伍沛凌

（江西氣體壓縮機(jī)有限公司，江西贛州341000）

異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器應(yīng)用PLC控制技術(shù)的分析

伍沛凌

（江西氣體壓縮機(jī)有限公司，江西贛州341000）

簡要介紹了軟起動(dòng)器及PLC控制技術(shù)，綜述對其發(fā)展歷史，系統(tǒng)地論述了PLC控制技術(shù)以及軟啟動(dòng)器，詳細(xì)介紹了PLC在交流電機(jī)軟啟動(dòng)中的應(yīng)用。

軟起動(dòng)；PLC控制技術(shù)；異步電動(dòng)機(jī)

可編程序控制器，簡稱PLC，是工業(yè)專用計(jì)算機(jī)。PLC主要是為適應(yīng)當(dāng)今新的環(huán)境而設(shè)計(jì)，其用新的控制裝置來取代生產(chǎn)線上的繼電器控制系統(tǒng)，它可以代替繼電器系統(tǒng)軟化硬件，提高可靠性和靈活性，并且采用可編程序的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作的指令，控制機(jī)械及其生產(chǎn)的全過程。電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置，已被廣泛用于各項(xiàng)領(lǐng)域以及我們的日常生活中。過去更多地使用的是直流電動(dòng)機(jī)，但由于其自身結(jié)構(gòu)的原因，比如電刷容易磨損，使其難以適應(yīng)大工業(yè)時(shí)代高速大容量化的生產(chǎn)要求。而在交流異步電機(jī)的控制中，較常用的啟動(dòng)方式主要有兩種：一種是在電機(jī)額定電壓下直接進(jìn)行啟動(dòng)的方式，這種啟動(dòng)方式常被稱為硬啟動(dòng)；另一種啟動(dòng)方式是在啟動(dòng)過程中，通過調(diào)整電機(jī)的啟動(dòng)電壓或者電流，并與具體啟動(dòng)環(huán)境相結(jié)合的啟動(dòng)方式，通常這種方式被稱為軟啟動(dòng)。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對于軟啟動(dòng)器在PLC控制技術(shù)中的應(yīng)用做了分析和探討。

1　軟啟動(dòng)技術(shù)的歷史發(fā)展

隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對于電動(dòng)機(jī)的使用性能提出了更高的要求［1］。比如一方面要求電動(dòng)機(jī)在工作過程中能夠提供平穩(wěn)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)盡可能的降低啟動(dòng)電流的大小，而且還要求啟動(dòng)設(shè)備應(yīng)該設(shè)計(jì)簡單，便于操作，減少損耗等。這些客觀要求促進(jìn)了我國電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備技術(shù)的研究與發(fā)展。

軟啟動(dòng)是目前在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)技術(shù)中的一項(xiàng)新啟動(dòng)技術(shù)。在現(xiàn)代的機(jī)械裝備系統(tǒng)中所使用的軟啟動(dòng)器，其系統(tǒng)主要控制部件大多都是以單片機(jī)為主，部分也使用DSP，調(diào)壓系統(tǒng)采用的是三相晶閘管調(diào)壓。所以在現(xiàn)代軟啟動(dòng)系統(tǒng)控制中，晶閘管技術(shù)的研究進(jìn)步和應(yīng)用成熟是關(guān)鍵。不過該項(xiàng)該技術(shù)的應(yīng)用一開始主要為了解決我國三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問題。

從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，三相異步電動(dòng)機(jī)開始在我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。不過這種三相異步電動(dòng)機(jī)的性能并不是最理想的，尤其是它的啟動(dòng)性能。這一方面是由于三相異步電動(dòng)機(jī)不便于直接使用額定電壓進(jìn)行啟動(dòng)，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)電流超出電動(dòng)機(jī)的額定電流設(shè)定值，最高時(shí)可達(dá)到額定電流值的15倍以上，這會(huì)對機(jī)器產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。為了解決這一問題，同時(shí)也伴隨著電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，在晶閘管應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對于三相異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器控制技術(shù)，這也被成為固態(tài)電子式啟動(dòng)控制技術(shù)。

經(jīng)過30多年的不斷研究與發(fā)展，目前相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域攻破了變頻及軟啟動(dòng)技術(shù)難關(guān)，大大提升了電機(jī)控制能力，有效解決了以往難啃的硬骨頭。新興的軟啟動(dòng)技術(shù)有助于解決大中容量啟動(dòng)，其控制效果非常好，成為降壓啟動(dòng)領(lǐng)域不可缺失的先進(jìn)技術(shù)。

2　軟啟動(dòng)技術(shù)的原理與優(yōu)點(diǎn)

2.1軟啟動(dòng)技術(shù)的技術(shù)原理

軟啟動(dòng)器的技術(shù)原理是通過將軟啟動(dòng)器串聯(lián)在需要被啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)與啟動(dòng)電源之間，利用電路系統(tǒng)中晶閘管的特性，并通過電路回路系統(tǒng)中的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)中晶閘管脈沖觸發(fā)角的調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變晶閘管發(fā)射觸發(fā)脈沖的導(dǎo)通角，這樣在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中便實(shí)現(xiàn)了對于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變。

由于三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接啟動(dòng)時(shí)其啟動(dòng)電流通常都會(huì)達(dá)到額定電流的幾倍，最高可以達(dá)到15倍以上［2］，所以這種啟動(dòng)方式對設(shè)備的損壞極大。通過將軟啟動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)后，接通電源后，軟啟動(dòng)器通過對系統(tǒng)中的晶閘管導(dǎo)通角的調(diào)節(jié)，控制脈沖的發(fā)射，從而在不改變電動(dòng)機(jī)電路參數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢平穩(wěn)的上升，最終達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。在實(shí)際的啟動(dòng)過程中，為了提高設(shè)備的使用效率，通常會(huì)將一臺(tái)軟啟動(dòng)器與多臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接的情況。

2.2軟啟動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1啟動(dòng)方式更靈活方便

軟啟動(dòng)方式通過與相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以根據(jù)不同的設(shè)備要求提供不同的啟動(dòng)方式。常用的一些可以提供的軟啟動(dòng)方式有可選突跳起動(dòng)的軟啟動(dòng)方式，限流軟啟動(dòng)以及斜坡軟啟動(dòng)和全壓軟啟動(dòng)等。在選擇不同類型的軟啟動(dòng)方式中，除了結(jié)合設(shè)備的參數(shù)意外，還需要考慮系統(tǒng)電網(wǎng)的具體要求，進(jìn)而使達(dá)到最佳的軟啟動(dòng)效果。

2.2.2能夠提供全功能的保護(hù)系統(tǒng)

軟啟動(dòng)器優(yōu)于其他啟動(dòng)器的一個(gè)重要區(qū)別在于軟啟動(dòng)器不僅可以在啟動(dòng)過程中提供過載保護(hù)，同時(shí)還可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的故障狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。比如電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)故障、電路系統(tǒng)的失壓、過壓故障等。而且軟啟動(dòng)器系統(tǒng)能夠自動(dòng)讀取電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)，省去了配備其他儀器的麻煩，而內(nèi)置的過載保護(hù)系統(tǒng)可以替代熱繼電器進(jìn)行使用，使電路系統(tǒng)運(yùn)行更可靠、更方便。

3　通過PLC實(shí)現(xiàn)對軟啟器控制

目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域中PLC的應(yīng)用非常廣泛，它的運(yùn)算能力超強(qiáng)而且控制能力卓著，和傳統(tǒng)的單片機(jī)相比，PLC擁有更好的抗干擾能力，在運(yùn)行時(shí)性能十分穩(wěn)定。所以通過PLC控制電動(dòng)機(jī)的軟啟器，更能提高這種啟動(dòng)方式的優(yōu)越性。常見的PLC控制軟啟器的方式主要有以下幾種：

3.1斜坡升壓軟啟動(dòng)

這種啟動(dòng)方式不具備進(jìn)行電流閉環(huán)控制的條件，因此在使用PLC進(jìn)行控制時(shí)，可以通過調(diào)整斜率的方式進(jìn)行。同時(shí)輸出斜坡信號，并通過PLC的積分器功能，使輸出的信號在一定的時(shí)間點(diǎn)上按照一定的斜率增加。

3.2斜坡恒流軟啟動(dòng)

這種啟動(dòng)方式是一種閉環(huán)型的控制方式，主要是通過對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流進(jìn)行控制。在啟動(dòng)過程中，控制器逐漸增加電流，電流的增加曲線呈現(xiàn)斜坡形狀。此時(shí)為電流設(shè)定一個(gè)最高值，當(dāng)電流增加到最高值后即保持穩(wěn)定，一直持續(xù)到啟動(dòng)完成。在這一過程中，可以對電流上升變化的速率進(jìn)行調(diào)節(jié)，參照電動(dòng)機(jī)負(fù)載進(jìn)行。一般電流上升速率大，啟動(dòng)時(shí)間快，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。斜坡恒流軟啟動(dòng)的應(yīng)用范圍較廣，常見于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動(dòng)。在啟動(dòng)過程中，為了減少控制中的計(jì)算量，首先將模糊控制規(guī)則轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)表存放在PLC的存儲(chǔ)區(qū)，如此一來大大提高了PLC控制的時(shí)效性［3］。

3.3突跳電壓斜坡起動(dòng)

在這種啟動(dòng)方式中，啟動(dòng)電壓，隨著時(shí)間的增加，是斜線上升的，這是一種開環(huán)控制方式。如果要實(shí)現(xiàn)移相觸發(fā)的同步基準(zhǔn)，只需要對晶閘管進(jìn)行過載電流保護(hù)即可。在一拖三的啟動(dòng)方式中，通過PLC對其進(jìn)行控制時(shí)，除了需要完成一般的控制以外，還必須要對電機(jī)的切換功能進(jìn)行檢驗(yàn)。PLC控制具有非常強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，所以在控制過程中，可以通過對設(shè)備的邏輯條件進(jìn)行置位或者是復(fù)位，達(dá)到對電動(dòng)機(jī)設(shè)備的互鎖選擇。

4　結(jié)束語

在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備使用過程中，通過軟啟動(dòng)器的應(yīng)用能夠有效的提高電動(dòng)農(nóng)機(jī)的啟動(dòng)性能。而通過PLC對電動(dòng)機(jī)的軟機(jī)器進(jìn)行控制，又對于軟啟器的性能進(jìn)行了優(yōu)化，PLC具有強(qiáng)大的邏輯數(shù)據(jù)處理能力，因此可以同時(shí)對多臺(tái)以上的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)。通過PLC控制，軟啟動(dòng)的方式也可以以多種方式進(jìn)行，這大大優(yōu)化了軟啟器的啟動(dòng)效果。身為相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者或者學(xué)習(xí)者，都應(yīng)在學(xué)習(xí)或者工作中，不斷改進(jìn)方式方法，不斷提升個(gè)人的專業(yè)素質(zhì)和能力水平，從而帶動(dòng)整體行業(yè)的向前進(jìn)步與發(fā)展。時(shí)代在進(jìn)步，從業(yè)者也需要進(jìn)步，才能趕上時(shí)代的步伐，分析與總結(jié)審核工作的要點(diǎn)，本文的目的在于對實(shí)際工作進(jìn)行規(guī)范地分析與總結(jié)，形成相關(guān)新的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用到實(shí)際中。

［1］李傳偉.基于PLC控制的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的應(yīng)用［J］.機(jī)床電器，2008，35（6）:55-57.

［2］劉利，王棟，白本督，等.異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器控制方式的研究［J］.電氣應(yīng)用，2010，（16）:36-40.

［3］王巖.淺談PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展方向［J］.蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，18（1）:40-44.

Asynchronous Motor Soft Starter App lication Analysis of PLC Control Technology

WU Pei-ling
（Jiangxi Gas Compressor Co.，Ltd.，Ganzhou Jiangxi341000，China）

Briefly introduces the soft starter and PLC control technology，review the history of the development，systematically discusses the PLC control technology and soft starter and the application of PLC in the AC motor soft start are introduced in detail.

soft start；PLC control technology；asynchronousmotor

TM 573

A

1672-545X（2016）05-0180-02

2016-02-10

伍沛凌（1975-），男，江西贛州人，本科，工程師，研究方向：機(jī)電工程，電氣設(shè)計(jì)。