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工业搅拌电动机系统回路设计

对于前述的工业搅拌机系统(见5.1.4)，控制系统主要电气执行元件的技术参数如下。

  1) 进料泵A(进料泵B相同)：三相交流异步电动机;型号：Y90L-4;规格：P，=1.5kW;L=3.7A;n。=1400r/min。

  2) 搅拌电动机：三相交流异步电动机;型号：Y132M-6;规格：P.=4kW;L=9.4A;n。=1400r/min。3) 排放电磁阀：DC24V/27W。4)系统所选择PLC。

  CPU模块：S7-300的CPU312，型号：6ES7312-1AD102-0AB0;输入模块：16点DC24V输入模块，型号：6ES7321-1BH02-0AA0，共2只;

  输出模块：指示灯输出为16点DC24V/0.5A输出模块，型号：6ES7322-1BHOI-0AA0;现场输出为8 点/5A继电器输出模块，型号：6ES7322-1HF20-0AAO;

  电源模块：DC24V/2A电源;型号：6ES7307-1BA00-0AA0。

  图5-22-图5-24是根据控制要求，按照工程设计的标准而设计的完整控制系统电气原理图。

  图5-22 搅拌机控制系统的主电路

  (1) 系统主回路。搅拌系统主回路包括了进料A、进料B、搅拌3只交流电动机的主回路与PLC电源、PLC输入/输出、AC220V控制的电源主回路等。

  系统总电源安装有独立的电源总开关Q1，用于分断整个控制系统电源与电网的连接。进料A、进料B、搅拌3只交流电机采用自动断路器进行短路与过载的保护，短路器的整定电流与电动机额定电流一致；电动机分别通过接触器K2、K3、K4控制启动与停止。

  由于控制系统结构简单，输出负载容量小，为了节约成本，PLC的输入与输出采用了一个开关稳压电源进行集中供电。但是，PLC的输入、指示灯的电源与PLC阀输出的电源采用了独立的断路器，进行分别保护，即使阀输出回路保护动作也不会影响到PLC的输入与指示灯的电源提供，系统仍然能够通过操作面板进行操作与监控。

  图5-23 搅拌机控制系统的控制电路

  图5-24 搅拌机控制系统的PLCI/O电路

  同样，由于控制系统结构简单，PLC的AC220V控制回路与PLC的220V输出电源共用隔离变压器进行供电，但两者分别设置有独立的保护断路器。

  (2) 控制回路。控制回路包括系统的启动与紧急分断回路、PLC的AC220V接触器输出回路与DC24V阀输出回路3部分。

  由于系统简单，紧急分断允许不使用专门的安全电路。图5-23中采用了独立的接触器KI进行控制，通过系统的紧急停止开关，可以立即切断PLC的AC220V接触器输出回路与DC24V阀输出回路的电源，迅速停止执行元件的动作，同时K1的触点作为PLC的输入进入PLC，使得PLC程序进行相应的处理，在强电、软件两方面保证了紧急分断的执行。

  紧急分断不但可以通过操作面板的紧急停止按钮进行，当电动机主回路或电源主回路的保护断路器Q2~Q5动作时，同样可以进行紧急分断。

  PLC的输出执行元件为感性负载，所以，在AC负载两侧增加了用于过电压抑制的RC吸收器，在DC负载两侧增加了直流二极管与稳压管串联的过电压抑制器。

  (3) PLC输入/输出回路。PLC的输入/输出回路设计非常简单，只是按照系统的要求与模块的I/O情况，对各模块的I/O点进行了功能分组与相对均匀的分配而已，这些分配不仅考虑了PLC的负载均匀，而且同时考虑了PLC程序设计方面的需要。

电动机星三角减压启动和电气互锁机械互锁

电动机星-三角减压启动的PLC控制

  利用PLC设计控制回路，使三相异步电动机能实现星-三角减压启动。

  相关知识

  笼型异步电动机采用直接启动虽然线路简单，但是启动电流大，一般为额定电流的4～7倍，尤其大容量的电动机直接启动会造成电网电压降低、转矩减小，致使启动困难，过大的启动电流会使电动机过热老化，所以采用减压启动。常用的减压启动方式有定子串电阻启动、星-三角启动和自耦变压器启动等。星-三角启动适用于正常工作时三相定子绕组联结成三角形的三相笼型异步电动机。启动时，先将定子绕组联结成星形，接入三相交流电源；待转速接近额定转速时，将定子绕组联结成三角形。此种启动方法，可使启动电流为正常工作时电流的1/3。

  在对同一设备控制时，多条控制电路需分时或分条件运行，不可同时导通运行，否则会引发电源短路烧毁电气设备，比如对同一电动机的正、反转控制和星-三角启动，就需要在不同回路之间进行互锁控制。

  互锁分为电气互锁和机械互锁

  电气互锁是借助分别控制两条回路的接触器KM1和KM2来实现的，每条控制回路中串联上互相制约的接触器辅助常闭触点，即在KM1线圈的控制回路中串联KM2的常闭触点。这样当KM2线圈得电时，对应的KM2常闭触点打开KM1线圈回路，使此接触器线圈不可能得电，即两者线圈不可能同时得电，在电气原理上起到互相制约的效果。

  机械互锁通过复合按钮的机械联动作用来进行不同回路的制约，复合按钮的常闭触点接于一个回路，而常开触点接于另一个回路，这样复合按钮动作时先断后合，形成机械上的互锁。