護方式。
  根據控制任務,當PLC的輸入端接熱繼電器的動斷觸點(常閉觸點)時,PLC的輸入端需接入3個輸入信號,輸出端接1個輸出信號。
  I/O地址分配表見表1。
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表1
PLC的控制回路接線見圖1。
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圖1
  程序的梯形圖見圖2。
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圖2
  當接線圖1中PLC的輸入端子X3接熱繼電器KH的常閉觸點時,程序的梯形圖2中用X3常開觸點,而不用X3的常閉觸點。當PLC接通電源,系統內的直流24V的電源與PLC外部的熱繼電器KH的常閉觸頭構成回路,使輸入繼電器X3線圈得電,此時梯形圖中的X3常開觸點處于接通狀態,再按下啟動按鈕SB2,輸入繼電器X2常開觸點閉合,輸出繼電器Y1線圈得電,驅動PLC外部輸出端子Y1上的交流接觸器KM動作,主電路的電動機啟動并連續運轉。當電動機過載時,主電路中熱繼電器熱元件因為溫度過高發生彎曲,分斷其常閉觸頭,PLC的輸入繼電器X3線圈失電,梯形圖中X3常開觸點斷開,輸出繼電器Y1線圈失電,Y1的常開觸點斷開,PLC外部輸出端子Y1上的接觸器線圈KM失去驅動信號,交流接觸器KM線圈失電,主電路的接觸器KM主觸頭分斷,電動機停止運轉,起到了過載保護的作用。
  當熱繼電器接在PLC的輸入端時,程序的梯形中與之對應的觸點要使用相反的邏輯,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時,梯形圖中要用其與之對應的輸入繼電器X3的常開觸點。同理,PLC的輸入端子X3也可接熱繼電器的常開觸點,則梯形中圖3要用輸入繼電器X3的常閉觸點;其次,熱繼電器在輸入端是通過斷開PLC的控制程序輸出繼電器Y1,使PLC對外沒有輸出信號,無法驅動負載交流接觸器,從而斷開PLC的控制電路,來分斷主電路,停止電動機的運行,對電動機起到過載保護的作用。方法二:熱繼電器接在PLC輸出端的過載保護方式。根據電動機連續運轉控制任務要求,PLC控制電路接線中需要2個輸入點,1個輸出點,其I/O地址分配表見表2。
  表2
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PLC的控制電路接線見圖3。
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圖3
  程序的梯形圖見圖4。
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圖4
  說明:過載保護的熱繼電器其常閉觸點不作為一個輸入信號占用寶貴的輸入點,而將其接到輸出回路上,當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,電動機停止運轉,實現對電動機的過載保護。這種過載保護方法是通過斷開PLC的控制回路實現的,而PLC的程序仍在執行,輸出繼電器Y1對PLC的外部輸出端仍然有輸出信號。熱繼電器在串接在輸出端控制電路中優點在于,即使圖4  PLC故障(例如死機),當電動機過載導致熱繼電器的熱元件溫度過高,輔助觸頭仍然會動作,斷開控制回路,分斷主電路保護電動機。
  具體在PLC控制系中,熱繼電器過起載保護作用在輸入端還是輸入端,用戶要根據PLC的型號,電動機的性能,控制任務要求是僅切斷電路還是要發出相關信息等做具體分析,采用合適的方式。
  1.安科瑞智能電動機保護器介紹
  1.1產品介紹
  智能電動機保護器(以下簡稱保護器),采用單片機技術,具有抗干擾能力強、工作穩定可靠、數字化、智能化、網絡化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉、阻塞、外部故障等多種情況進行保護,并設有SOE故障事件記錄功能,方便現場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領域。本保護器具有RS485遠程通訊接口,DC4-20mA模擬量輸出,方便與PLC、PC等控制機組成網絡系統。實現電動機運行的遠程監控。
  1.2技術參數
  1.2.1數字式電動機保護器
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1.2.2模塊式電動機保護器
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1.3產品選型
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說明:“√"表示具備,“■"表示可選。
  參考文獻
  [1] 劉麗輝.PLC控制系統中電動機過載保護方法的探究
  [2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版



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