工作任务3:电动机Y∕△降压起动的PLC控制

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PLC控制降压起动星三角梯形图

电动机Y/△降压启动的PLC控制

掌握星三角降压启动的PLC控制原理、硬件接线与梯形图编程

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PLC控制降压起动星三角梯形图

电动机Y/△降压启动的PLC控制

掌握星三角降压启动的PLC控制原理、硬件接线与梯形图编程

1第 1 页 · 电动机Y/△降压启动的PLC控制

为什么要降压启动

工厂里 75 kW 电机合闸瞬间,配电柜总开关经常跳闸,邻居的灯也跟着闪一下——这就是直接启动在"打人"。

直接启动电流
可达额定电流的 5~7 倍,大容量电机甚至超过 10 倍
三重危害
电网电压瞬时跌落、绕组急剧发热、机械冲击拍坏联轴器
降压启动思路
降低定子电压以减小启动电流,转速上升后再切回全压
必须正视的代价
电磁转矩 T 与 U² 成正比,电压降一半转矩仅剩 1/4
水管突然全开对应 →电机直接启动

水锤震坏管路;电流冲击则震荡电网、灼伤绕组

Ist/IN57,TU2I_{st}/I_N \approx 5\sim 7,\quad T \propto U^2
2第 2 页 · 为什么要降压启动

星-三角降压启动原理

上次说到,大电机直接启动电流太大,电网会被「闪」一下。降压启动是解决办法之一,但具体怎么降?降多少?这就要看星和三角这两种接法的门道了。

Y接法降压
三个绕组末端连成公共点,每相电压只有线电压的1/√3
启动电流降到1/3
Y接启动电流约为直接启动的三分之一,电网冲击大幅减小
启动转矩也降
转矩与电压平方成正比,Y接下转矩只剩约1/3
切△正常运行
转速达70%额定值后换接△接法,恢复全压满转矩运行
PLC控制切换
用定时器或转速信号判断切换点,驱动接触器换接
手动挡汽车起步换挡对应 →Y启动换△运行

1挡起步防熄火,速度起来挂高速挡,PLC就是决定何时换挡的司机

3第 3 页 · 星-三角降压启动原理

Y型接法 vs △型接法

两种接法的电压、电流、功率对比

Y型接法 vs △型接法
两种接法的电压、电流、功率对比
4第 4 页 · Y型接法 vs △型接法

定时器指令基础

上页讲到星-三角启动要'先 Y 后 △',中间必须等几秒——这'几秒'在 PLC 里由谁负责?就是定时器。这页把它拆开看。

定时器号
PLC 给每个定时器分配的编号,如 T0、T200
分辨率
最小计时单位,常用 10ms 或 100ms,决定精度
当前值
已累积的计时长度,从 0 起按分辨率递增
设定值
目标时间 K 值,达到时触点动作
厨房煮蛋计时器对应 →PLC 定时器

编号=不同计时器;分辨率=最小刻度;当前值=已用时;设定值=设的时间

t=PV×R(当 PVSP 时触点闭合)t = PV \times R\quad\text{(当 } PV \geq SP \text{ 时触点闭合)}
5第 5 页 · 定时器指令基础

定时器指令格式与时序

同一信号X驱动两个定时器,纵向对比TON与TOF的输出时序差异。

图解渲染中…
TTON通电延时:X=ON起计时,PT到Y=ONFTOF断电延时:X=OFF起计时,PT到Y=OFFY同一输出线圈,两种定时器结果相反
6第 6 页 · 定时器指令格式与时序

定时器实现脉冲闪烁

警灯一闪一闪交替亮灭,要的是'亮一秒钟、灭一秒钟'的周期信号。单定时器只能点亮一次就停,怎么让节奏自动持续下去?这就要请两个定时器上场接力。

两个定时器交替
T1 和 T2 互相把对方'叫醒',自己则停下等待
T1 到时唤醒 T2
T1 计时结束瞬间:自己复位,同时把 T2 接通开始计时
T2 到时唤醒 T1
T2 计时结束瞬间:自己复位,同时把 T1 接通开始计时
周期可调
信号一周时长 = T1 设定值 + T2 设定值
占空比可调
T1 与 T2 设定值之比,决定亮灭时间比例
两人轮流打鼓对应 →两个定时器交替计时

A 敲完放下鼓槌,B 立刻接过去敲;B 停下时 A 又开始——节奏永远不会停

T周期=T1+T2T_{\text{周期}} = T_1 + T_2
7第 7 页 · 定时器实现脉冲闪烁

普通定时器 vs 高速定时器

两者都能延时,但计时基准与扫描周期的关系不同;“高速”也不等于绝对无误差。

普通定时器
  • 分辨率常见为100 ms或10 ms
  • 多由程序扫描触发时间基准
  • 扫描过长会累积计时误差
  • 适合常规及较长延时控制
高速定时器
  • 分辨率可达1 ms级,依机型而定
  • 通常使用独立时基进行计数
  • 受程序扫描周期影响较小
  • 适合短时与高精度延时
毫秒级精确定时选高速定时器;普通延时优先使用普通定时器。
8第 8 页 · 普通定时器 vs 高速定时器

高速定时器指令格式

上页我们比较了普通定时器与高速定时器的差别——精度更高,且具有累计特性。本页具体看高速定时器「长什么样」、参数怎么填。

编号范围
T246~T255 共10个,分两段:T246~T249 与 T250~T255
时钟精度
T246~T249 用 1ms 时钟;T250~T255 用 100ms 时钟
累计型特性
计数中途断电或触点断开,当前值不归零,再次接通继续累计
指令格式
OUT T246 K常数,K 指定设定值,触点接通的上升沿开始计时
时间换算
实际定时 T = K 值 × 时钟脉冲周期
手机计步器对应 →累计型定时器

关掉App再打开步数还在;普通定时器像倒计时沙漏,倒完就归零

T=K×tp,  tp=1ms (T246\simT249) 或 100ms (T250\simT255)T = K \times t_p,\; t_p = 1\text{ms (T246\sim T249)} \text{ 或 } 100\text{ms (T250\sim T255)}
9第 9 页 · 高速定时器指令格式

控制要求分析

前几节我们搞清了定时器的格式与用法,但它什么时候启动、计时到了做什么,这些都取决于工艺本身的控制要求。下面把电机从按下按钮到稳速运行的全过程拆开看。

起动信号
启动按钮 SB2 提供起动脉冲,停止按钮 SB1 随时可中断
星型运行
KM_Y 吸合,KM_main 接通,电机以 Y 形降压起动
延时切换
定时器计时(通常 4~10s),到点断开 Y、改接 △
三角运行
KM_△ 吸合,电机进入全压稳态运行
互锁要求
KM_Y 与 KM_△ 必须互锁,任何瞬间不能同时吸合
手动挡汽车起步换挡对应 →Y/△降压起动全流程

1 档慢速起步 ≈ Y 型降压;换 2 档全速行驶 ≈ △ 型全压;两档不能同时挂

10第 10 页 · 控制要求分析

输入输出信号分配

按钮、接触器与PLC输入输出点的对应关系

输入输出信号分配
按钮、接触器与PLC输入输出点的对应关系
11第 11 页 · 输入输出信号分配

PLC梯形图程序

plaintext

三菱FX指令表呈现完整Y/△起动程序,含起动、星形定时、三角形切换四阶段。

代码高亮加载中…

M0运行标志贯通全程序;T0星形计时3秒;T1作0.1秒换向间隙延时互锁,最终完成Y→△切换。

12第 12 页 · PLC梯形图程序

时序流程图

沿时间轴观察接触器与定时器的通断顺序。

图解渲染中…
KM1主接触器,接通电机主回路电源YY 接触器,电机星形降压运行T定时器,设定降压运行时间D△ 接触器,电机三角形全压运行
13第 13 页 · 时序流程图

实验目的与设备

实验要验证的目标及所需硬件设备清单

实验目的与设备
实验要验证的目标及所需硬件设备清单
14第 14 页 · 实验目的与设备

实验操作步骤

从接线到带载运行,按顺序走完四步,实验才算真正闭环。

1
硬件接线
按I/O分配图接好PLC、KM1/KM2/KM3与电动机
2
程序下载
梯形图编好后下载进PLC,切换到RUN模式
3
空载调试
不接电机,用软件监控验证KM动作时序
4
带载运行
接入电机,按下起动按钮观察Y→△切换实况
15第 15 页 · 实验操作步骤

常见故障与排除

实验台按下去,电机纹丝不动,或者干脆跳闸——真实工程现场常这样。本页拆解Y/△控制里最常见的四类故障,告诉你先查哪、再查哪。

接触器不动作
查PLC输出指示、线圈电压、机械卡阻,从输出端往电源端逐级往上查
切换瞬间短路
KM2未释放KM3已吸合,软件互锁+机械互锁+电气互锁缺一不可
切换时机不当
定时太短冲击电流大,太长则Y接转矩不足带不动负载
主触点熔焊
大电流带载频繁切换会烧蚀触点,需核对触点容量与切换频率
手动挡汽车换挡对应 →Y→△接触器切换

离合踩到底、摘出当前档,才能挂入下一档;Y未释放就合△相当于两档强塞,等于电源相间短路

16第 16 页 · 常见故障与排除

核心知识自测

点击作答

在Y/△降压起动PLC控制中,定时器计时到设定值后,Y接触器和△接触器的正确动作顺序是?

17第 17 页 · 核心知识自测

课后思考

先遮住参考答案,花两三分钟自己思考;想完再看提示,对照思路差异。

1星-三角降压启动中,定时器的设定值决定什么?它和电机功率、负载性质有什么关系?

参考答案设定值决定Y接运行到△接切换的时间窗口。要兼顾起动电流衰减与机械冲击——太短冲击大,太长Y接转矩不足,重载可能起不来。

2如果现场要求起动过程可调——轻载短切、重载长切——程序里该怎么留接口?

参考答案把定时器设定值换成数据寄存器(如D0),通过触摸屏或旋钮写入;切换前再做电流判断,动态覆盖时间值,实现自适应起动。

3如果电机功率特别大(如≥30kW),单纯星-三角还够用吗?为什么?

参考答案不够。大功率电机Y接时启动转矩仅约1/3,重载可能无法克服静摩擦起动;此时需改用自耦变压器降压、软启动器或变频器。

18第 18 页 · 课后思考