1 引言
三速電動機主要用于工業生產中要求多種轉速的機械設備裝置。它利用改變電動機定子繞組的接線以改變其極數的方法變速，具有隨負載的不同要求而有級地變化功率和轉速的特性，從而達到功率的合理匹配和簡化變速系統。由于早期的三速電動機采用接觸器-繼電器控制方式，其設備占用空間大，系統故障率高，并且很難自動定位和施行有效管理。
目前，隨著計算機控制技術的快速發展，自動控制領域基本上采用了以plc和微控制器為核心的微機控制系統。歐姆龍plc綜合了計算機技術、自動化控制技術和通信技術，具有功能強、速度快、體積小、適用范圍廣等特點。通過usb或rs232接口與上位機進行連接，采用配套的cx-programmer軟件進行編程，可以很方便地對三速電動機實行自動控制。
2 控制電路的特點
三速電動機有兩套繞組和三種不同的轉速，即低、中、高速。當電機繞組接成y形時，電動機中速運行。當另一套定子繞組接成△形接法時，電動機低速運行，接成yy形接法時，電動機高速運行。三速電動機接觸器-繼電器控制電路原理圖如圖1所示。電動機m低速運轉時，先按下啟動按鈕sb1，接觸器km1通電閉合，電動機定子繞組接成△形接法低速啟動運轉；電動機m中速運轉時，按下中速啟動按鈕sb2，接觸器km1首先閉合，電動機m低速啟動，經過一定時間后，接觸器km1失電釋放，接觸器km2通電閉合，電動機定子繞組接成y形接法中速運行；當電機m高速運行時，按下高速啟動按鈕sb3，接觸器km1通電閉合，電動機m低速啟動，經過一定時間后，接觸器km1失電釋放，接觸器km2通電閉合，電動機中速啟動，又經過一定時間后，接觸器km2失電釋放，接觸器km3通電閉合，電動機m定子繞組接成yy形接法高速運行。
3 plc控制電路設計
三速電動機的自動控制是典型的開關量邏輯控制，而開關量邏輯控制正是plc所具有的獨特優勢。由上述控制電路原理分析，選取歐姆龍cp1h-xa40dr-a型plc為控制器，該型plc cpu單元內置輸入24點、輸出16點，實現4軸高速計數、4軸脈沖輸出。并可使用usb端口與上位機通信，采用梯形圖配功能塊的結構文本語言編程，多任務的編程模式，多個協議宏服務端口，易于聯網。附表為其輸入/輸出點分配表。控制電路的硬件接線圖如圖2所示。
根據上述電路控制原理，采用經驗設計法，并通過歐姆龍cp1h型plc的配套軟件cx-programmer編制plc控制梯形圖程序。程序編寫完成之后，應利用軟件菜單中的程序檢查功能對整個梯形圖程序進行語法檢查，檢查無誤之后可以通過usb或者rs-232接口將程序從上位機傳送到plc中，梯形圖程序如圖3所示。
圖2 plc接線圖
圖3 三速電動機控制電路plc梯形圖
由于串接在i0.00的輸入端口是熱繼電器kr1、kr2、kr3的常閉觸點，因此把i0.00在梯形圖中的狀態調整為常閉觸點斷開，常開觸點閉合。當按下三速電動機的低速啟動按鈕sb1時，梯形圖中第一行i0.01常開觸點閉合，輔助繼電器20.00在i0.01的上升沿到來時閉合一個掃描周期[3]，這時低速運行接觸器閉合并形成自鎖，電動機m便接成△接法低速運轉。
當按下電動機的中速啟動按鈕sb2時，第二行中i0.02常開觸點閉合，輔助繼電器20.01在i0.02的上升沿到來時閉合轉，同時第五行中輔助繼電器20.01閉合使時間繼電器t0001通電計時，經過5s后，時間繼電器t0001動作，使低速運行接觸器失電，中速運行接觸器通電閉合，電動機m接成y形接法中速運行。
當按下高速啟動按鈕sb3時，第三行中輸入繼電器i0.03閉合，20.02在i0.03的上升沿到來時閉合一個掃描周期，這時電動機m便會和前面按下sb2類似，電動機m先低速啟動運轉再中速運行，但同時由于一個掃描周期，低速運行接觸器閉合并形成自鎖，電動機m先接成△接法低速啟動運行。t0001在第七行閉合使得t0002通電計時。經過5s后，t0002在第六行中的常閉觸點斷開，中速運行接觸器失電，t0002在第八行中的常開觸點閉合，高速運行接觸器通電，電動機m接成yy接法高速運轉。
4 結束語
本文通過對三速電動機控制要求的分析，借助于歐姆龍plc配套的cx-programmer編程軟件，實現了三速電動機的自動控制。利用歐姆龍plc設計出的控制系統具有可靠性高、抗干擾能力強、設備占用空間小、使用和維護簡便等特點，解決了傳統手工操作混合流程中存在的問題，避免了人為誤操作等可能造成的設備損壞，增強了系統運行的安全性、可靠性。在實際應用過程中，還可以擴展plc的功能，將三速電機組與上位機進行通信，組成局域網實現統一化管理。
：鞏經理
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