1 引言

传统的鼠笼式异步电动机起、制动控制方式一般有四种，即定子回路串电阻起动，y/△起动，自耦变压器起动和延边三角形起动;制动方式有三种，反接制动，能耗制动和电容制动，其中任何一种起，、制动控制方式的实现通常由继电器-接触器控制系统来完成。下面就以定子回路串电阻降压起动和反接制动为例，分析由继电器-接触器实现的鼠笼式异步电动机的起、制动控制。

如图1所示，此控制电路含三个接触器和一个中间继电器线圈，12个触点。起动时，km2、km3线圈均处于断开状态，按下起动按钮sb1，km1线圈通电并自锁，电动机串电阻减压起动。当电动机转速上升到某一定值时（此值为速度继电器ks1的整定值，可调节，如调至100r/min时动作），速度继电器ks1的常开触点闭和，中间继电器ka通电并自锁，ka的常开触点接通接触器线圈km3，km3的主触点在主电路中短接定子电阻r，电动机转速上升至给定值时投入稳定运行。

制动时，按下停机按钮sb2，km1线圈断电，其主触点断开三相电源;控制电路中常开触点断开，km3失电，限流电阻串入;常闭触点闭合，接通反接制动接触器km2，对调两相电源相序，电动机处于反接制动状态。当转速下降至某一定值时（比如100r/min），ks1常开触点断开ka，继而断开km2，电动机失电，迅速停机。

这种传统的继电器接触器控制方式控制逻辑清晰，采用机电合一的组合方式便于普通机类或电类技术人员维修，但由于使用的电气元件体积大、触点多、故障率大，因此，运行的可靠性较低。随着plc技术的发展，使用plc进行电机的运行控制已成为必然趋势。

2 采用plc实现鼠笼式异步电动器起、制动控制

可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，自60年代末，美国首先研制和使用可编程控制器以后，世界各国特别是日本和联邦德国也相继开发了各自的plc（programmable logiccontroller），因此，与传统的继电器接触器控制系统相比较，笔者认为采用plc实现鼠笼式异步电动机起制动控制是最明智的选择。下面就是笔者设计的采用plc实现的鼠笼式异步电动机起制动控制电路的接线图、梯形图和指令程序，如图2和图3所示。

plc控制逻辑与传统的继电器接触器控制系统基本一致，其工作过程如下：

起动时，按下起动按钮sb1，x400常开触点闭合，y430线圈接通并自锁，km1线圈接通，主触头吸合，电动机串入限流电阻r开始起动，同时y430的两对常开触点闭合，当电动机转速上升到某一定值时，ks1的常开触点闭合，x402常开触点闭合，m100线圈接通并自锁，m100的一对常开触点接通y432的线圈，km3线圈有电主触头吸合，短接起动电阻，电机转速上升至给定值时投入稳定运行。

制动时，按下停机按钮sb2，x401常开触点断开y430线圈，使km1失电释放，而y430的常闭触点接通y431线圈，制动用的接触器km2线圈通电，对调两相电源的相序，电动机处于反接制动状态。与此同时，y430的常开触点断开y432的线圈，km3失电释放，串入电阻r限制制动电流。当电动机转速迅速下降至某一定值时，ks1常开触点断开，x402常开触点断开m100的线圈，m100的常开触点断开y431线圈，km2失电释放，电动机很快停下来。过载时，热继电器fr常开触点闭合，x403的两对常闭触点断开y430和m110的线圈，从而使km1或km2失电释放，起到过载保护作用。

上述控制过程指令程序如下：

3 plc与继电器接触器控制系统的比较

通过对鼠笼式异步电动机起制动的传统控制方法和plc控制方法的比较，从某种意义上看，plc控制是从继电器接触器控制发展而来的。两者既有相似性又有很多不同处。

3.1 二种方案的不同点

（1）plc内部大部分采用“软”逻辑

继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制;plc内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制;

（2） plc控制系统结构紧凑

继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大;plc控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小;

（3） plc内部全为“软接点”动作快

电器接触器控制全为机械式触点，动作慢，弧光放电严重;plc内部全为“软接点”动作快;

（4） plc控制功能改变极其方便

继电器接触器控制功能改变，需拆线接线乃至更换元器件，比较麻烦;plc控制功能改变，一般只需修改程序便可，极其方便;

（5） plc控制系统制造周期短

plc控制系统由于结构简单紧凑，基本为软件控制，因此设计、施工与调试比继电器接触器控制系统周期短。

此外，由于plc技术是计算机控制的基础上发展而来，因此，它的软硬件设置上有着传统的继电器接触器控制无法比拟的优势，工作可靠性极高。

3.2 plc方案的设计要点

（1） 设置滤波

在plc中一般都在输入输出接口处设置π形滤波器，它不仅可滤除来自外界的高频干扰，而且还可减少内部模块之间信号的相互干扰;

（2） 设有隔离

在plc系统中cpu和各i/o回路（主要指数字口）几乎都设有光耦合器作隔离，以防止干扰或可能损坏cpu等;

（3） 设置屏蔽

屏蔽有两类：一类是对变压器采取磁场和电场的双重屏蔽，这时要用既导磁又导电的材料作为屏蔽层;另一类是对cpu和编程器等模块仅作电磁场的屏蔽，此时可用导电的金属材料作屏蔽层;

（4） 采用模块式结构

plc通常采用积木式结构，这便于用户检修和更换模板，同时在各模板上都设有故障检测电路，并用相应的指示器标志它的状态，使用户能迅速确定故障的位置;

（5） 设有联锁功能

plc中个各输出通道之间设有联锁功能。以防止各被控对象之间误动作可能造成的事故;

（6） 设置环境检测和诊断电路

这部分电路负责对plc的运行环境（例如电网电压、工作温度、环境的湿度等）进行检测，同时也完成对plc中各模块工作状态的监测。这部分电路往往是与软件相配合工作的，以实现故障自动诊断和预报;

（7） 设置watchdog电路

plc中的这种电路是专门监视plc运行进程是否按预定的顺序进行，如果plc中发生故障或用户程序区受损，则因cpu不能按预定顺序（预定时间间隔）工作而报警;

（8） plc的输入、输出控制简单

plc是以扫描方式进行工作的，即plc对信号的输入、数据的处理和控制信号的输出，分别在一个扫描周期内的不同时间间隔里，以批处理方式进行，这不仅使用户编程简单、不易出错，而且也使plc的工作不易受到外界干扰的影响;同时plc所处理的数据比较稳定，从而减少了处理中的错误;另外，plc的输入、输出的控制较简单，不容易产生由于时序不合适而造成的问题。

4 结束语

由于plc在设计制造时充分考虑到工业控制的现场环境问题，并采取了多层次、多种有效措施来提高工作可靠性，因此，采用plc实现电机控制，特别是对工作环境条件较恶劣的工矿企业应该是一项明智之举。