李冰濤

（江蘇省徐州技師學院，江蘇 徐州 221151）

1 常用的控制線路

時間繼電器自動控制星形-三角形降壓啟動線路主線路如圖1所示。該線路主要由三個接觸器，一個熱繼電器組成。接觸器KM作引入電源用，接觸器KMY和KMΔ分別作星形降壓啟動用和三角形運行用，QS為電源開關，F(xiàn)U1作主線路的短路保護，F(xiàn)R作過載保護。

圖1 星形-三角形降壓啟動主線路圖

圖2則為一種最常見的星形-三角形降壓啟動控制線路。該控制線路主要有一個時間繼電器、兩個按鈕、三個接觸器線圈、一個時間繼電器線圈以及若干個觸點組成。SB1是啟動按鈕，SB2是停止按鈕，時間繼電器KT用作控制星型降壓啟動時間和完成星形-三角形自動切換。FU2作控制線路的短路保護，F(xiàn)R為過載保護觸點。

圖2 星形-三角形降壓啟動控制線路1

此控制線路的設計思想是：

（1）接觸器KM作引入電源用。按下SB1，KM線圈得電，由于KM常開觸點的自鎖作用，使得控制線路處于得電導通狀態(tài)。

（2）通電時，KMY線圈與KT線圈支路先得電，處導通狀態(tài)；KMΔ線圈支路處于斷開狀態(tài)，此時，電動機為星形接法啟動運行。

（3）時間繼電器KT的延時時間到。此時，時間繼電器的延時閉合常開觸點與延時斷開常閉觸點開始動作，完成KMY線圈得電與KMΔ線圈斷電的轉換，電動機轉為三角形接法運行。

在控制線路中，我們用“字母”代表線圈，線圈后加“+”代表線圈得電，線圈后加“－”代表線圈失電。如KM+代表接觸器線圈KM得電，KT－代表時間繼電器線圈KT失電。我們用“字母+數(shù)字”代表該線圈控制的觸點，其中“數(shù)字”表示該觸點的接線線號。觸點閉合用“√”表示，觸點斷開用“×”表示。 如 KMΔ（7-8）√代表 KMΔ 常開觸點閉合，KT（5-6）×代表KT常閉觸點斷開。由此，我們可以將圖2控制線路的動作過程敘述如下：

合上電源開關QS：

停止時，按下SB2即可。

由于此控制線路非常成熟，市面上有系列的定型產(chǎn)品，稱之為YΔ自動啟動器。我們在實際應用時可以根據(jù)Y-Δ自動啟動器的技術參數(shù)選擇使用。

2 巧妙的改進

然而上面這種控制線路接法用到的觸點較多，線路裝接較復雜，尤其是時間繼電器要使用兩個獨立的延時觸點，在有些實訓場合操作起來也不太方便。那么有沒有一種簡潔一些的控制線路，使實訓操作更加方便呢？有，請看下面的控制線路：

圖3 星形-三角形降壓啟動控制線路2

此控制線路的設計思想是：

（1）首先讓KMY線圈和KT線圈的支路先得電導通。

（2）用KMY的常開觸點接通KM線圈和KMΔ線圈的支路，但此時KMΔ線圈由于KMY常閉觸點的互鎖作用而斷開，因此電動機處于星形接法啟動運行。

（3）時間繼電器KT的延時時間到，此時時間繼電器的延時斷開常閉觸點斷開，KMY線圈失電，使得KMΔ線圈得電，電動機轉為三角形接法運行。

我們可以將圖3控制線路的動作過程敘述如下：

合上電源開關QS：

停止時，按下SB2即可。

從圖3的控制線路圖我們可以看到，此控制線路只使用了時間繼電器的一個延時斷開常閉觸點，裝接起來自然比圖2控制線路簡單方便。

但此控制線路的好處還不僅于此。該線路中，接觸器KMY得電以后，通過KMY的輔助常開觸點使KM得電動作，這樣KMY的主觸點是在無負載的條件下進行閉合的，所以可延長接觸器KMY主觸點的使用壽命，這也是該控制線路設計的巧妙之處。

3 根本的改變

除此之外，圖2的控制線路還有沒有再改進的可能呢？回答是肯定的。我們仔細觀察圖1的主線路可以看到，接觸器KM在主線路中并沒有什么作用。如果沒有KM，并不影響主線路的功能，況且主線路中還有電源開關QS起保護作用。我們仔細觀察圖2的控制線路可以看到，接觸器KM在控制線路中只是起到接通電源的作用，如果只是接通電源，我們完全沒有必要使用一個接觸器，只需要在控制線路中用一個中間繼電器就可以。此線路的主線路與控制線路的改造線路如圖4、圖5所示。

圖4 星形-三角形降壓啟動主線路圖2

圖5 星形-三角形降壓啟動控制線路圖3

比較起來，此改進線路的主線路里是少了一個接觸器KM，線路確實簡單了，但控制線路中我們看到并沒有按圖3的線路進行改造，而是看起來更加復雜了，其實這是一種新的思路。我們且看圖5的控制線路圖，從左至右大致有4條支路，而且這4條支路的功能依次為：

（1）繼電器R支路起接通電源的作用，我們稱作啟動線路。

（2）時間繼電器KT支路起延時作用，我們稱作延時線路。

（3）接觸器KMY和KMΔ兩條支路可實現(xiàn)星三角控制線路的轉換，我們稱作星三角切換線路。

從上面的分析我們可以看到，此控制線路雖然沒有簡化，但每條支路功能表達簡潔、清楚，整個控制線路的邏輯表達清晰、明了。特別是中間繼電器R的運用，使整個控制線路顯得輕靈、流暢。

如果只是就繼電器控制技術的實訓操作內(nèi)容來看，此控制線路確實沒有什么特別優(yōu)越之處。但是我們知道，當前，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，這種傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被先進的PLC控制系統(tǒng)所取代，而且《數(shù)控機床電氣控制》的課程學完以后，緊接著就是PLC課程的學習。

PLC（Programmable logic Controller），也叫可編程控制器，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC所下的定義是這樣的：

“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術操作等面向用戶的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?/p>

PLC是由繼電器控制技術的繼承和演變而來的，它不僅充分利用微機處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員的技能和習慣。PLC采用和繼電器線路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名，我們可以說PLC是微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。

梯形圖編程語言是一種圖形化的編程語言，形式上與繼電-接觸控制系統(tǒng)的控制線路部分相類似。繼電-接觸控制系統(tǒng)的工程技術人員只需做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。PLC用戶程序的編寫清晰直觀、方便易學，調(diào)試和查錯都很容易。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性，與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。

如果從PLC的角度來看圖5的控制線路，我們立刻就可以發(fā)現(xiàn)此控制線路的優(yōu)越性。因為在PLC控制電路里，中間繼電器、時間繼電器以及各類常開觸點和常閉觸點都可以用軟件編程實現(xiàn)，而不需要這些硬件資源的。所以控制線路只要邏輯表達清楚，我們很容易就可以用PLC編程實現(xiàn)。圖6為三菱PLC FX系列的星三角啟動的梯形圖，我們與圖5的繼電器控制線路圖比較，就會發(fā)現(xiàn)它們的思路是相同的，只是PLC的表達更加簡潔而已。

梯形圖中，X0為啟動按鈕，X1為停止按鈕，Y1為KMY線圈，Y2為KMΔ線圈。

圖6 三菱PLC FX系列的星三角啟動的梯形圖

如果我們把圖5的星三角降壓啟動控制線路圖也畫成橫向的形式，如下面的圖7，我們就更能體會到它們的相同之處。

圖7 星形-三角形降壓啟動控制線路3的橫向畫法

從圖5的星三角降壓啟動控制線路到圖6的PLC星三角啟動的梯形圖，這里面包含了一個重要的教育學、心理學的思想——正遷移。心理學知識告訴我們，遷移是指個體已有的知識和經(jīng)驗對新知識學習的影響，它包含助益性和妨礙性兩個完全相反的方面，故有正遷移和負遷移之分。正遷移也叫“助長性遷移”，是指一種學習對另一種學習起到積極的促進作用。PLC系統(tǒng)是在繼電-接觸系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，所以它們的控制思想有許多相通之處。如果教師能夠在教學中常把這些相似的知識拿出來有意識地一起進行比較、探討，相信對學生們的學習一定會起到很好的“正遷移”的作用，使他們對所學的知識能夠有更深更廣的理解和把握。

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