李冰濤

（江蘇省徐州技師學(xué)院，江蘇 徐州 221151）

1 常用的控制線路

時間繼電器自動控制星形-三角形降壓啟動線路主線路如圖1所示。該線路主要由三個接觸器，一個熱繼電器組成。接觸器KM作引入電源用，接觸器KMY和KMΔ分別作星形降壓啟動用和三角形運行用，QS為電源開關(guān)，F(xiàn)U1作主線路的短路保護，F(xiàn)R作過載保護。

圖1 星形-三角形降壓啟動主線路圖

圖2則為一種最常見的星形-三角形降壓啟動控制線路。該控制線路主要有一個時間繼電器、兩個按鈕、三個接觸器線圈、一個時間繼電器線圈以及若干個觸點組成。SB1是啟動按鈕，SB2是停止按鈕，時間繼電器KT用作控制星型降壓啟動時間和完成星形-三角形自動切換。FU2作控制線路的短路保護，F(xiàn)R為過載保護觸點。

圖2 星形-三角形降壓啟動控制線路1

此控制線路的設(shè)計思想是：

（1）接觸器KM作引入電源用。按下SB1，KM線圈得電，由于KM常開觸點的自鎖作用，使得控制線路處于得電導(dǎo)通狀態(tài)。

（2）通電時，KMY線圈與KT線圈支路先得電，處導(dǎo)通狀態(tài)；KMΔ線圈支路處于斷開狀態(tài)，此時，電動機為星形接法啟動運行。

（3）時間繼電器KT的延時時間到。此時，時間繼電器的延時閉合常開觸點與延時斷開常閉觸點開始動作，完成KMY線圈得電與KMΔ線圈斷電的轉(zhuǎn)換，電動機轉(zhuǎn)為三角形接法運行。

在控制線路中，我們用“字母”代表線圈，線圈后加“+”代表線圈得電，線圈后加“－”代表線圈失電。如KM+代表接觸器線圈KM得電，KT－代表時間繼電器線圈KT失電。我們用“字母+數(shù)字”代表該線圈控制的觸點，其中“數(shù)字”表示該觸點的接線線號。觸點閉合用“√”表示，觸點斷開用“×”表示。 如 KMΔ（7-8）√代表 KMΔ 常開觸點閉合，KT（5-6）×代表KT常閉觸點斷開。由此，我們可以將圖2控制線路的動作過程敘述如下：

合上電源開關(guān)QS：

停止時，按下SB2即可。

由于此控制線路非常成熟，市面上有系列的定型產(chǎn)品，稱之為YΔ自動啟動器。我們在實際應(yīng)用時可以根據(jù)Y-Δ自動啟動器的技術(shù)參數(shù)選擇使用。

2 巧妙的改進

然而上面這種控制線路接法用到的觸點較多，線路裝接較復(fù)雜，尤其是時間繼電器要使用兩個獨立的延時觸點，在有些實訓(xùn)場合操作起來也不太方便。那么有沒有一種簡潔一些的控制線路，使實訓(xùn)操作更加方便呢？有，請看下面的控制線路：

圖3 星形-三角形降壓啟動控制線路2

此控制線路的設(shè)計思想是：

（1）首先讓KMY線圈和KT線圈的支路先得電導(dǎo)通。

（2）用KMY的常開觸點接通KM線圈和KMΔ線圈的支路，但此時KMΔ線圈由于KMY常閉觸點的互鎖作用而斷開，因此電動機處于星形接法啟動運行。

（3）時間繼電器KT的延時時間到，此時時間繼電器的延時斷開常閉觸點斷開，KMY線圈失電，使得KMΔ線圈得電，電動機轉(zhuǎn)為三角形接法運行。

我們可以將圖3控制線路的動作過程敘述如下：

合上電源開關(guān)QS：

停止時，按下SB2即可。

從圖3的控制線路圖我們可以看到，此控制線路只使用了時間繼電器的一個延時斷開常閉觸點，裝接起來自然比圖2控制線路簡單方便。

但此控制線路的好處還不僅于此。該線路中，接觸器KMY得電以后，通過KMY的輔助常開觸點使KM得電動作，這樣KMY的主觸點是在無負載的條件下進行閉合的，所以可延長接觸器KMY主觸點的使用壽命，這也是該控制線路設(shè)計的巧妙之處。

3 根本的改變

除此之外，圖2的控制線路還有沒有再改進的可能呢？回答是肯定的。我們仔細觀察圖1的主線路可以看到，接觸器KM在主線路中并沒有什么作用。如果沒有KM，并不影響主線路的功能，況且主線路中還有電源開關(guān)QS起保護作用。我們仔細觀察圖2的控制線路可以看到，接觸器KM在控制線路中只是起到接通電源的作用，如果只是接通電源，我們完全沒有必要使用一個接觸器，只需要在控制線路中用一個中間繼電器就可以。此線路的主線路與控制線路的改造線路如圖4、圖5所示。

圖4 星形-三角形降壓啟動主線路圖2

圖5 星形-三角形降壓啟動控制線路圖3

比較起來，此改進線路的主線路里是少了一個接觸器KM，線路確實簡單了，但控制線路中我們看到并沒有按圖3的線路進行改造，而是看起來更加復(fù)雜了，其實這是一種新的思路。我們且看圖5的控制線路圖，從左至右大致有4條支路，而且這4條支路的功能依次為：

（1）繼電器R支路起接通電源的作用，我們稱作啟動線路。

（2）時間繼電器KT支路起延時作用，我們稱作延時線路。

（3）接觸器KMY和KMΔ兩條支路可實現(xiàn)星三角控制線路的轉(zhuǎn)換，我們稱作星三角切換線路。

從上面的分析我們可以看到，此控制線路雖然沒有簡化，但每條支路功能表達簡潔、清楚，整個控制線路的邏輯表達清晰、明了。特別是中間繼電器R的運用，使整個控制線路顯得輕靈、流暢。

如果只是就繼電器控制技術(shù)的實訓(xùn)操作內(nèi)容來看，此控制線路確實沒有什么特別優(yōu)越之處。但是我們知道，當(dāng)前，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，這種傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被先進的PLC控制系統(tǒng)所取代，而且《數(shù)控機床電氣控制》的課程學(xué)完以后，緊接著就是PLC課程的學(xué)習(xí)。

PLC（Programmable logic Controller），也叫可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC所下的定義是這樣的：

“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。”

PLC是由繼電器控制技術(shù)的繼承和演變而來的，它不僅充分利用微機處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。PLC采用和繼電器線路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名，我們可以說PLC是微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。

PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術(shù)。

梯形圖編程語言是一種圖形化的編程語言，形式上與繼電-接觸控制系統(tǒng)的控制線路部分相類似。繼電-接觸控制系統(tǒng)的工程技術(shù)人員只需做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。PLC用戶程序的編寫清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性，與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計人員易于掌握。

如果從PLC的角度來看圖5的控制線路，我們立刻就可以發(fā)現(xiàn)此控制線路的優(yōu)越性。因為在PLC控制電路里，中間繼電器、時間繼電器以及各類常開觸點和常閉觸點都可以用軟件編程實現(xiàn)，而不需要這些硬件資源的。所以控制線路只要邏輯表達清楚，我們很容易就可以用PLC編程實現(xiàn)。圖6為三菱PLC FX系列的星三角啟動的梯形圖，我們與圖5的繼電器控制線路圖比較，就會發(fā)現(xiàn)它們的思路是相同的，只是PLC的表達更加簡潔而已。

梯形圖中，X0為啟動按鈕，X1為停止按鈕，Y1為KMY線圈，Y2為KMΔ線圈。

圖6 三菱PLC FX系列的星三角啟動的梯形圖

如果我們把圖5的星三角降壓啟動控制線路圖也畫成橫向的形式，如下面的圖7，我們就更能體會到它們的相同之處。

圖7 星形-三角形降壓啟動控制線路3的橫向畫法

從圖5的星三角降壓啟動控制線路到圖6的PLC星三角啟動的梯形圖，這里面包含了一個重要的教育學(xué)、心理學(xué)的思想——正遷移。心理學(xué)知識告訴我們，遷移是指個體已有的知識和經(jīng)驗對新知識學(xué)習(xí)的影響，它包含助益性和妨礙性兩個完全相反的方面，故有正遷移和負遷移之分。正遷移也叫“助長性遷移”，是指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起到積極的促進作用。PLC系統(tǒng)是在繼電-接觸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以它們的控制思想有許多相通之處。如果教師能夠在教學(xué)中常把這些相似的知識拿出來有意識地一起進行比較、探討，相信對學(xué)生們的學(xué)習(xí)一定會起到很好的“正遷移”的作用，使他們對所學(xué)的知識能夠有更深更廣的理解和把握。

［1］曾建新,萬學(xué)斌.淺析星形—三角形降壓啟動[J].湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009(2).

［2］朱興科.Y-△降壓啟動控制線路的實習(xí)教學(xué)[J].科教文匯:上旬刊,2011(4).

［3］王虹.星形—三角形降壓啟動控制線路在教學(xué)中的探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2011(7).

［4］李俊.Y-△降壓啟動控制線路的PLC改造[J].時代教育,2013(8).

［5］劉光如.三相異步電動機常用的Y-△降壓啟動[J].中小企業(yè)管理與科技:上旬刊,2012(1).