三相异步电动机正反转控制的梯形图经验设计法

    图5-3是三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图，KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器。用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序，就可以改变电动机的旋转方向。图中的FR是热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，使KM1或KM2的线圈断电，电动机停转。

    图5-3中的控制电路由两个起保停电路组成，为了节省触点，FR和SB1的常闭触点供两个起保停电路公用。

    按下正转起动按钮SB2, KMI的线圈通电并自保持，电动机正转运行。按下反转起动按钮SB3，KM2的线圈通电并自保持，电动机反转运行。按下停止按钮SB1，KM1或KM2的线圈断电，电动机停止运行。

    为了方便操作和保证KM1和KM2不会同时动作，在图5-3中设置了“按钮联锁”，即将正转起动按钮SB2的常闭触点与控制反转的KM2的线圈串联，将反转起动按钮SB3的常闭触点与控制正转的KM1的线圈串联。设KM1的线圈通电，电动机正转，这时如果想改为反转，可以不按停止按钮SB1，直接按反转起动按钮SB3，它的常闭触点断开，使KM1的线圈断电，同时SB3的常开触点接通，使KM2的线圈得电，电动机由正转变为反转。

    图5-3    异步电动机正反转控制电路图

    由主回路可知，如果KM1和KM2的主触点同时闭合，将会造成三相电源相间短路的故障。在二次回路中，KM1的线圈串联了KM2的辅助常闭触点，KM2的线圈串联了KM1的辅助常闭触点，它们组成了硬件互锁电路。

    假设KM1的线圈通电，其主触点闭合，电动机正转。因为KM1的辅助常闭触点与主触点是联动的，此时与KM2的线圈串联的KM1的常闭触点断开，因此按反转起动按钮SB3之后，要等到KM1的线圈断电，它在主回路的常开触点断开，辅助常闭触点闭合，KM2的线圈才会通电，因此这种互锁电路可以有效地防止电源短路故障。

    图54和图5-5是实现上述功能的PLC的外部接线图和梯形图。在将继电器电路图转换为梯形图时，首先应确定PLC的输入信号和输出信号。3个按钮提供了操作人员的指令信号，按钮信号必须输入到PLC中去，热继电器的常开触点提供了PLC的另一个输入信号。显然，两个交流接触器的线圈是PLC的输出负载。

    图5-4    PLC的外部接线图

    图5-5    梯形图

    画出PLC的外部接线图后，同时也确定了外部输入/输出信号与PLC内的过程映像输入/输出位的地址之间的关系。可以将继电器电路图“翻译”为梯形图。如果在STEP7中用梯形图语言输入程序，可以采用与图5-3的继电器电路完全相同的结构来画梯形图。各触点的常开、常闭的性质不变，根据PLC外部接线图中给出的关系，来确定梯形图中各触点的地址。

    图5-5中的梯形图将控制Q4.0和Q4.1的两个起保停电路分离开来，电路的逻辑关系也比较清晰。虽然多用了两个常闭触点，并不会增加硬件成本。

    图5-5使用了Q4.0和Q4.1的常闭触点组成的软件互锁电路，它们只能保证输出模块与Q4.0和Q4.1对应的硬件继电器的常开触点不会同时接通。

    如果没有图5-4的硬件互锁电路，从正转马上切换到反转时，由于切换过程中电感的延时作用，可能会出现原来接通的接触器的主触点还未断弧，另一个接触器的主触点已经合上的现象，从而造成交流电源瞬间短路的故障。

    此外，如果没有硬件互锁电路，且因为主电路电流过大或接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结，其线圈断电后主触点仍然是接通的，这时如果另一个接触器的线圈通电，也会造成三相电源短路事故。为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置由KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路（见图5-4）。这种互锁与图5-3的继电器电路的互锁原理相同，假设KM1的主触点被电弧熔焊，这时它的与KM2线圈串联的辅助常闭触点处于断开状态，因此KM2的线圈不可能得电。