基于PLC电机控制系统设计

工作原理

三相异步电动机是由固定不动的定子和利用电磁感应转动的转子组成的，他们之前由空隙分开，当电动机接通电源，定子和转子利用电磁感应，进行相对转动，从而实现电动机由电升动的过程。

具体来说，定子的组成有3个部分，有铁心，铁心上面会缠绕着线圈，即绕组，还有支撑整个结构的机座。三项异步电动机中还有成对的磁极，目的是用来让定子和转子进行转动，在有不同方向的电流通过的时候，定子和转子的转动角度不同，从而控制电动机的正反转。具体实现电动机的正转反转原理是当定子中有三相交流电流过，就会产生定子和转子的相对转动，具体转动的方向是通过定子和转子切割磁感应方向决定的。如果产生的三项交流电的方向和产生顺时针转动的方向一致，三相异步电动机的转动方向就为顺时针方向，如果三相交流异步电动机的转动方向和通入电流逆时针的方向相同，那么三项交流异步电动机的转动方向为逆时针方向。在不通电的时候，定子和转子都是静止的，当通入三相交流电，定子和转子就会按照所通入交流电的方向产生相应的转动，即同向性。电磁感应的原理是在通电的导体周围会产生磁场，反过来磁场的变化也会使导体运动，这个电磁感应的原理就是电动机的基础。定子上缠绕的线圈即绕组中通过三相交流电，如果是对称的，就会产生一个顺时针旋转的磁场，转子接通后，由静止变成切割磁感应线运动，如果不是对称的，产生的电流也使转子切割磁感应线运动，但是是以逆时针的方向运动。这个使转子和定子产生相对运动的力称为电磁力，当力与方向相互结合后，产生了电磁转矩，这个电磁转矩就作为驱动电机旋转的真正动力。

只要控制好电机的真正点动力电磁转矩，就能控制电动机正反转。电动机的正反转是整个工业控制中最基础最常用的控制，小到一个散热风扇的旋转，如控制正转向室内送风，控制反转向室外排风，大到蒸气机中汽轮机的旋转工作，都是通过电动机的正反转为基础，可见，控制好电动机的正反转就是控制了整个工业的核心。

2 PLC对三相异步电机的正反转控制

如前面所述，这个近代工业的开端是以蒸汽机为代表的用机器代替人力，蒸汽机中汽轮片的转动可以通过电动机控制，同样，在产品的生产中，机床的控制也需要用到电动机。比如机床的工作需要使用主轴需要转动，也涉及到正转和反转，控制主轴的正转和反转正式电动机。机床的工作平台需要前进和后退，使工件能够在合适的位置进行加工，机床的工作平台的运动也是通过电动机来控制。起重机吊钩的上升与下降，机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路。

以前的电动机的正转反转控制电路需要用继电器系统，改进的系统用PLC代替继电器，同样实现正转反转的功能。主要分为3个步骤：第一步，更改输入输出接线口，并画出接线图；第二步，部编写梯形图吗，即控制正反转的程序；第三步，接线，实现正反转的控制。

KM1是控制电动机正转的线圈，KM2是控制电动机反转的线圈。在输入端，输入有电源，不需要接电源，但是在输出端没有电源，需要接220 V的交流电。

梯形图中，X1、X2和X3分别代表3个按钮，Y1、Y2分别代表继电器的KM1和KM2。

3 结语

电动机在工业上有着广泛的应用。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单、实现方便、参数设计置灵活等优点。该文阐述了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、梯形图。该文设计过程中使用了16位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计，在实际应用中表明此设计是合理有效的。

参考文献

[1]黄中玉.PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2]胡伟轩.电工技术[M].湖北：华中科技大学出版社，2010.

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