PLC在电动机控制中的应用探讨

马晓鹏

【摘 要】 随着科学技术的进步，PLC被广泛应用于电动机控制中。与传统的继电器控制相比，PLC在电动机控制中的应用，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，本文主要对PLC在电动机控制中的应用进行分析。

【关键词】 PLC；电动机；应用

一、前言

随着工业自动化进程的加快，人工智能化控制将人力解脱出来，使得工业生产实现了全机械化的自动作业，工业财富的增长也不再主要依靠人体劳动。近年来，PLC迅猛发展起来，逐渐替代了传统的继电器技术，为工业自动化控制加上了智能锁。应用PLC可以实现对电动机的控制，可以将故障损害转移至容易修复的开关上，并通过报警系统迅速指导维修人员对故障进行定位和修复。因此，PLC应用于电动机控制将大大减少电动机的二次损害，并可将误操作损害對电动机的影响降到最低。

二、PLC的工作原理

PLC工作时，使用者编写的程序中众多指令均是按照时间轮回进行控制的，由于PLC内部的CPU运算处理速度较高，这就使得PLC外部控制操作表面上看起来是同时进行的。分时操作的过程实际上是CPU对程序的扫描，扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中转或跳转的情况下，按存储地址递增的顺序逐条扫描用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序，就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始地重复。这种往复的扫描操作可以完成PLC对所有控制设备的控制功能，当线路或控制设备出现问题时，CPU就会发出指令，将核心设备电源切断，并点亮警示灯，这样一来，工厂内的核心设备就会自动得到保护，从而大大减少线路短路对设备的损害。

三、PLC在电动机控制中的应用

1、PLC在对三相异步电动机控制中的应用

可编程序控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛地将PLC应用到机械、汽车、石油、化工、交通、电力等各个领域，并且取得了相当可观的技术经济效益。PLC控制技术，已经跃居为工业自动化领域三大支柱之首。

PLC的编程语言很多，它对电动机控制系统的逻辑思路与传统的电器控制逻辑基本相同，用户可根据实际情况和计算机的配置来选择程序编写语言。目前普遍被广大用户所应用的编程语言有梯形图、指令表和功能图三种，而最常用的也更容易被理解接纳的是梯形图语言。因为它的设计思路与继电接触器设计思路基本一致，它沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，梯形图中的继电器不是继电器控制电路中的物理继电器，它实质上是存储器中的每一触发器，称为“软继电器”，相应某位触发器为“1”状态，表示该继电器线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开。针对以上对电机的控制要求，主要可以对PLC的接线图、梯形图进行设计来替代传统继电接触器的控制，从而促进PLC在电动机控制中的应用。

2、PLC控制多台电动机分时启动控制中的应用

一般交流笼型异步电动机多采用直接启动方式，这种启动方式所需电器设备少，控制线路简单，但是当多台中小型电动机同时启动时，会因为电动机总容量较大而导致电源变压器输出电压大幅度下降，这不仅使电动机本身的启动转矩减小，而且会影响同一线路上其他负载的正常工作。一般中小型笼型异步电动机的启动电流Ist是它额定电流IN的4～7倍。实际工程中，有很多情况下是多台小型电动机同时启动的，当多台同时启动时，启动电流会在短时间内很大，能直接拉低变压器输出电压。要解决同时启动时电流过大的问题，往往采用电动机分时启动的办法，但传统的继电器分时启动的辅助控制电路需要多个时间继电器，不仅电路复杂、接线麻烦，而且运行过程中容易出问题。针对控制电路出现的问题对其进行控制电路工作过程及保护措施分析：

（1）电动机M1启动：合上电源开关，按下启动按钮SB2，输入继电器X1闭合，PLC内部辅助继电器M0线圈得电并自锁，定时器TO与输出继电器Y0线圈得电，T0计时开始，接触器KMl得电，主触电吸合，电动机M1开始启动运行。

（2）电动机M2启动：延时10s后，定时器T0常开触点闭合，定时器Tl与输出继电器Y1线圈得电，T1计时开始，接触器KM2得电，主触电吸合，电动机M2开始启动运行。

（3）电动机M3启动：又延时10s后，定时器Tl常开触点闭合，定时器T2与输出继电器Y2线圈得电，T2计时开始，接触器KM3得电，主触电吸合，电动机M3开始启运行。

（4）电动机M4启动：T2延时10s后，定时器T2常开触点闭合，输出继电器Y3线圈得电，接触器KM4得电，主触电吸合，电动机M4开始启动运行。至此，四台电动机分时启动完毕。

（5）电动机停止运行：如要电动机停止运行，则按下停止按钮SB1，输入继电器X0常闭触点断开，辅助继电器M0线圈失电，自锁触点断开。定时器T0、Tl、T2线圈迅速相继失电，其常开触点全断开，输出继电器YO、Yl、Y2、Y3线圈失电，电动机Ml、M2、M3、M4全部停止运行。

3、PLC在对步进电动机控制中的应用

（1）控制坐标系的建立

确立坐标系是PLC对步进电机的控制的前提，可以设为相对和绝对坐标系。坐标系的设置在DM6629字中，脉冲输出0对应00-03位，04-07位对应脉冲输出1。设置为0时，为相对坐标系；设置为1时，为绝对坐标系。

（2）控制系统组成

步进电动机主要采用DM5654A型两相混合式，控制器采用S7-200CPU224，功率驱动器采用DMD402，晶体管输出类型。S7-200CPU224PLC的指令功能强，可靠性高，指令丰富，内置有高速计数器、RS485通信、高速输出、MPI通信协议等功能，晶体管输出类型有两路20kHz的高速脉冲输出，可以使步进电动机得到有效控制。输入信号的脉冲频率决定步进电动机的转速，并与频率同步，要有效控制其转速，改变脉冲信号的频率即可。利用CPU224的PTO功能生成指定脉冲数目的方波脉冲序列。脉冲数、脉冲宽度或周期装入相应的控制寄存器。改变脉冲周期，就可改变控制频率，以改变步进电动机的速度：改变脉冲数量，就可改变步进电动机旋转的角位移。方向信号由Q0.1输出，脉冲信号由Q0.0的输出脉冲。

四、PLC工业领域应用的发展趋势

1、PLC的运算能力将逐步提升，以高速度及大容量为目标，不断迈进

PLC在数据交换方面会有所发展，其能力及需求得到提高。同时随着信息产业的发展，微型高速存储设备容量逐步提高，价格逐步降低，安全性、可靠性增强是未来发展的必然方向。PLC控制系统在存储设备中已经有所应用，不远的将来，应用及普及将得以实现。

2、PLC将实现产品、设计、功能的多样化发展

为更好地适应市场需求，PLC种类也得到丰富，主要以中小型为主。随着市场需求的变化，为争取市场主动地位，提升市场竞争力，PLC种类会更全面，其种类主要以超大型及超小型为主，以满足市场的不同需求。

3、PLC编程语言将会向多样化和高级化方向发展

现阶段，中小型PLC编程语言主要以梯形图语言为主，但也有更多新的编程语言逐步被开发，出现了较为高级的PLC编程语言，主要表现为BASIC及C语言。

五、结束语

综上所述，本文主要对PLC在电动机控制中的应用进行了分析，PLC的应用领域仍在扩展，其应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统等。同时从根本上解决了纯硬件控制设备在通用性、可靠性方面的缺陷，并以其功能强、体积小、使用方便、可靠性高等优势，对传统的继电接触器控制系统提出了挑战，使它迅速成为工业生产控制领域中应用最广泛、具有发展前途的控制设备，在工业自动化控制机械设备中的地位是无可取代的。

参考文献：

[1]连赛英.机床电气控制技术[M].2版.机械工业出版社，2009.

[2]赵士铭.PLC的功能及其在电动机中的控制分析[J].科技创业月刊，2010（9）

[3]刘克军.PLC技术项目实训及应用[M].北京：高等教育出版社，2012，7.