摘要：分析了繼電器順序控制的原理、弊端，討論采用MM420變頻器的改造設(shè)計(jì)方案。

       在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，許多生產(chǎn)機(jī)械是由2臺(tái)以上的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的，并且對(duì)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行順序有一定的要求，如金屬切削機(jī)床常要求先起動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)，而有的機(jī)械要求主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才能起動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。隨著生產(chǎn)的需要，人們對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的源動(dòng)力有了更嚴(yán)格的、新的要求，傳統(tǒng)的繼電器順序控制已不能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。

1 繼電器順序控制

      繼電器順序起動(dòng)原理如圖1所示。交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制3臺(tái)鼠籠電動(dòng)機(jī)M1、M2和M3。其工作過(guò)程是：按下起動(dòng)按鈕SB1，交流接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT1兩線圈得電，主電路主觸頭KM1閉合，電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)并延時(shí)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，常開(kāi)KT1閉合，線圈KM2和KT2得電，電機(jī)M2起動(dòng)，再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，常開(kāi)KT2閉合，線圈KM3得電，M3起動(dòng)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要停止時(shí)，按停止按鈕SB2,首先M3停止，經(jīng)過(guò)KT3延時(shí)后，常閉KT3斷開(kāi)，M2停止，經(jīng)過(guò)KT4延時(shí)，M1停止。這樣就實(shí)現(xiàn)了3臺(tái)電機(jī)的順序起動(dòng)和逆序停止。這種傳統(tǒng)的繼電器控制方式使用的電氣元件體積大、觸點(diǎn)多、故障率高、功能改變麻煩，并且電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能很難滿足。隨著PLC技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，使用PLC和變頻器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的順序運(yùn)行控制已成為必然趨勢(shì)。

 

2 改造方案

2.1 硬件原理圖

改造后的系統(tǒng)采用S7-200 PLC、西門子MM420變頻器，改造方案硬件原理圖如圖2所示。

 

用PLC控制MM420的5、6、7端子，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、調(diào)速。

2.2 功能特點(diǎn)

(1)繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。

(2)繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小。

(3)繼電器接觸器控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢，弧光放電嚴(yán)重；PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”動(dòng)作迅速。

(4)繼電器接觸器控制功能改變，需拆線接線乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制功能改變，一般只需修改程序便可，極其方便。

(5)繼電器接觸器順序控制實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起、停比較容易，但要滿足起、停的性能指標(biāo)和調(diào)速的要求是非常繁瑣和麻煩的，甚至某些性能指標(biāo)根本無(wú)法達(dá)到要求；PLC順序控制容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起、停和調(diào)速等性能要求。

 

2.3 參數(shù)設(shè)置

PLC順序控制的第5個(gè)功能特點(diǎn)是PLC順序控制的優(yōu)勢(shì)所在，該功能特點(diǎn)都是通過(guò)對(duì)MM420的設(shè)置實(shí)現(xiàn)的。

(1)電動(dòng)機(jī)的起、停時(shí)間。調(diào)整P1120（斜坡上升時(shí)間）的設(shè)定值實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)從靜止加速到最大電動(dòng)機(jī)頻率所需的時(shí)間；調(diào)整P1121（斜坡下降時(shí)間）的設(shè)定值實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)從其最大頻率減速到靜止停車所需的時(shí)間。

(2) 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)方法有兩種：通過(guò)調(diào)整P0701、P0702和P0703的設(shè)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)為1是“ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止”，設(shè)為2是“ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停止”；通過(guò)設(shè)定的頻率正負(fù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)，頻率設(shè)為正值，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；頻率設(shè)為負(fù)值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

(3)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。MM420的5、6、7端子設(shè)定成多段速，總共能實(shí)現(xiàn)7種速度的變換。參數(shù)設(shè)定：P0004=7； P0701=17；P0702=17；P0703=17；P1001~ P1007設(shè)置固定頻率（用戶根據(jù)需要選擇）。

2.4 控制程序

      MM420的參數(shù)設(shè)定好后用PLC的Q0.0~Q1.0輸出口分別控制3個(gè)變頻器的5、6、7端子（如果只用1個(gè)或者2個(gè)，不用的端子不接即可）。PLC順序控制的主要程序如圖3所示。M0.1控制第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，M0.2控制第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況……。當(dāng)M0.1有輸出時(shí)，開(kāi)啟第一臺(tái)變頻器，電動(dòng)機(jī)1開(kāi)始工作；當(dāng)M0.2有輸出時(shí)，開(kāi)啟第二臺(tái)變頻器，電動(dòng)機(jī)2開(kāi)始工作；當(dāng)M0.3有輸出時(shí)，開(kāi)啟第三臺(tái)變頻器，電動(dòng)機(jī)3開(kāi)始工作。反之，當(dāng)M0.1無(wú)輸出時(shí)，關(guān)閉第一臺(tái)變頻器，電動(dòng)機(jī)1停止工作……。

      在編程時(shí)要注意：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕時(shí)，一定要給M0.4和M0.5置“0”，否則會(huì)出現(xiàn)M0.2、M0.3同時(shí)置“0”和置“1”的情況，這樣電動(dòng)機(jī)無(wú)法工作。

3 結(jié)語(yǔ)

     采用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制，特別是對(duì)工作環(huán)境條件較惡劣的工礦企業(yè)是一項(xiàng)明智之舉。基于MM420的PLC順序控制經(jīng)實(shí)踐證明完全能滿足控制要求。