基于PLC的双速电机运行控制电路改造设计

摘 "要：近年来，双速电机的使用逐渐加深，为提高双速电机运行稳定性，技术人员充分融合PLC技术，对控制电路进行改造，保障双速电机的安全运行。该文将以PLC技术下双速电机运行控制电路的改造为研究课题，展开论述双速电机的运行原理与电路改造过程。同时，不断总结双速电机控制电路的改造经验，完善继电控制系统，发挥系统功能，促进该领域的可持续发展。

关键词：电路改造；PLC技术；双速电机；控制系统；运行原理

中图分类号：TP273 " " "文献标志码：A " " " " "文章编号：2095-2945（2024）20-0130-04

Abstract： In recent years， the use of the two-speed motor is gradually deepening. In order to improve the stability of the two-speed motor， technicians fully integrate the PLC technology to transform the control circuit to ensure the safe operation of the two-speed motor. This paper will take the transformation of the operation control circuit of the two-speed motor under the PLC technology as the research subject， and discuss the operation principle and circuit transformation process of the two-speed motor. At the same time， constantly summarize the transformation experience of the two-speed motor control circuit， improve the relay control system， give full play to the system function， and promote the sustainable development in this field.

Keywords： circuit modification; PLC technology; two-speed motor; control system; operation principle

工业生产需要先进的继电控制系统，对电气线路进行优化，满足生产器械的电力使用需求。基于PLC的双速电机控制能力加强，对器件进行稳定控制，所需能耗较少，控制效果极佳，提高工业生产的效率。PLC技术充分融合计算机与数字技术，编码控制器得到广泛应用，有效代替继电器使用，为双速电机的电路改造提供技术支撑。

1 "PLC技术下双速电机的运行原理

双速电机是以转子的形式运行，电机设备中具有定子，通过绕线的形式连接。定子绕组为三角形，这种形式极大地提高双速电机运行的稳定性。双速电机低速运行中，电机内部的定子绕组以特定方式连接，PLC可编码控制器有效保障电动机高速运转的需求，提高电机运动的稳定性。另外，双速电机的继电器电路中，信号采集装置与传感器是其重要组成部分，控制器对采集的信号进行处理，不断扩大配电机自动化技术的运用范围，提高复合技术的应用水平，实现电子技术的创新与应用。双速电机的控制能力不断加强，电子技术内容增多，配电继电保护装置发挥效果。双速电机的运行与行业需求相关，一般电机转子的旋转速度有2种特定转速。根据设备应用的领域，转子额定转速存在差异。2种不同的额定转速是通过绕线连接形式不同而实现的，转速调节效果较强，满足新时代双速电机的使用需求。

2 "PLC技术下双速电机运行控制电路的改造设计

2.1 "联网设计

为满足新时代双速电机控制系统的应用要求，联网设计是关键。①设计人员在传统双速电机控制原理的基础上进行分析，采用逻辑编程加强开关量的控制。开关量逻辑控制是PLC技术的重要内容，能够有效发挥控制优势，提高电机的控制水平。例如，设计人员以三菱产品为研究对象，选择PLC技术支持下的控制器，运用PLC技术进行逻辑编码的输入与输出，生成大量的应用方案，以供设计人员选择。结合应用需求，科学选择应用方案，保证双速电机运行控制的效果。②基础结构与内部逻辑设计完成后，设计人员不断拓宽应用模块，合理采用模块功能，加强端口设计，实现上位机与端口的有效通信。其中，USB端口设计较为常见，能够实现双速电机与其他设备的有效连接。并在梯形图功能模块的支持下，实现结构文本语言的编程。服务端口的设计与双速电机控制相适应，易于设备的联网，促进控制电路的联网能力提升。③设计人员结合PLC技术对双速电机控制系统的输入与输出接口进行改造，不断提高电路控制水平。例如，设计人员选定双速电机的设备型号，以代号的形式进行研究。根据控制电路的运行原理，改进电路接线图，发挥双速电机控制的优势。并设置不同速度的按钮与接触器，将其以输入点、输出点编号的形式记录，实现电路的改造设计，提高双速电机的应用能力。其中x000、x001、x002、x003是以并联的形式接入，x004作为热继电器包含3种设备，并以串联的形式接入。而rm1、rm2、rm3则是以并联的形式接入，在PLC技术支持下双速电机控制电路的接线设计合理，网络连接稳定，助力工业生产。

2.2 "软件设计

双速电机控制电路改造设计中，软件是重要组成部分，在发挥电机功能，提高设备生产能力上起到关键作用。①电路改造设计者结合双速电机的实际运用，科学设计配套软件，完善软件功能，实现双速电机的运用。例如，汽车行业中需要使用双速电机进行生产[1]。设计人员利用PLC技术绘制控制梯形图，并对图形内容进行编程，完善软件的使用功能，促进应用软件的有效发展。其中，软件设计人员为发挥系统仿真与检查功能，对梯形图程序进行设计。通过输入语法逻辑进行科学控制，设计人员对语法逻辑信息进行检查，检查无误后利用USB接口进行数据信息的传输，实现控制电路的软件设计。②软件功能的实现需要信息有效传递，设计人员全面检测，保障主站信息与从站信息的传递，提高功能模块的信息交流。双速电机的远程控制主机需要稳定的电压与电流互感器作支撑，设计人员采用可编程逻辑控制系统，全面分析系统功能。软件的安全性与可靠性得到有效提升，实现系统全面发展，保障软件平台的作用。例如，软件设计人员采用DP总线控制信息交互，不断发挥功能模块的信息交互作用，促进总线站点信息交流的稳定性。软件系统结构设计完成后，对功能模块进行完善，保证软件优化双速电机电路的控制。③测试人员对电路软件程序的功能进行检测，使用低压电流互感器，科学检测可编程逻辑控制系统的功能。根据控制电路中电压与电流的反馈信息，了解系统具体功能，促进软件功能的发挥，实现便捷化服务设计。设计人员树立发展性思维，对软件功能持续优化，提高双速电机控制电路的改造质量，促进PLC电路改造技术的发展。

2.3 "框架设计

框架设计是双速电机控制电路改造的基础工程，设计人员从整体角度出发，采用分层设计的方法，实现电路的改造设计，提高电机的控制水平。①设计人员深入分析控制电路的图纸，对图纸中设计的单元进行了解，按照集成化要求，改造基础框架，提高电路的控制水平。例如，检测人员对电路的各单元进行检测，持续优化信号链接通道，优化通道的交互单元，促进传感单位的应用与发展。按照控制电路框架设计的内容，准备全部材料，按照安装流程进行电路改造，发挥双速电机的控制能力。②基础材料准备完成后，设计人员将电路、传感检测装置与调控单元进行合理安装。同时，充分发挥基础结构的固定作用，保证控制电路元件稳定，保证电路功能的稳定发挥。例如，合理安装终端主板，在主板的监测下，控制系统的数据采集效果增强，终端数据的显示功能得到完善。设计人员采用分合闸的形式进行控制，有效加强控制电路的终端控制水平。自动化监测终端在额定电压下，保证直流电压效果显著，在实际需求中不断设计，促进终端系统的功能发挥[2]。③双速电机控制电路中，DO、DI两线路是框架结构的重要内容，设计人员对其进行改造设计。例如，调整电压值，将两线路的电压设置为24 V，维持人机交互的功能。设计人员对双速电机控制电路的内部结构进行检验，保证内部结构改造的科学性。系统的电路检验后，检验人员发现电路终端数据结果较为精准，满足智能化无线控制的需求，电路控制水平得到显著增强。

2.4 "电路保护

PLC技术为双速电机控制电路充分赋能，电路改造为维持双速电机运行的稳定性提供支撑。①电路改造设计人员明确双速电机控制电路改造的目的，保护电路运行安全。并从电路故障角度出发，对电路短路、失压、欠压和过载等问题给予解决，提高电路运行的安全性。例如，设计人员在控制电路中安装熔断器，对线路进行安全保护，提高短路保护的质量。一般将熔断器安装在指定位置，定期检验，保护电路安全。电路检测人员对主电路与控制电路的安全性进行检测，精准识别短路问题，采取相应的解决措施，实现电路安全保护。②动断辅助触点的设置能够有效降低短路带来的危害，对控制电路具有较强的保护效果。例如，设计人员采用km1、km2触点进行串联，将其连接在线圈回路中，有效发挥线圈的作用。主触点的选择是双速电机控制电路改造设计的难点，需要设计人员不断闭合电源开关，对短路信息产生了解，明确触点的安装位置，保护双速电机控制电路安全。③除了短路保护，设计人员针对欠压与失压问题进行研究，制定科学的电路改造设计方案，有效发挥PLC技术优势，保障工作人员生命安全。例如，设计人员根据双速电机控制电路的额定电压，使用接触器控制触点的开关。电机一旦停止运行，线圈的电源会立即恢复正常[3]。在此过程中，检测人员对此过程电压的变化情况进行实时记录。PLC技术的运用有效解决电压实时记录的难点，为技术人员判断电路失压、欠压提供技术保障。在了解电路电压异常后，设计人员对线圈接触器的安装进行优化，提高电路保护的设计质量，促进双速电机的稳定运行。

2.5 "继电器设计

通电延时时间继电器为双速电机控制电路改造提供方向，加强继电器设计优化有利于满足提高电路安全性，促进双速电机稳定运行。①设计人员对电源开关进行研究，合理控制启动按钮，保证触点有效闭合，对线圈的电压与电流信息进行检测，为继电器设计提供理论支撑。例如，设计人员对主电路信息进行分析，保证三端接通电源，电动机的连接形式满足设计要求。检测发现电动机的转速达到60 r/s，线圈内电路电压没有达到标准要求。设计人员采用通电延时时间继电器进行保护，有效提高线圈内电压的使用，保证线圈电压满足设计要求，双速电机控制电路的运行质量得到提升。②设计人员通过断电，对时间进行分析，有效发挥延时通电的作用，将动触点断开，加强继电器的安装设计。例如，双速电机在断电后，线圈失电。检测人员使用专业仪器对km1位置进行检测，该线圈位置没有电流，断电效果良好。断电完成后，技术人员将电动机三端进行有效连接，维持电动机线圈电压的稳定。电动机以星形的形式连接在一起，为设计人员调控提供保障。另外，如表1所示，设计人员根据输入设备的型号，有效测试设备功能，并对继电器IO点数进行计算，以此确定继电器信息，保证继电器设计的科学性[4]。③继电器安装完成后，技术人员运用PLC技术进行控制，满足多设备对双速电机的使用需求。例如，三菱汽车行业，技术人员在双速电机控制电路安装延时时间继电器，有效丰富生产手段，促进电路的有效连接，形成良好的电路状态，满足行业生产需求。

表1 "输入继电器IO点数确定

3 "案例分析

3.1 "项目背景

某工厂的传送带系统使用双速电机驱动，但由于控制电路老化，经常出现故障，导致生产流程中断。为了提高系统的稳定性和可靠性，工厂决定对双速电机的控制电路进行改造。

3.2 "问题识别与分析

在改造前，对原控制电路进行了详细的分析，如下。

1）继电器-接触器控制系统：原系统采用传统的继电器-接触器控制方式，这种方式存在触点易磨损、故障率高的问题。

2）操作复杂：调整电机速度需要手动更换接线，操作复杂且容易出错。

3）响应速度慢：由于机械结构限制，系统的响应速度不能满足快速调整的要求。

4）缺乏智能监控：没有对电机运行状态的实时监控，导致故障排查困难。

3.3 "改造方案设计

基于上述问题，提出以下改造方案。

1）选用高性能PLC：使用现代的高性能PLC替换原有的继电器控制系统。选择具有高速运算能力和丰富I/O端口的PLC。

2）输入输出端口配置：配置合理的输入输出端口，用于接收操作指令和输出控制信号。此外，加入故障指示灯，以便快速发现和诊断问题。

3）编写控制程序：使用PLC编程语言编写控制程序，实现双速电机的自动控制逻辑。程序应包括电机启动、停止、高速/低速切换等功能模块。

4）实时监控与故障诊断：通过PLC的通信端口与上位机软件连接，实现对电机运行状态的实时监控和故障诊断功能。

5）安全保护措施：加入过载保护、短路保护等安全功能，确保电机在异常情况下能迅速切断电源并报警。

3.4 "实施与测试

按照改造方案进行实施，如下。

1）安装PLC及其附件，配置输入输出端口。

2）编写并调试控制程序，确保程序逻辑正确无误。

3）连接电机与PLC，进行实际运行测试，验证各项功能是否正常。

4）加入实时监控与故障诊断功能，进行长时间运行测试。

经过严格的测试和调整，改造后的双速电机控制电路在稳定性、可靠性、操作便捷性等方面都得到了显著提高。实测结果表明，基于PLC技术的控制电路可以实现对双速电机的快速、准确地控制。

通过本次改造，工厂传送带系统的双速电机控制电路得到了显著优化，提高了生产效率。未来，计划进一步优化控制程序，提高系统的智能化程度，并探索集成更多的先进技术，以满足工厂日益增长的生产需求。同时，本次改造也为其他类似控制系统提供了宝贵的经验和技术参考。

4 "结论

综上所述，本文通过对PLC技术下双速电机的运行原理进行分析，详细描述双速电机的内部组成与运行方式，为双速电机运行控制电路的改造设计提供理论支撑。设计人员结合改造原理，对控制系统、软件、硬件等设施进行改造。并对改造后的双速电机进行测试，验证电机使用效果，为控制电路的后期优化提供思路，促进双速电机的创新与发展。

参考文献：

[1] 何士林.PLC技术在数控机床电气控制中的应用研究[J].南方农机，2023，54（24）：131-134.

[2] 姜慧君，耿茂飞，韩占华，等.基于PLC的组合换向阀气动控制试验系统设计[J].液压气动与密封，2023，43（12）：55-58.

[3] 李虎.MT5500B型矿用自卸卡车主发电机散热风机逆变器供电电路改造[J].工矿自动化，2021，47（S2）：135-137.

[4] 张合朋，朱佳佳，王亮，等.睢宁二站液压调节机构放气阀控制电路的改造[J].电世界，2021，62（8）：53-55.