異步電動機軟起動器應用PLC控制技術的分析

伍沛凌

（江西氣體壓縮機有限公司，江西贛州341000）

異步電動機軟起動器應用PLC控制技術的分析

伍沛凌

（江西氣體壓縮機有限公司，江西贛州341000）

簡要介紹了軟起動器及PLC控制技術，綜述對其發(fā)展歷史，系統(tǒng)地論述了PLC控制技術以及軟啟動器，詳細介紹了PLC在交流電機軟啟動中的應用。

軟起動；PLC控制技術；異步電動機

可編程序控制器，簡稱PLC，是工業(yè)專用計算機。PLC主要是為適應當今新的環(huán)境而設計，其用新的控制裝置來取代生產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器存儲執(zhí)行邏輯運算等操作的指令，控制機械及其生產的全過程。電動機作為重要的動力裝置，已被廣泛用于各項領域以及我們的日常生活中。過去更多地使用的是直流電動機，但由于其自身結構的原因，比如電刷容易磨損，使其難以適應大工業(yè)時代高速大容量化的生產要求。而在交流異步電機的控制中，較常用的啟動方式主要有兩種：一種是在電機額定電壓下直接進行啟動的方式，這種啟動方式常被稱為硬啟動；另一種啟動方式是在啟動過程中，通過調整電機的啟動電壓或者電流，并與具體啟動環(huán)境相結合的啟動方式，通常這種方式被稱為軟啟動。本文結合實際工作經驗，對于軟啟動器在PLC控制技術中的應用做了分析和探討。

1　軟啟動技術的歷史發(fā)展

隨著社會生產技術的不斷發(fā)展和進步，對于電動機的使用性能提出了更高的要求［1］。比如一方面要求電動機在工作過程中能夠提供平穩(wěn)的啟動轉矩，同時盡可能的降低啟動電流的大小，而且還要求啟動設備應該設計簡單，便于操作，減少損耗等。這些客觀要求促進了我國電動機啟動設備技術的研究與發(fā)展。

軟啟動是目前在電動機啟動技術中的一項新啟動技術。在現代的機械裝備系統(tǒng)中所使用的軟啟動器，其系統(tǒng)主要控制部件大多都是以單片機為主，部分也使用DSP，調壓系統(tǒng)采用的是三相晶閘管調壓。所以在現代軟啟動系統(tǒng)控制中，晶閘管技術的研究進步和應用成熟是關鍵。不過該項該技術的應用一開始主要為了解決我國三相異步電動機啟動問題。

從上個世紀80年代開始，三相異步電動機開始在我國的工農業(yè)生產設備中得到廣泛的應用。不過這種三相異步電動機的性能并不是最理想的，尤其是它的啟動性能。這一方面是由于三相異步電動機不便于直接使用額定電壓進行啟動，因為這樣會導致啟動電流超出電動機的額定電流設定值，最高時可達到額定電流值的15倍以上，這會對機器產生嚴重的損壞。為了解決這一問題，同時也伴隨著電子技術和自動控制技術的發(fā)展，在晶閘管應用技術的基礎上，實現了對于三相異步電動機的軟啟動器控制技術，這也被成為固態(tài)電子式啟動控制技術。

經過30多年的不斷研究與發(fā)展，目前相關技術領域攻破了變頻及軟啟動技術難關，大大提升了電機控制能力，有效解決了以往難啃的硬骨頭。新興的軟啟動技術有助于解決大中容量啟動，其控制效果非常好，成為降壓啟動領域不可缺失的先進技術。

2　軟啟動技術的原理與優(yōu)點

2.1軟啟動技術的技術原理

軟啟動器的技術原理是通過將軟啟動器串聯(lián)在需要被啟動的電動機與啟動電源之間，利用電路系統(tǒng)中晶閘管的特性，并通過電路回路系統(tǒng)中的單片機來實現對于系統(tǒng)中晶閘管脈沖觸發(fā)角的調節(jié)，進而改變晶閘管發(fā)射觸發(fā)脈沖的導通角，這樣在電動機的啟動過程中便實現了對于電動機轉矩的改變。

由于三相異步電動機進行直接啟動時其啟動電流通常都會達到額定電流的幾倍，最高可以達到15倍以上［2］，所以這種啟動方式對設備的損壞極大。通過將軟啟動器與電動機進行串聯(lián)后，接通電源后，軟啟動器通過對系統(tǒng)中的晶閘管導通角的調節(jié)，控制脈沖的發(fā)射，從而在不改變電動機電路參數的情況下，實現電動機轉速緩慢平穩(wěn)的上升，最終達到額定轉速。在實際的啟動過程中，為了提高設備的使用效率，通常會將一臺軟啟動器與多臺電動機設備進行連接的情況。

2.2軟啟動技術的優(yōu)點

2.2.1啟動方式更靈活方便

軟啟動方式通過與相關的技術進行結合，可以根據不同的設備要求提供不同的啟動方式。常用的一些可以提供的軟啟動方式有可選突跳起動的軟啟動方式，限流軟啟動以及斜坡軟啟動和全壓軟啟動等。在選擇不同類型的軟啟動方式中，除了結合設備的參數意外，還需要考慮系統(tǒng)電網的具體要求，進而使達到最佳的軟啟動效果。

2.2.2能夠提供全功能的保護系統(tǒng)

軟啟動器優(yōu)于其他啟動器的一個重要區(qū)別在于軟啟動器不僅可以在啟動過程中提供過載保護，同時還可以根據電動機系統(tǒng)啟動過程中出現的故障狀態(tài)進行保護。比如電動機的堵轉故障、電路系統(tǒng)的失壓、過壓故障等。而且軟啟動器系統(tǒng)能夠自動讀取電動機的相關參數，省去了配備其他儀器的麻煩，而內置的過載保護系統(tǒng)可以替代熱繼電器進行使用，使電路系統(tǒng)運行更可靠、更方便。

3　通過PLC實現對軟啟器控制

目前，在工業(yè)控制領域中PLC的應用非常廣泛，它的運算能力超強而且控制能力卓著，和傳統(tǒng)的單片機相比，PLC擁有更好的抗干擾能力，在運行時性能十分穩(wěn)定。所以通過PLC控制電動機的軟啟器，更能提高這種啟動方式的優(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

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

3.2斜坡恒流軟啟動

這種啟動方式是一種閉環(huán)型的控制方式，主要是通過對電動機的啟動電流進行控制。在啟動過程中，控制器逐漸增加電流，電流的增加曲線呈現斜坡形狀。此時為電流設定一個最高值，當電流增加到最高值后即保持穩(wěn)定，一直持續(xù)到啟動完成。在這一過程中，可以對電流上升變化的速率進行調節(jié)，參照電動機負載進行。一般電流上升速率大，啟動時間快，起動轉矩大。斜坡恒流軟啟動的應用范圍較廣，常見于風機、泵類負載的起動。在啟動過程中，為了減少控制中的計算量，首先將模糊控制規(guī)則轉化為數據表存放在PLC的存儲區(qū)，如此一來大大提高了PLC控制的時效性［3］。

3.3突跳電壓斜坡起動

在這種啟動方式中，啟動電壓，隨著時間的增加，是斜線上升的，這是一種開環(huán)控制方式。如果要實現移相觸發(fā)的同步基準，只需要對晶閘管進行過載電流保護即可。在一拖三的啟動方式中，通過PLC對其進行控制時，除了需要完成一般的控制以外，還必須要對電機的切換功能進行檢驗。PLC控制具有非常強大的邏輯運算能力，所以在控制過程中，可以通過對設備的邏輯條件進行置位或者是復位，達到對電動機設備的互鎖選擇。

4　結束語

在工農業(yè)的生產設備使用過程中，通過軟啟動器的應用能夠有效的提高電動農機的啟動性能。而通過PLC對電動機的軟機器進行控制，又對于軟啟器的性能進行了優(yōu)化，PLC具有強大的邏輯數據處理能力，因此可以同時對多臺以上的電動機進行軟啟動。通過PLC控制，軟啟動的方式也可以以多種方式進行，這大大優(yōu)化了軟啟器的啟動效果。身為相關行業(yè)的從業(yè)者或者學習者，都應在學習或者工作中，不斷改進方式方法，不斷提升個人的專業(yè)素質和能力水平，從而帶動整體行業(yè)的向前進步與發(fā)展。時代在進步，從業(yè)者也需要進步，才能趕上時代的步伐，分析與總結審核工作的要點，本文的目的在于對實際工作進行規(guī)范地分析與總結，形成相關新的經驗，運用到實際中。

［1］李傳偉.基于PLC控制的異步電動機軟起動器的應用［J］.機床電器，2008，35（6）:55-57.

［2］劉利，王棟，白本督，等.異步電動機軟起動器控制方式的研究［J］.電氣應用，2010，（16）:36-40.

［3］王巖.淺談PLC控制技術的特點和發(fā)展方向［J］.蘭州工業(yè)學院學報，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：機電工程，電氣設計。