2.2 三相笼形异步电动机可逆运行的PLC控制

由电动机原理可知，改变三相电动机定子绕组的电源相序，就可实现电动机运行方向的改变。在实际应用中，通过两个接触器改变电源相序来实现电动机正、反转控制。

实际上，正、反转运行控制电路是两个相反方向的单向运转控制电路的组合。主电路采用两个接触器KM1和KM2，分别控制电动机M的正转运行和反转运行。这两个接触器主触点所接通的电源相序不同，接触器KM1按L1—L2—L3相序接线，接触器KM2则按L3—L2—L1相序接线。

电动机可逆运行方向的切换是通过两个接触器KM1、KM2的切换来实现的，切换时要改变电源的相序。在设计程序时，必须防止由于电源换相所引起的短路事故。例如，由正向运转切换到反向运转时，当正转接触器KM1断开时，由于其主触点内瞬时产生的电弧，使这个触点仍处于接通状态；如果这时使反转接触器KM2闭合，就会使电源短路。因此，必须在完全没有电弧的情况下才能使反转接触器闭合。

可逆运行控制是互以对方不工作作为自身工作的前提条件的，即无论先接通哪一个输出继电器后，另外一个输出继电器都不能接通，也就是说两者之中任何一个启动之后都把另一个启动控制回路断开，从而保证了任何时候两者都不能同时启动。因此，在控制环节中，该电路可实现信号互锁。

【例2-2-1】具有软联锁—硬联锁的三相感应电动机的正、反转控制程序

主电路、PLC的I/O接线和梯形图如图2-2-1所示。

1.识读要点

在梯形图中，将10000、10001的动断触点分别与对方的线圈串联，可以保证10000、10001不会同时为ON，称为“输出继电器器互锁”。除此之外，为了方便操作和保证10000和10001不会同时为ON，在梯形图中还设置了“输入继电器联锁”，即将反转启动按钮的动断触点＃00003与控制正转的10000的线圈串联，将正转启动按钮的动断触点＃00002与控制反转的10001的线圈串联。设10000为ON，电动机正转，这时如果想改为反转运行，可以不按停止按钮SB1，直接按反转启动按钮SB3，00003变为ON，其动断触点断开，使10000线圈失电，同时00003的动合触点接通，使10001的线圈得电，电动机由正转变为反转。

应注意的是：在梯形图中的输出继电器互锁和输入继电器按钮互锁电路只能保证输出模块中与10000和10001对应的硬件继电器的动合触点不会同时接通，但在外部硬件输出电路中还必须使用KM1、KM2的动断触点进行互锁。因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响应。例如，10000虽然失电，但可能KM1的主触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM2的主触点可能已接通，引起主电路短路。因此，必须采用软、硬件双重互锁。

采用双重互锁，同时也避免了由于切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个接触器还未熄弧，另一个却已合上的现象，从而造成瞬间短路故障；或由于接触器KM1和KM2的主触点熔焊引起电动机主电路短路。

2.程序执行过程

1）正转启动

2）反转启动

若需要电动机M反转，只有先按下停止按钮SB1，使KM1失电释放，其主触点断开，电动机M停转，同时其辅助动断触点KM1（1-2）复位闭合后，KM2才有得电条件。这时，按下反转启动按钮SB3，接触器KM2得电吸合，其主触点闭合，电动机M反转启动。其辅助动断触点KM1（1-2）断开，使KM2无法得电，实现硬互锁。也可以直接按下反转启动按钮SB3，接触器KM1先失电，接触器KM2后得电。

3）停止

按下停止按钮SB1或过载保护（FR）动作，通过PLC的输入端子00001、00000，使输入继电器00001、00000得电，其动断触点断开，都可以使输出继电器10001或10000失电，进而使KM1或KM2失电释放，电动机停止运行。

【例2-2-2】用上升沿指令编写的电动机正、反转控制程序

梯形图如图2-2-2所示。

1）电动机正转控制

◎00000[1]接通，取其上升沿，使01600[1]接通一个扫描周期，触点◎01600[2]闭合，10000[2]得电并自锁，电动机正转运行；＃10000[4]断开，10001[4]不能得电，互锁。只有接通00002[2]（停止按钮）后，＃00002[2]断开，10000[2]失电，电动机才停止运行。

2）电动机反转控制

◎00001[3]接通，取其上升沿使01601[3]接通一个扫描周期，其触点◎01601[4]闭合，10001[4]得电并自锁，电动机反转运行；＃10001[2]断开，10000[2]不能得电，互锁。只有接通00002（停止按钮）后，＃00002[4]断开，10000[4]失电，电动机才停止运行。

3）电动机正、反转控制

电动机正转运行时，按反转启动按钮SB2（00001），电动机不能反转，只有按下停止按钮SB3（00002），使10000[2]失电后，＃10000[4]闭合，再按反转启动按钮SB2（00001），◎00001[3]闭合，使◎01601[4]闭合，电动机才能反转运行。同理，电动机在反转运行时，也不能直接进入正转运行。

【例2-2-3】增加两个定时器防止相间短路的电动机正、反转控制程序

主电路、PLC的I/O接线和梯形图如图2-2-3所示。

程序执行过程：

1）正转启动

2）反转启动

【例2-2-4】增加一个接触器防止相间短路的可逆运行控制程序

主电路、PLC的I/O接线和梯形图如图2-2-4所示。

其工作过程与图2-2-3基本相同，只是在10001、10002得电后，还要使10000得电，不再赘述。

【例2-2-5】电动机正、反转的PLC控制

1.控制要求

图2-2-5中，电动机M由接触器KM1控制其正转，KM2控制其反转。SB1为正转启动按钮，SB2为反转启动按钮，SB3为停止按钮。

必须保证在任何情况下，正、反转接触器不能同时接通，采取将正、反转启动按钮SB1、SB2互锁，接触器KM1、KM2互锁的措施。

2.PLC的I/O配置和梯形图

PLC输入、输出端子分配表如表2-2-1所示，梯形图如图2-2-5所示。

表2-2-1 PLC输入、输出端子分配表

3.识读要点

（1）PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式，在一个扫描周期中，其输出刷新是集中进行的，即输出继电器10000、10001的状态变换是同时进行的。当电动机由正转切换到反转时，KM1的断电和KM2的得电同时进行。因此，对于功率较大且为电感性的负载，有可能在KM1断开其触点而电弧尚未熄灭时，KM2的触点已闭合，使电源相间瞬时短路。为此设置了两个定时器TIM050[3]和TIM051[6]，使正、反转切换时，被切断的接触器瞬时动作，被接通的接触器延时一段时间才动作，避免了两个接触器同时切换造成的电源相间短路。

（2）设置了两个定时器解决了正、反转切换时可能出现的电源相间短路的问题，但存在初次启动时，不论是按下正转启动按钮SB1（00000[2]）还是按下反转启动按钮SB2（00001[5]），电动机都不能马上启动运行，需要经过一段延时才能启动，为此设置了计数器CNT000[1]。

4.程序执行过程

1）正转启动

2）正转向反转切换

3）停止

4）反转启动

与正转启动相同。

5）反转向正转切换

与正转向反转切换相同。

【例2-2-6】电动机正、反转间歇运行的PLC控制

1.控制要求

（1）用两个按钮控制启动、停止，按下启动按钮后，电动机开始正转。

（2）正转5min后，停3min，然后再开始反转。

（3）反转5min后，停5min，再正转，依次循环。

（4）如果按动停止按钮，不管电动机处在哪个状态（正转或反转），都要停止运行，不再循环运行。

2.梯形图（见图2-2-6）

1）启动

2）停止

按下停止按钮SB2→输入继电器00001得电→＃00001[1～4]闭合→KM1、KM2、TIM037～TIM040失电

【例2-2-7】电动机正、反转有限次数循环运行的控制程序

1.控制要求

电动机正转运行3s后，停2s；再反转运行3s后，停2s。循环5次后，电动机停止运行。

2.PLC的I/O配置、梯形图

PLC的I/O配置如下。

输入：00000——启动按钮SB1；00001——停止按钮SB2；00002——过载保护继电器FR。

输出：10000——正转接触器KM1；10001——反转接触器KM2。

梯形图如图2-2-7所示。

3.程序执行过程

当循环5次，CNT003[4]为0后，CNT003[4]的动断触点＃CNT003[4]断开，01600[1]失电，◎01600[2]断开，电动机正转或反转停止。

【例2-2-8】行程开关控制的自动循环控制程序

1.电路、PLC的I/O接线图、梯形图

继电器接触器控制的自动循环控制电路如图2-2-8所示，PLC的I/O接线图如图2-2-9所示，梯形图如图2-2-10所示。

2.程序执行过程

1）正向运行控制

2）反向运行控制

反向运行控制的工作过程与正向运行控制的工作过程，不再赘述。