Y-△降压启动控制（精选4篇）
Y-△降压启动控制 篇1
随着PLC功能日益完善, 加上小型化、价格低、可靠性高等特点, 现在路口的交通信号灯, 越来越多的采用PLC来控制。但在实际的应用中间, 我们也发现了不少问题, 特别是在编写控制程序时, 经常出现由于程序过于复杂, 从而使得调试不方便, 逻辑关系不明确的问题。针对这一情况, 本文介绍一种编程方法“时序编程法”供大家交流。
1“时序编程法”的基本概念和编程步骤
1) 基本概念:利用输出信号各状态的转换时刻和转换条件的对应关系来进行编程。2) 时序法的编程步骤:用时序逻辑设计法来编程有四个步骤, 我们称之为“四步法”:划分区间;时间振荡;逻辑关系;逻辑程序。
2 用“时序编程法”来编写交通型号等控制程序
2.1 控制要求
系统上电后自动进入到自动控制状态, 南北向的红、绿、黄灯及东西向的红、绿、黄灯按图示的时序给出交通信号, 其中南北向绿灯持续点亮的时间为5S, 东西向绿灯持续点亮的时间为10S, 二个方向的绿灯转红灯时, 都是先在三秒内闪绿灯三次, 再亮黄灯三秒, 最后转成红灯。
2.2 PLC选型
由于路口交通信号控制系统所需要的输入/输出接点较少, 故选用日本三菱公司的FX系列的FX-1S多功能小型机。该机输入点为16, 输出点为14。
2.3 I/O点分配
根据控制要求分配如下:启动———X1, 停止———X2, 南北绿灯———Y2, 南北黄灯———Y1, 南北红灯———Y0, 东西绿灯———Y5, 东西黄灯———Y4, 东西红灯———Y3。
2.4 程序设计及编程步骤
1) 划分区间, 将时序图划分成若干个时间区段。如图1所示。
假设各时间段时间如下:T1=5s;T2=3s;T3=3s;T4=10s;T5=3s;T6=3s。2) 时间振荡, 将各个时间区段联系起来组成时间振荡程序。如图2所示。从图1的时序图上我们可以看出T1~T6这几个时间是一个连续的完整周期, 第二步时间振荡就要把这样一个完整的周期用程序表示出去来, 并设置返回点, 使其能够循环运行。程序设计如图2所示, 其中T6是程序循环的返回点。
3) 逻辑关系, 找出区段间的分界点, 弄清分界点处输出信号状态的逻辑关系;在将交通灯运行的一个完整周期用PLC程序体现出来以后, 就要来找出程序中各个时间点与输出信号的逻辑关系, 如图3所示。
4) 逻辑程序, 根据逻辑关系编写输出信号逻辑控制程序;将我们找到的时间点和输出信号之间的逻辑关系, 用PLC程序来表示, 如图4所示。
3 路口交通灯完整完整程序
其中东西方向的程序也按照以上方法编写。
4 小结
时序逻辑设计法的步骤最后概括为以下十六字口诀:“划分区间、时间振荡、找出关系、逻辑程序”。
参考文献
[1]高勤.电器及PLC控制技术.高等教育出版社, 2002.
[2]FX系列PLC编程手册: (1~50) .
Y-△降压启动控制 篇2
功率较大的三相鼠笼式异步电动机在启动时, 定子绕组先星形相接, 每相绕组承受电源相电压 (220 V) 。启动结束, 定子绕组恢复三角形接法, 绕组全压 (380 V) 运行。其启动阶段电流为运行时的1/3, 对电网冲击小。这种按时间原则控制启动过程的方法称作星形-三角形降压启动或Y-△降压启动。因该启动方法简便经济, 其使用相当普遍。
我公司红霉素发酵车间的提炼精烘包工序配备有2套空调, 2台风道电机均为37 k W, 就地有2台降压启动柜。为减少投资, 压缩岗位, 决定将空调系统模拟量和开关量控制全部纳入同楼层高度的DCS控制系统。考虑到避免通讯干扰和不增加DCS系统复杂度, 两地采取硬接线控制。下面介绍如何实施风道电机控制。
1 传统的Y-△降压启动控制方案
1.1 原降压启动柜的传统电路
原降压启动柜采用的传统电路如图1所示。
1.2 主回路动作
启动时, 接触器KM和KMy吸合, KM△不吸合, 电机Y接法启动。启动延时结束, KMy断开, KM△吸合, 电机△接法运行。
1.3 控制回路动作
按启动钮SB1: (1) 时间继电器KT得电, 延时开始。 (2) 接触器KMy得电, NC触头断开, 对KM△联锁;NO触头闭合, 使KM得电自锁。电机Y接法启动。 (3) 延时结束, KT的NC触头断开。KMy失电, NO触头断开;NC触头闭合, 接触器KM△得电。电机△接法运行。 (4) KM△吸合后, NC触头断开, 在继续保持对KMy联锁同时, 使KT失电, NC触头恢复闭合。停车按下SB2即可。
传统Y-△降压启动方案纳入DCS系统面临的主要困难有:下层线路接口在哪?上层系统选用哪种卡件?
2 DCS接口分析及卡件选型
2.1 I/O卡件结构
DCS系统有明确的I/O接口。以Ovation系统 (以下简称为Ov) 为例, I/O接口被设计成标准插入式模块, 由基座 (含接线端子) 、电子模块、特性模块 (含一些无源部件) 组成, 如图2虚线框内所示。
2.2 DI卡件接口电路
DI卡件的接口电路如图3所示。现场的DI触点主要有电平触点、电子开关、机械开关 (干接点) 3种。
电平触点要求统一参考Ov, 如图3 (a) 所示, 卡上PCB铜箔把每通道的Ov连到卡供电源的负极, 作为电平触点统一参考Ov。查询电流从电源正极出发, 经C端子、现场触点、B端子, 进入卡件;经阻容滤波、整流桥、状态监视、电流限制、光耦内的发光二极管, 再过一次整流桥, 回到电源负极。因为通道不完全独立, 触点变化只反映各通道B端子的电压变化, 所以叫单端输入。当然, 由于电源共用, 多个现场触点到板卡端子的接线也可以取电源正极 (任一通道C端子) 作为一根公共线, 以节约导线。经过光耦隔离和之后的缓冲放大, 现场开关量都转为计算机系统的逻辑电平信号。
电子开关本身属于传感器, 工作需要电源。电源需求可能还多样化, 卡上电源不能一一满足, 只好每通道自成回路, 卡外供电, 如图3 (b) 所示。外电源0 V接端子C, 卡上每通道端子C处经抗干扰电容接地。如果现场触点接通, 电流从B端子进入, 经卡上电路, 由C端子出, 回到外电源负极;如果现场触点断开, 通道回路没有电流。所以, 对电子开关类DI信号的查询实质反映于各通道电流的通断。尽管卡上处理过程与单端输入相似, 但电流信号传输必须有2根线, 现场触点到端子接线不能取公共端, 所以叫双端输入。
机械开关 (干接点) 类DI信号的查询与前两者又有所不同。首先触点是无源的, 不会导致通道间电平窜扰或电流干扰, 通道回路可以简化为支路, 各支路可以共用卡上查询电源。其次, 触点机械上闭合不等于电气上接通。与PLC不同, DCS为检测可靠采用单独的电压较高 (48 V) 的查询电源, 使机械上闭合的触点在电气上击穿接通, 另用较低 (10 V) 的电源判读, 如图3 (c) 所示。当然, 2个电源加到1条支路, 要用二极管隔离。B端子可以作为多个现场触点到板卡接线的公共端, 但要慎用, 接线出错会打乱支路关系, 产生判读错误。
2.3 DO卡件接口电路
DO卡件接口电路如图4所示。对应DI卡件, 开关量输出也有3种形式:直流电压、电子开关、干接点。直流电压输出级器件为晶体管或场效应管, 如图4 (a) 所示, 动作频率高, 但只能驱动直流负载。电压等级通常有20 V DC (16 m A) 、24 V DC (250 m A) 、60 V DC (300 m A) 。DO驱动信号使光耦内二极管发光, 三极管受光导通, 负载L得电。Ovation系统对应此输出形式的卡件是电子模块IC31122G01, 可与3种特性模块IC31125G01/02/03搭配使用。
电子开关输出级器件为双向可控硅, 如图4 (b) 所示。动作频率高, 但只能驱动交流负载。Ovation系统没有此类卡件。
干接点输出级器件为继电器, 隔离性最好, 用于大功率开关量输出, 如图4 (c) 所示。Ovation系统对应此输出形式的卡件是电子模块IC31219G01、继电器板IC31222G01 (16继电器) 和IC31223G01 (12继电器) 。
2.4 I/O卡件选型
与开关量相关的I/O卡件如表1所示。
显然, Y-△降压启动控制线路对外只能输出干接点, 也只能接受干接点形式的指令;DCS干接点输入模块和继电器输出模块隔离性最好, 适宜于强电控制线路接口。因此, DCS卡件选型:干接点输入模块IC31142G01+IC31110G03, 继电器输出模块IC31219G01+IC31223G01。基于上述卡件选型, 下层线路接口要求也就清晰了, 即干接点接口。
3 工程实施的方案
3.1 主回路
实际工程实施方案中的主回路如图5所示。实际工程现场有2台37 k W离心风机, 1台工作, 1台备用。现场可以启停, 但操纵权在上级DCS系统。
3.2 控制回路及接口
传统的Y-△降压启动简便经济, 控制线路的逻辑触点直接采用主回路交流接触器的辅助触头, 扩充性很差, 根本没有接口与DCS对接, 必须另行设计2套相同的控制线路, 其中实施的1套如图6所示。
3.3 提取的干接点端子接口
Y-△降压启动柜与DCS系统接口如图7所示。
3.4 DCS操作逻辑
控制线路中KC0、KC1、KC2 (或备机线路的KC00、KC01、KC02) 3条支路为指令处理环节, 受DCS指令Z0、Z1、Z2 (或备机指令Z00、Z01、Z02) 组合控制, DCS控制逻辑如表2所示。触点输出反馈给上级监控, 延时运行以后线路工作过程与传统线路相同, 简去不述。
4 结语
大型DCS控制系统讲究对现场设备透明的点对点直接操作, 不希望现场设置一些不明逻辑。本方案满足了这个要求, 解决了传统Y-△降压启动方案纳入DCS系统遇到的问题, 控制线路有较大突破, 在现场已可靠运行了6年, 值得借鉴。
参考文献
[1]张文学.维修电工[M].化学工业出版社, 2007
Y-△降压启动控制 篇3
热继电器的主要技术数据就是整定电流。所谓整定电流,就是热元件中通过电流超过一定值时,热继电器在一定时间内动作。
通常热继电器是串接在电机的主电路中,其电流的整定值通常为(0.95～1.05)倍的额定电流(大负载、频繁启动的可适当提高倍率)。但在三相异步电动机星形、三角形降压启动线路中,热继电器接入线路的方式的不同,其整定值就有所不同。我们知道,三相异步电动机的三角形接法的额定电流是星形接法额定电流值的倍。基于这点,在三相异步电动机星一三角降压启动线路中,热继电器如何整定就是一个比较重要的问题,热继电器在主线路中不同的接法就要有不同的整定值。
图一接线(控制回路省略)是很常见的接线方式,热继电器的整定值为(0.95～1.05)的额定电流。但该线路并不合理,如果在启动过程中由于某种原因,如:负载被卡而突然增大或由于控制回路故障,不能使电机正常过渡到三角形接法下运行,使电机在过载情况下运行而此时热继电器是以三角形接法整定的(其值是星形接法时的倍)不能正常地起到过载保护作用,这样就可能大大影响了电动机的使用寿命甚至会烧毁电机。假定:有一台电机其型号为Y-132M-4、7.5KW,额定电压380V,三角形接法时额定电流15.4A,额定转速1440转/分,采用星、三角降压启动。若按图一接线热继电器的整定值可设为16A。电机在星形接法时通过各相绕组的额定电流是15.4÷,若此时出现了诸如上述电机启动中负载突然增大或控制回路故障不能正常切换到三角形接法而电机要保持其对外输出功率不变只有提高其电流值(电机特性所决定),这时的电流就会大大超过星形接法的额定电流40%以上,热继电器就不能有效的对电机起保护作用。
如果按图二接线就比较合理,热继电器是与电机各绕组串接,相当于在绕组内接上温控装置以直接监测电机的定子绕组电流,而不受定子绕组接法的影响。其整定值按星形接法时的额定电流整定即可(例中热继电器的整定值为9A)。这样不但使接线简单了而且热继电器对电机的保护更可靠了。
参考文献
Y-△降压启动控制 篇4
时间继电器自动控制星形-三角形降压启动线路主线路如图1所示。该线路主要由三个接触器, 一个热继电器组成。接触器KM作引入电源用, 接触器KMY和KMΔ分别作星形降压启动用和三角形运行用, QS为电源开关, FU1作主线路的短路保护, FR作过载保护。
图2则为一种最常见的星形-三角形降压启动控制线路。该控制线路主要有一个时间继电器、两个按钮、三个接触器线圈、一个时间继电器线圈以及若干个触点组成。SB1是启动按钮, SB2是停止按钮, 时间继电器KT用作控制星型降压启动时间和完成星形-三角形自动切换。FU2作控制线路的短路保护, FR为过载保护触点。
此控制线路的设计思想是:
(1) 接触器KM作引入电源用。按下SB1, KM线圈得电, 由于KM常开触点的自锁作用, 使得控制线路处于得电导通状态。
(2) 通电时, KMY线圈与KT线圈支路先得电, 处导通状态;KMΔ线圈支路处于断开状态, 此时, 电动机为星形接法启动运行。
(3) 时间继电器KT的延时时间到。此时, 时间继电器的延时闭合常开触点与延时断开常闭触点开始动作, 完成KMY线圈得电与KMΔ线圈断电的转换, 电动机转为三角形接法运行。
在控制线路中, 我们用“字母”代表线圈, 线圈后加“+”代表线圈得电, 线圈后加“-”代表线圈失电。如KM+代表接触器线圈KM得电, KT-代表时间继电器线圈KT失电。我们用“字母+数字”代表该线圈控制的触点, 其中“数字”表示该触点的接线线号。触点闭合用“√”表示, 触点断开用“×”表示。如KMΔ (7-8) √代表KMΔ常开触点闭合, KT (5-6) ×代表KT常闭触点断开。由此, 我们可以将图2控制线路的动作过程叙述如下:
合上电源开关QS:
停止时, 按下SB2即可。
由于此控制线路非常成熟, 市面上有系列的定型产品, 称之为Y-Δ自动启动器。我们在实际应用时可以根据Y-Δ自动启动器的技术参数选择使用。
2 巧妙的改进
然而上面这种控制线路接法用到的触点较多, 线路装接较复杂, 尤其是时间继电器要使用两个独立的延时触点, 在有些实训场合操作起来也不太方便。那么有没有一种简洁一些的控制线路, 使实训操作更加方便呢?有, 请看下面的控制线路:
此控制线路的设计思想是:
(1) 首先让KMY线圈和KT线圈的支路先得电导通。
(2) 用KMY的常开触点接通KM线圈和KMΔ线圈的支路, 但此时KMΔ线圈由于KMY常闭触点的互锁作用而断开, 因此电动机处于星形接法启动运行。
(3) 时间继电器KT的延时时间到, 此时时间继电器的延时断开常闭触点断开, KMY线圈失电, 使得KMΔ线圈得电, 电动机转为三角形接法运行。
我们可以将图3控制线路的动作过程叙述如下:
合上电源开关QS:
停止时, 按下SB2即可。
从图3的控制线路图我们可以看到, 此控制线路只使用了时间继电器的一个延时断开常闭触点, 装接起来自然比图2控制线路简单方便。
但此控制线路的好处还不仅于此。该线路中, 接触器KMY得电以后, 通过KMY的辅助常开触点使KM得电动作, 这样KMY的主触点是在无负载的条件下进行闭合的, 所以可延长接触器KMY主触点的使用寿命, 这也是该控制线路设计的巧妙之处。
3 根本的改变
除此之外, 图2的控制线路还有没有再改进的可能呢?回答是肯定的。我们仔细观察图1的主线路可以看到, 接触器KM在主线路中并没有什么作用。如果没有KM, 并不影响主线路的功能, 况且主线路中还有电源开关QS起保护作用。我们仔细观察图2的控制线路可以看到, 接触器KM在控制线路中只是起到接通电源的作用, 如果只是接通电源, 我们完全没有必要使用一个接触器, 只需要在控制线路中用一个中间继电器就可以。此线路的主线路与控制线路的改造线路如图4、图5所示。
比较起来, 此改进线路的主线路里是少了一个接触器KM, 线路确实简单了, 但控制线路中我们看到并没有按图3的线路进行改造, 而是看起来更加复杂了, 其实这是一种新的思路。我们且看图5的控制线路图, 从左至右大致有4条支路, 而且这4条支路的功能依次为:
(1) 继电器R支路起接通电源的作用, 我们称作启动线路。
(2) 时间继电器KT支路起延时作用, 我们称作延时线路。
(3) 接触器KMY和KMΔ两条支路可实现星三角控制线路的转换, 我们称作星三角切换线路。
从上面的分析我们可以看到, 此控制线路虽然没有简化, 但每条支路功能表达简洁、清楚, 整个控制线路的逻辑表达清晰、明了。特别是中间继电器R的运用, 使整个控制线路显得轻灵、流畅。
如果只是就继电器控制技术的实训操作内容来看, 此控制线路确实没有什么特别优越之处。但是我们知道, 当前, 随着计算机技术的飞速发展, 这种传统的继电-接触控制系统已经逐渐被先进的PLC控制系统所取代, 而且《数控机床电气控制》的课程学完以后, 紧接着就是PLC课程的学习。
PLC (Programmable logic Controller) , 也叫可编程控制器, 是指以计算机技术为基础的新型工业装置。在1987年国际电工委员会 (International Electrical Committee) 颁布的PLC标准草案中对PLC所下的定义是这样的:
“PLC是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。它采用了可以编程的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体, 易于扩展其功能的原则而设计。”
PLC是由继电器控制技术的继承和演变而来的, 它不仅充分利用微机处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求, 同时也照顾到熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员的技能和习惯。PLC采用和继电器线路图类似的梯形图作为主要编程语言, 并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名, 我们可以说PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点, 在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。
梯形图编程语言是一种图形化的编程语言, 形式上与继电-接触控制系统的控制线路部分相类似。继电-接触控制系统的工程技术人员只需做少量的安装接线和用户程序的编制工作, 就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践。PLC用户程序的编写清晰直观、方便易学, 调试和查错都很容易。梯形图编程语言的特点是:与电气操作原理图相对应, 具有直观性和对应性, 与原有继电器控制相一致, 电气设计人员易于掌握。
如果从PLC的角度来看图5的控制线路, 我们立刻就可以发现此控制线路的优越性。因为在PLC控制电路里, 中间继电器、时间继电器以及各类常开触点和常闭触点都可以用软件编程实现, 而不需要这些硬件资源的。所以控制线路只要逻辑表达清楚, 我们很容易就可以用PLC编程实现。图6为三菱PLC FX系列的星三角启动的梯形图, 我们与图5的继电器控制线路图比较, 就会发现它们的思路是相同的, 只是PLC的表达更加简洁而已。
梯形图中, X0为启动按钮, X1为停止按钮, Y1为KMY线圈, Y2为KMΔ线圈。
如果我们把图5的星三角降压启动控制线路图也画成横向的形式, 如下面的图7, 我们就更能体会到它们的相同之处。
从图5的星三角降压启动控制线路到图6的PLC星三角启动的梯形图, 这里面包含了一个重要的教育学、心理学的思想———正迁移。心理学知识告诉我们, 迁移是指个体已有的知识和经验对新知识学习的影响, 它包含助益性和妨碍性两个完全相反的方面, 故有正迁移和负迁移之分。正迁移也叫“助长性迁移”, 是指一种学习对另一种学习起到积极的促进作用。PLC系统是在继电-接触系统的基础上发展起来的, 所以它们的控制思想有许多相通之处。如果教师能够在教学中常把这些相似的知识拿出来有意识地一起进行比较、探讨, 相信对学生们的学习一定会起到很好的“正迁移”的作用, 使他们对所学的知识能够有更深更广的理解和把握。
摘要：在《机床电气控制》课程的教学中, 讲到降压启动控制线路, 时间继电器自动控制星形-三角形降压启动线路可以说是一种典型的控制线路, 在实训教学中也是必须掌握的重点控制线路之一。在教学中, 我们发现这种控制线路有多种形式, 且每种控制线路都有各自的特点。下面我们对几种常用的星三角降压启动控制线路进行一下归纳分析, 希望对从事此项实训教学工作的同行有所帮助。
关键词：星形-三角形降压启动,继电器控制,PLC控制
参考文献
[1]曾建新, 万学斌.浅析星形—三角形降压启动[J].湖北职业技术学院学报, 2009 (2) .
[2]朱兴科.Y-△降压启动控制线路的实习教学[J].科教文汇:上旬刊, 2011 (4) .
[3]王虹.星形—三角形降压启动控制线路在教学中的探讨[J].中国科教创新导刊, 2011 (7) .
[4]李俊.Y-△降压启动控制线路的PLC改造[J].时代教育, 2013 (8) .