采用PLC控制和定时器的电动机正反转保护控制线路

引 言

三相异步电动机的正反转控制线路作为一个基本控制环节，在电气控制线路中用得非常广泛。在电动机正反转换接时，有可能因同一元件的常开、常闭触点的切换没有时间的延迟，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较严重的燃弧现象，在电弧还没有完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路，为了防止电源短路，可以采用电气联锁保护，但在实际使用中，有时候光有电气联锁保护还不够，接触器的线圈断电后，其触头可能由于熔焊而仍然闭合。如果有人用手推另一个接触器的衔铁就会使两个接触器都处于吸合状态，所以除电气联锁外还应加装机械连锁。机械连锁更可靠地保证两个接触器不会同时吸合，但是只能在空间位置比较靠近的两个接触器间安装。电器连锁可以不受空间位置的限制，但在接触器触头焊住时不能起到保护作用。在线路中不允许单独采用机械连锁，因为当一个接触器吸合时，按另一接触器的按钮，虽然由于机械连锁的作用，另一接触器不会吸合，但它的线圈却通过所谓的“起动”电流(铁心未闭合时，交流接触器线圈的感抗小、电流大)，时间过长就会烧毁线圈。

为了克服以上困难，这里采用定时器T37，T38分别作为正转、反转切换的保护手段。由于加入了定时器操，可以根据不同的需要设定正反转切换的时间，可以有效地克服正反转换向时可能因电弧没有完全断开而引起电源的短路。

1 改进后的继电器接触控制电气原理图

如图1所示，合为电气原理主电路和辅助电路原理图。主电路就是电气线路中强电流通过的部分，即从电源经电源开关QS、接触器KM1或KM2的主触头、热继电器FR的发热元件到电动机M，见图1。

辅助电路包括电动机的控制线路，照明、信号线路和保护线路，由继电器和接触器线圈、继电器的触头、接触器的辅助触头、主令电器(主令控制、按钮)、照明灯、信号灯、电笛以及其他电器元件组成。为了易于区别主电路和辅助电路，通过强电流的主电路为图1的左部，通过弱电流的辅助电路为图1的右部。电器原理图只表明电气线路的工作原理，因此电器在图1中一般不表示其空间位置，同一电器各元件往往根据需要画在不同的位置。如图1中的接触器KM1，主触头画在主电路中，线圈和辅助触头画在控制电路中，而且对各对辅助触头可按需要画在不同的位置上，但同一电器的各元件都要用同一文字符号标出。这种展开式画法对于表达或通用电器线路原理都较为方便。

2 采用PLC控制的正反转控制线路

2．1 对应的I／O配置接线图

图2中SB1是停止按钮，SB2是正向起动按钮，SB3是反向起动按钮，FR是热继电器接触开关。COM为地端，KM，KM1，KM2为接触器，图2的右下角图形为交流电源。M0．O，M0．1，M0．2为中间继电器，Q0．1，Q0．2是指正反转线圈。对应的I／O分配表见表1。

2．2 对应的I／0分配表

对应的I／O分配如表1所示。

2．3 梯形图

此梯形图是用西门子系列的PLC，编程软件是STEP7-Micro／WIN32的S7-300可编程序控制器。如图3所示。

2．5 原理分析

当按下正向启动按钮SB2时，会使中间继电器M0．1得电闭合并自锁，同时使反向起动线路中的常闭触点M0．1断开，从而与正向起动线路形成了互锁。这种互锁保证了不会因为误操作而导致电动机正反转同时生效，对电动机起到了保护作用。在按下正向起动按钮SB2的同时，正转延时定时器T37接通，在延时数秒后，正转线圈接通电动机正转起动。当按下反转按钮SB3时，会使中间继电器M0．2得电闭合并自锁同时切断了正转线路。在按下反向起动按钮SB3的同时，反转延时定时器T38接通并延时数秒后反转线圈才得电接通。中间的延时足以使电动机由正转向反转换向时有可能产生的电弧完全熄灭，能有效地避免直接换向产生的电弧所引起的短路事故。

停机时，按下停止按钮SB1，就会使中间继电器M0．0失电，从而使正向起动按钮SB2或反向起动按钮SB3失电。中间继电器M0．1或M0．2就会失电，正、反转延时定时器T37或T38失电，从而使电动机正反转线圈Q0．1或Q0．2失电，电动机就会停下来。

3 结 语

经实践应用证明，这种改进后的线路不仅能有效地防止线路切换时电源相间短路的现象，尤其是对大功率电动机效果更加明显。而且由于此线路采用了定时器，能根据不同的需要有选择地设置切换时间的长短，在实际应用中定能收到良好的效果。