關(guān)于PLC控制系統(tǒng)中電動機(jī)過載保護(hù)方法的探究

更新時間：2021-08-26

技術(shù)文章

　　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(jī)的PLC控制系統(tǒng)中熱繼電器起過載保護(hù)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(yīng)觸點要使用相反的邏輯。

　　在實際生產(chǎn)中，三相交流異步電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制是一種基本的控制。如機(jī)床工作臺的左右移動、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)退刀等，為保護(hù)電動機(jī)，在電動機(jī)的控制線路中，通常使用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。熱繼電器是利用流過熱繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而反時限動作的自動保護(hù)電器。

　　熱繼電器主要與接觸器配合使用，用作電動機(jī)的過載保護(hù)，斷相保護(hù)、電流不平衡運行的保護(hù)等。熱繼電器在使用時，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)電動機(jī)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(fā)熱，溫度升高，使主雙金屬片彎曲，通過傳動機(jī)構(gòu)推動常閉觸頭斷開，分?jǐn)嗫刂齐娐罚偻ㄟ^接觸器主觸頭切斷主電路，電動機(jī)停止運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對電動機(jī)的過載保護(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)實現(xiàn)三相異步交流電動機(jī)單向連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，其過載保護(hù)措施的實現(xiàn)有兩種方法。

　　方法一：熱繼電器接在PLC輸入端的過載保護(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。

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(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，此時梯形圖中的X3常開觸點處于接通狀態(tài)，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(qū)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(jī)啟動并連續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機(jī)過載時，主電路中熱繼電器熱元件因為溫度過高發(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(qū)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?jǐn)啵妱訖C(jī)停止運轉(zhuǎn)，起到了過載保護(hù)的作用。

　　當(dāng)熱繼電器接在PLC的輸入端時，程序的梯形中與之對應(yīng)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(yīng)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(qū)動負(fù)載交流接觸器，從而斷開PLC的控制電路，來分?jǐn)嘀麟娐罚Ｖ闺妱訖C(jī)的運行，對電動機(jī)起到過載保護(hù)的作用。方法二：熱繼電器接在PLC輸出端的過載保護(hù)方式。根據(jù)電動機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)控制任務(wù)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

PLC的控制電路接線見圖3。

圖3

　　程序的梯形圖見圖4。

圖4

　　說明：過載保護(hù)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(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，電動機(jī)停止運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對電動機(jī)的過載保護(hù)。這種過載保護(hù)方法是通過斷開PLC的控制回路實現(xiàn)的，而PLC的程序仍在執(zhí)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(yōu)點在于，即使圖4 PLC故障(例如死機(jī))，當(dāng)電動機(jī)過載導(dǎo)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?jǐn)嘀麟娐繁Ｗo(hù)電動機(jī)。

　　具體在PLC控制系中，熱繼電器過起載保護(hù)作用在輸入端還是輸入端，用戶要根據(jù)PLC的型號，電動機(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.安科瑞智能電動機(jī)保護(hù)器介紹

　　1.1產(chǎn)品介紹

　　智能電動機(jī)保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。保護(hù)器能對電動機(jī)運行過程中出現(xiàn)的過載、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)。實現(xiàn)電動機(jī)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　1.2技術(shù)參數(shù)

　　1.2.1數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)器