一种电动机多方式启动切换教学和技能培训方法及其装置

摘要

一种电动机多方式启动切换教学和技能培训方法，包括以下步骤：1)在主回路上设置分别与直接启动回路、星三角降压启动回路、软启动回路、变频启动回路连接的交流接触器，在控制回路上设置用于分别控制上述交流接触器线圈吸合或断开的操作按钮；2)通过主回路上装设的三相组合表和电动机上增设扭矩传感器分别采集电动机启动过程中的电压、电流以及输出转矩、转速；3)将电压、电流、输出转矩、转速四个参量送入与三相组合表、扭矩传感器通讯连接的PLC后发送至触摸屏终端MT显示。装置包括电动机、主回路、星三角降压启动回路、软启动器RQD、变频器AFP、控制回路和PLC。通过控制电动机动作实现实际启动运行状况，辅助多方式启动切换教学及技能培训。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金施工职业教育培训领域，具体涉及一种电动机多方式启动切换教学和技 能培训方法及其装置。

背景技术

冶金行业电动机启动方式种类繁多，系统控制原理复杂，为保证电动机能够安全稳定运 行，调试人员就需要对电动机的各种启动方式之间的优缺点、工作原理及装置故障保护类型 进行了解。传统培训方法中，大都采用口头教授和书面知识学习，对电动机启动装置的各种 教学、培训、考核环节没有进行有效的整合、不够全面，缺少了实际动手的环节，学员在培 训过程中接触各种启动装置测试的设备机会较少，与现场实际有一定的差距，影响了教学或 培训的质量，达不到实际培训上岗操作的目的，不具备可行性和通用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有电动机启动培训存在的上述不足，提供一种电动 机多方式启动切换教学和技能培训方法及其装置，建立与现场设备一致的培训装置，通过控 制电动机动作实现实际启动运行状况，辅助在多种启动方式之间切换教学及技能培训。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种电动机多方式启动切换教学和技能培训方法，包括以下步骤：

1)在电动机M的主回路上设置分别与电动机M直接启动回路、星三角降压启动回路、 软启动回路、变频启动回路连接的交流接触器，在电动机M的控制回路上设置用于分别控制 上述交流接触器线圈吸合或断开的操作按钮；通过控制回路上对应控制电动机M直接启动的 交流接触器的线圈吸合或断开的操作按钮实现电动机M直接启动、停止；通过控制回路上对 应控制电动机M星三角降压启动的交流接触器的线圈吸合或断开的操作按钮及时间继电器 KT实现电动机M星三角降压启动、停止；通过控制回路上对应控制电动机M软启动的交流 接触器的线圈吸合或断开的操作按钮实现电动机M软启动、停止；通过控制回路上对应控制 电动机M变频启动的交流接触器的线圈吸合或断开的操作按钮实现电动机M变频启动、停 止；

2)在电动机M的主回路上装设三相组合表ZHB，同时在电动机M上增设扭矩传感器 CGQ，通过三相组合表ZHB采集电动机M启动过程中的电压、电流，通过扭矩传感器CGQ 采集电动机M启动过程中的输出转矩、转速；

3)根据控制回路上的操作按钮实现电动机M在步骤1)所述的直接启动、星三角降压启 动、软启动、变频启动四种启动方式之间的切换，并根据步骤2)将电动机M在某种启动方 式下启动运行过程中监测的电压、电流、输出转矩、转速四个参量送入与三相组合表ZHB、 扭矩传感器CGQ通讯连接的PLC，PLC通过485总线连接至触摸屏终端MT，PLC将上述电 压、电流、输出转矩、转速四个参量进行数据处理(如绘制出电压、电流、输出转矩、转速 四个参量的变化曲线)后发送至触摸屏终端MT显示(实现对电动机M运行过程中参数的监 测)。

按上述方案，所述步骤1)具体为：

在电动机M的主回路上设置交流接触器KM₁、KM₂、KM₃、KM₄、KM₅、KM₆、KM₇， 在电动机M的控制回路上设置用于分别控制交流接触器KM₁、KM₂、KM₃、KM₄、KM₅、KM₆、 KM₇线圈吸合或断开的操作按钮；

所述主回路通过交流接触器KM₁与电动机M连接，通过控制回路对应的直接启动/星三 角降压启动按钮、直接启动/星三角降压启动停止按钮实现电动机M直接启动、停止；

所述控制回路上设置有与交流接触器KM₂线圈、KM₃线圈连接的时间继电器KT，所述 交流接触器KM₁、KM₂、KM₃和时间继电器KT构成星三角降压启动回路，所述主回路通过 星三角降压启动回路的交流接触器KM₁、KM₂、KM₃与电动机M连接，星三角降压启动回路 通过控制回路对应的直接启动/星三角降压启动按钮SB₆、直接启动/星三角降压启动停止按钮 SB₇及时间继电器KT使交流接触器KM₁、KM₂、KM₃线圈产生吸合时间差实现电动机M星 三角降压启动、停止；

所述主回路通过交流接触器KM₄与软启动器RQD连接，软启动器RQD通过交流接触器 KM₅与电动机M连接，软启动器RQD通过控制回路对应的软启动器启动按钮SB₁、软启动 器停止按钮SB₂、软启动器故障复位按钮SB₈实现电动机M软启动、停止及故障复位；同时 主回路通过交流接触器KM₆与变频器AFP连接，变频器AFP通过交流接触器KM₇与电动机 M连接，变频器AFP通过控制回路对应的变频器正转启动按钮SB₃、变频器反转启动按钮SB₄、 变频器停止按钮SB₅、变频器故障复位按钮SB₉实现电动机M变频启动、停止及故障复位(交 流接触器KM₄、KM₅以及交流接触器KM₆、KM₇保证电动机M单一启动，将其他启动方式 隔离开来)。

按上述方案，所述PLC、触摸屏终端MT及扭矩传感器CGQ均与开关电源BC连接。

按上述方案，所述PLC上设置有直接启动继电器K₁、星三角降压启动继电器K₂、停止 继电器K₃、变频启动继电器K₄、软启动继电器K₅，以及按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-1、 触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-1、热继电器FR的保护接点开点、主回路三相断路器QF₁辅助开点QF_1-1的一端、软启动器电源控制开关QF₂辅助开点QF_2-1、变频器电源控制开关QF₃ 辅助开点QF_3-1、开关电源空气开关QF₄辅助开点QF_4-1、三相组合表电源开关QF₅辅助开点 QF_5-1，所述PLC通过485总线与变频器AFP、软启动器RQD通讯连接；

所述控制回路上还设置有用于实现电动机M就地控制或远程控制的远程就地选择旋钮 SA₁，以及用于选择软启动或变频启动的启动方式选择旋钮SA₂，所述远程就地选择旋钮SA₁分别与按钮控制继电器K₇线圈、按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2、触摸屏控制继电器K₈线圈、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2连接；所述启动方式选择旋钮SA₂分别与交流接 触器KM₄线圈、KM₅线圈、KM₆线圈、KM₇线圈连接；

当远程就地选择旋钮SA₁连接至触摸屏控制继电器K₈线圈时即启动远程控制时，控制回 路通过PLC实现电动机M的远程控制，具体为：由触摸屏终端MT发送控制指令给PLC选 择直接启动、星三角降压启动、软启动、变频启动四种启动方式，PLC通过控制直流继电器 器K₁～K₅的吸合(间接控制KM₁～KM₇)和485通讯实现四种启动方式之间的切换。

按上述方案，所述软启动器RQD上设有与控制回路连接的交流继电器K₆、交流继电器 K₉，交流继电器K₆用于实现软启动器RQD旁路切换，交流继电器K₉用于实现软启动器RQD 故障停车；所述变频器AFP上设有与控制回路连接的交流继电器K₁₀，交流继电器K₁₀用于 实现变频器AFP故障停车。

本发明还提供了一种适用于上述方法的电动机多方式启动切换教学和技能培训装置，包 括电动机M、主回路、星三角降压启动回路、软启动器RQD、变频器AFP、控制回路和PLC， 所述星三角降压启动回路由交流接触器KM₁、KM₂、KM₃和时间继电器KT构成；所述主回 路通过星三角降压启动回路的交流接触器KM₁与电动机M连接(实现直接启动)；同时主回 路通过星三角降压启动回路的交流接触器KM₁、KM₂、KM₃与电动机M连接(实现星三角降 压启动)；同时主回路通过交流接触器KM₄与软启动器RQD连接，软启动器RQD通过交流 接触器KM₅与电动机M连接(实现软启动)；同时主回路通过交流接触器KM₆与变频器AFP 连接，变频器AFP通过交流接触器KM₇与电动机M连接(实现变频启动)；所述主回路上还 装设有与电动机M连接的三相组合表ZHB，三相组合表ZHB用于采集电动机M启动过程中 的电压、电流；所述电动机M上增设有扭矩传感器CGQ，扭矩传感器CGQ用于采集电动机 M启动过程中的输出转矩、转速；所述控制回路分别与星三角降压启动回路、软启动器RQD、 变频器AFP连接；所述扭矩传感器CGQ与PLC通讯连接，所述PLC通过485总线与变频器 AFP、软启动器RQD、三相组合表ZHB和触摸屏终端MT通讯连接，扭矩传感器CGQ、PLC、 触摸屏终端MT均与开关电源BC连接。

按上述方案，所述电动机M的主回路三相电源A、B、C分别与主回路三相断路器QF₁的一端子相连，主回路三相断路器QF₁的另一端分别与熔断器FU₁、FU₂、FU₃的一端相连， FU₁、FU₂、FU₃的另一端依次与交流接触器KM₁的辅助接点、热继电器FR、电动机M、交 流接触器KM₂的辅助接点相连；FU₁、FU₂、FU₃的另一端还依次与交流接触器KM₄的辅助 接点连接后再与软启动器RQD的R、S、T端子连接；FU₁、FU₂、FU₃的另一端还依次与交 流接触器KM₆的辅助接点连接后再与变频器AFP的R、S、T端子连接；同时，FU₁、FU₂、 FU₃的另一端还依次与交流接触器KM₃的辅助接点连接后再与交流接触器KM₂的辅助接点相 连；

软启动器电源控制开关QF₂与软启动器RQD的L、N端子连接，软启动器RQD的U、 V、W端子与交流接触器KM₅的辅助接点连接后接入交流接触器KM₁的辅助接点与电动机M 之间的接线端；软启动器RQD的RESET号端子与软启动器故障复位按钮SB₈的一端连接， 软启动器故障复位按钮SB₈的另一端与软启动器RQD的COM号端子相连，软启动器RQD 的RUN号端子与交流继电器K₁₁的辅助开点K_11-2的一端连接，交流继电器K₁₁的辅助开点 K_11-2的另一端与交流继电器K₁₂的辅助开点K_12-2的一端、软启动器RQD的SD号端子相连接， 软启动器RQD的1号端子与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的一端、触摸屏控制继电器 K₈的辅助开点K_8-2的一端相连，按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的另一端与软启动器RQD 的2号端子相连，触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的另一端与软启动器RQD的3号端 子相连；软启动器RQD的4号端子与交流继电器K₉线圈的一端相连，交流继电器K₉线圈的 另一端与软启动器RQD的5号端子相连，软启动器RQD的6号端子与交流继电器K₆线圈 的一端相连，交流继电器K₆线圈的另一端与软启动器RQD的7号端子相连；

变频器电源控制开关QF₃与变频器AFP的L、N端子连接，变频器AFP的U、V、W端 子与交流接触器KM₇的辅助接点连接后接入交流接触器KM₁的辅助接点与电动机M之间的 接线端；变频器AFP的STF号端子与交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-3的一端相连，交流继 电器K₁₃的辅助开点K_13-3的另一端与交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-3的一端、交流继电器 K₁₅的辅助开点K_15-3的一端、变频器AFP的SD号端子相连，交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-3的另一端与变频器AFP的STR号端子相连，交流继电器K₁₅的辅助开点K_15-3的另一端与变 频器AFP的STOP号端子相连，变频器AFP的1号端子与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的一端相连接，按钮控制继电器K₇的辅助开 点K_7-3的另一端与变频器AFP的2号端子相连接，触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的 另一端与变频器AFP的3号端子相连接，变频器AFP的4号端子、5号端子、6号端子分别 与电位器RP的三个引脚连接(电位器RP用于控制变频器AFP的输出频率，实现在变频启 动下调节电动机M转速的功能)；变频器AFP的7号端子与交流继电器K₁₀线圈的一端相连， 交流继电器K₁₀线圈的另一端与变频器AFP的8号端子相连，变频器AFP的COM号端子与 变频器故障复位按钮SB₉的一端相连，变频器故障复位按钮SB₉的另一端与变频器AFP的 RESET端子相连；

开关电源空气开关QF₄与开关电源BC的L、N端子连接；三相组合表电源开关QF₅与 三相组合表ZHB的L、N端子连接；三相组合表ZHB的I_a+端子与互感器C_a的1号端子连接、 I_a-端子与互感器C_a的2号端子连接、I_b+端子与互感器C_b的1号端子连接、I_b-端子与互感器 C_b的2号端子连接、I_c+端子与互感器C_c的1号端子连接、I_c-端子与互感器C_c的2号端子连 接；互感器C_a、C_b、C_c分别串联在交流接触器KM₁的辅助接点与热继电器FR之间的A、B、 C三相接线上(位于电动机M的接线端上侧)；三相组合表ZHB的U_A端子与交流接触器KM₁的1号端子相连接、U_B端子与交流接触器KM₁的2号端子相连接、U_C端子与交流接触器KM₁的3号端子相连接；

熔断器FU₃的另一端还与熔断器FU₄的一端相连，熔断器FU₄的另一端与热保护器FR 的保护接点的一端连接，热保护器FR的保护接点的另一端与系统急停按钮SB₁₀的一端连接， 系统急停按钮SB₁₀的另一端与停止继电器K₃的辅助闭点的一端连接，停止继电器K₃的辅助 闭点的另一端与远程就地选择旋钮SA₁的1、5号端子、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的一端连接、按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的一端；远程就地选择旋钮SA₁的2号端子 与按钮控制继电器K₇线圈的一端连接，远程就地选择旋钮SA₁的6号端子与触摸屏控制继电 器K₈线圈的一端连接；

触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的另一端与直接启动继电器K₁的辅助开点K_1-1的 一端、星三角降压启动继电器K₂的辅助开点K_2-1的一端、变频启动继电器K₄的辅助开点K_4-1的一端、软启动继电器K₅的辅助开点K_5-1的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的 一端连接；

按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的另一端与软启动器启动按钮SB₁的一端、交流继电 器K₁₁的辅助开点K_11-1的一端、软启动器停止按钮SB₂的一端、变频器正转启动按钮SB₃的 一端、交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-1的一端、变频器反转启动按钮SB₄的一端、交流继电 器K₁₄的辅助开点K_14-1的一端、变频器停止按钮SB₅的一端、交流继电器K₁₀的辅助开点K_10-1的一端、直接启动/星三角降压启动停止按钮SB₇的一端、直接启动/星三角降压启动按钮SB₆的一端、交流接触器KM₁的辅助开点KM_1-1的一端、交流继电器K₆的辅助开点K_6-1的一端、 交流继电器K₁₆的辅助闭点K_16-2的一端、时间继电器KT的辅助开点KT_-1的一端、交流接触 器KM₃的辅助开点KM_3-2的一端、启动方式选择旋钮SA₂的1、3、5、7号端子、交流继电 器K₁₇的辅助开点K_17-2的一端、交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-1的一端、交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-1的一端、按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的一端连接；软启动器启动按 钮SB₁的另一端与交流继电器K₁₁的辅助开点K_11-1的另一端、交流继电器K₉的辅助闭点K_9-1的一端连接，交流继电器K₉的辅助闭点K_9-1的另一端与交流继电器K₁₂的辅助闭点K_12-1的 一端连接，交流继电器K₁₂的辅助闭点K_12-1的另一端与交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-2的一端连接，交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-2的另一端与交流继电器K₁₁的线圈一端连接； 软启动器停止按钮SB₂的另一端与交流继电器K₁₂的线圈一端连接，变频器正转启动按钮SB₃的另一端与交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-1的另一端、交流继电器K₁₄的辅助闭点K_14-2的一 端连接，交流继电器K₁₄的辅助闭点K_14-2的另一端与交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-1的一端 连接，交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-1的另一端与交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-2的一端 连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-2的另一端与交流继电器K₁₃的线圈一端连接；变频 器反转启动按钮SB₄的另一端与交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-1的另一端、交流继电器K₁₃的辅助闭点K_13-2的一端连接，交流继电器K₁₃的辅助闭点K_13-2的另一端与交流继电器K₁₅的 辅助闭点K_15-2的一端连接，交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-2的另一端与交流接触器KM₆的 辅助开点KM_6-3的一端连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-3的另一端与交流继电器K₁₄的线圈一端连接；变频器停止按钮SB₅的另一端与交流继电器K₁₀的辅助开点K_10-1的另一端、 交流继电器K₁₅的线圈一端连接；直接启动/星三角降压启动停止按钮SB₇的另一端与交流继 电器K₁₈的线圈一端连接，直接启动/星三角降压启动按钮SB₆的另一端与交流接触器KM₁的辅助开点KM_1-1的另一端、交流继电器K₁₆的辅助开点K_16-1的一端、交流继电器K₁₇的辅 助开点K_17-1的一端连接，交流继电器K₁₇的辅助开点K_17-1的另一端与交流继电器K₁₆的辅助 开点K_16-1的另一端、交流继电器K₁₈的辅助闭点K_18-1的一端、交流继电器K₆的辅助开点K_6-1的另一端、直接启动继电器K₁的辅助开点K_1-1的另一端、交流接触器KM₃的辅助闭点KM_3-1的一端连接，交流继电器K₁₈的辅助闭点K_18-1的另一端与交流接触器KM₁的线圈的一端连接， 交流接触器KM₃的辅助闭点KM_3-1的另一端与交流接触器KM₂的线圈的一端、时间继电器 KT的线圈的一端连接；交流继电器K₁₆的辅助闭点K_16-2的另一端与交流接触器KM₂的辅助 闭点KM_2-1的一端、星三角降压启动继电器K₂的辅助开点K_2-1的另一端、交流接触器KM₃的线圈的一端连接，交流接触器KM₂的辅助闭点KM_2-1的另一端与时间继电器KT的辅助开 点KT_-1的另一端、交流接触器KM₃的辅助开点KM_3-2的另一端连接；变频启动继电器K₄的 辅助开点K_4-1的另一端与交流接触器KM₄的线圈的一端、交流接触器KM₅的线圈的一端、 启动方式选择旋钮SA₂的2号端子连接，启动方式选择旋钮SA₂的4号端子与交流继电器K₁₆的线圈的一端连接，启动方式选择旋钮SA₂的6号端子与交流继电器K₁₇的线圈的一端连接， 启动方式选择旋钮SA₂的8号端子与软启动继电器K₅的辅助开点K_5-1的另一端、交流接触器 KM₆的线圈的一端、交流接触器KM₇的线圈的一端连接，交流继电器K₁₇的辅助开点K_17-2 的另一端与直接启动指示灯L₁的一端连接，交流继电器K₁₆的辅助开点K_16-3的另一端与星三 角降压启动指示灯L₂的一端连接，交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-1的另一端与软启动指示 灯L₃的一端连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-1的另一端与软启动指示灯L₄的一端连 接，按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的另一端与就地控制指示灯L₅的一端连接，触摸屏 控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的另一端与远程控制指示灯L₆的一端连接；

所述按钮控制继电器K₇线圈的另一端、触摸屏控制继电器K₈线圈的另一端、交流继电 器K₁₁线圈的另一端、交流继电器K₁₂线圈的另一端、交流继电器K₁₃线圈的另一端、交流继 电器K₁₄线圈的另一端、交流继电器K₁₅线圈的另一端、交流继电器K₁₈线圈的另一端、交流 接触器KM₁线圈的另一端、交流接触器KM₂线圈的另一端、时间继电器KT线圈的另一端、 交流接触器KM₃线圈的另一端、交流接触器KM₄线圈的另一端、交流接触器KM₅线圈的另 一端、交流继电器K₁₆线圈的另一端、交流继电器K₁₇线圈的另一端、交流接触器KM₆线圈 的另一端、交流接触器KM₇线圈的另一端、直接启动指示灯L₁的另一端、星三角降压启动 指示灯L₂的另一端、软启动指示灯L₃的另一端、变频启动指示灯L₄的另一端、就地控制指 示灯L₅的另一端、远程控制指示灯L₆的另一端连接并均接入主回路的N线端；

所述扭矩传感器CGQ设置在电动机M上，扭矩传感器CGQ的1号端子与PLC的1号 端子连接，扭矩传感器CGQ的2号端子与PLC的2号端子连接，扭矩传感器CGQ的3号端 子与PLC的3号端子连接，扭矩传感器CGQ的4号端子与PLC的4号端子连接，扭矩传感 器CGQ的24V+与开关电源BC的24V+端子相连，扭矩传感器CGQ的24V-与开关电源BC 的24V-端子相连；

PLC的COM1端与直接启动继电器K₁、星三角降压启动继电器K₂、停止继电器K₃、变 频启动继电器K₄、软启动继电器K₅的一端相连，直接启动继电器K₁的另一端与PLC的Y₁号端子相连，星三角降压启动继电器K₂的另一端与PLC的Y₂号端子相连，停止继电器K₃的另一端与PLC的Y₃号端子相连，变频启动继电器K₄的另一端与PLC的Y₄号端子相连， 软启动继电器K₅的另一端与PLC的Y₅号端子相连；PLC的COM2端与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-1的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-1的一端、热继电器FR的保护 接点开点的一端、主回路三相断路器QF₁辅助开点QF_1-1的一端、软启动器电源控制开关QF₂辅助开点QF_2-1的一端、变频器电源控制开关QF₃辅助开点QF_3-1的一端、开关电源空气开关 QF₄辅助开点QF_4-1的一端、三相组合表电源开关QF₅辅助开点QF_5-1的一端连接；按钮控制 继电器K₇的辅助开点K_7-1的另一端与PLC的X₁号端子相连，触摸屏控制继电器K₈的辅助 开点K_8-1的另一端与PLC的X₂号端子相连，热继电器FR的保护接点开点的另一端与PLC 的X₃号端子相连，主回路三相断路器QF₁辅助开点QF_1-1的另一端与PLC的X₄号端子相连， 软启动器电源控制开关QF₂辅助开点QF_2-1的另一端与PLC的X₅号端子相连，变频器电源控 制开关QF₃辅助开点QF_3-1的另一端与PLC的X₆号端子相连，开关电源空气开关QF₄辅助开 点QF_4-1的另一端与PLC的X₇号端子相连，三相组合表电源开关QF₅辅助开点QF_5-1的另一 端与PLC的X₈号端子相连；PLC的CH₁通道的485+端子与软启动器RQD的485+端子相连， PLC的CH₁通道的485-端子与软启动器RQD的485-端子相连；PLC的CH₂通道的485+端子 与变频器AFP的485+端子相连，PLC的CH₂通道的485-端子与变频器AFP的485-端子相连； PLC的CH₃通道的485+端子与三相组合表ZHB的485+端子相连，PLC的CH₃通道的485- 端子与三相组合表ZHB的485-端子相连；PLC的CH₄通道的485+端子与触摸屏终端MT的 485+端子相连，PLC的CH₄通道的485-端子与触摸屏终端MT的485-端子相连；PLC的24V+ 端子连接到开关电源BC的24V+端子、触摸屏终端的24V+端子上，PLC的24V-端子连接到 开关电源BC的24V-端子、触摸屏终端的24V-端子上。

本发明的工作原理：控制回路实现电动机启动方式选择和控制启停、故障报警和故障复 位等功能，控制回路还能够藉由PLC实现电动机的远程控制；PLC与触摸屏终端、变频器、 软启动器间采用485总线直接通讯连接，使培训方法不局限于按钮操作，培训人员还可通过 触摸屏终端对电动机电压、电流、输出转矩、转速、变频器和软启动器的运行状态进行监测 和控制。通过PLC、继电器、交流接触器、软启动器、变频器等技术，将电动机直接启动、 星三角降压启动、软启动、变频启动等四种启动模式及装置进行有效的整合，利用传感器技 术对电动机启动运行过程中的电压、电流、输出转矩、转速四个参量进行实时监测，由触摸 屏终端进行显示，通过此装置实现操作人员对电动机各种启动装置的教学和技能培训。

本发明与现有技术相比，具有以下主要优点：

1、培训环境真实，教学和培训内容全部采用真实元器件组成的系统而非模拟软件进行， 能真实反映电动机实际启动运行状况，让学员在真实的环境中学习和理解各种启动装置的工 作原理，能更方便的接触和使用到各种启动装置；

2、培训内容广，将现有的实训装置功能集中到一起来完成，培训人员可对直接启动、星 三角降压启动、软启动、变频启动四种启动方式进行了解；

3、更加直观、对比性强，对电动机运行参数变化进行实时监控，将电动机启动运行过程 中电压、电流、输出转矩、转速四个参量的变化曲线通过触摸屏终端体现出来，使其变化过 程更加直观，加强培训人员对四种启动装置的异同和同一种启动装置间的不同的启动和停车 方式进行比对，了解其应用环境和场合。

附图说明

图1为本发明实施例电动机多方式启动切换教学和技能培训装置原理框图；

图2为本发明实施例电动机多方式启动切换教学和技能培训装置的电路图；

图2中，KT—时间继电器；ZHB—三相组合表；M—电动机；CGQ—扭矩传感器；AFP— 变频器；RQD—软启动器；RP—电位器；BC—开关电源；MT—触摸屏终端；FR—热继电器； PLC—逻辑控制编程器；K₁—直接启动继电器；K₂—星三角降压启动继电器；K₃—停止继电 器；K₄—变频启动继电器；K₅—软启动继电器；K₆—交流继电器；K₇—按钮控制继电器；K₈— 触摸屏控制继电器；K₉～K₁₈—交流继电器；KM₁～KM₇—交流接触器；C_a、C_b、C_c—互感器； FU₁、FU₂、FU₃、FU₄—熔断器；SA₁—远程就地选择旋钮；SA₂—启动方式选择旋钮；SB₁— 软启动器启动按钮；SB₂—软启动器停止按钮；SB₃—变频器正转启动按钮；SB₄—变频器反 转启动按钮；SB₅—变频器停止按钮；SB₆—直接启动/星三角降压启动按钮；SB₇—直接启动/ 星三角降压启动停止按钮；SB₈—软启动器故障复位按钮；SB₉—变频器故障复位按钮；SB₁₀— 系统急停按钮；QF₁—主回路三相断路器；QF₂—软启动器电源控制开关；QF₃—变频器电源 控制开关；QF₄—开关电源空气开关；QF₅—三相组合表电源开关；L₁—直接启动指示灯；L₂— 星三角降压启动指示灯；L₃—软启动指示灯；L₄—变频启动指示灯；L₅—就地控制指示灯； L₆—远程控制指示灯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。

参照图1所示的本发明实施例的电动机多方式启动切换教学和技能培训装置原理框图， 培训人员由触摸屏终端MT输入指令给PLC，由PLC依据指令对直接启动、星三角降压启动、 软启动、变频启动四种启动方式进行选择，电动机M依据相应所选择的启动方式启动并将启 动运行期间的电压、电流、转速、转矩四个参数变化信息反馈给三相组合表ZHB和扭矩传感 器CGQ，PLC对三相组合表ZHB和扭矩传感器CGQ的信息进行采集，在将其进行处理后送 回触摸屏终端MT显示，培训人员可在触摸屏终端MT上直观的观察四种启动方式的特点， 理解各种启动方式的应用场合和环境。同时该装置还可模拟现场实际操作旋钮SA₁～SA₂与控 制按钮SB₁～SB₁₀控制或者是利用触摸屏终端与PLC通讯进行控制。触摸屏终端MT上还设 置有可与后台计算机连接的USB接口，后台计算机通过USB接口接收试验设置参数。

参照图2所示的本发明的一个较佳实施例的电动机多方式启动切换教学和技能培训装置 的电路图，所述电动机M的主回路三相电源A、B、C分别与主回路三相断路器QF₁的一端 子相连，主回路三相断路器QF₁的另一端分别与熔断器FU₁、FU₂、FU₃的一端相连，FU₁、 FU₂、FU₃的另一端依次与交流接触器KM₁的辅助接点、热继电器FR、电动机M、交流接触 器KM₂的辅助接点相连；FU₁、FU₂、FU₃的另一端还依次与交流接触器KM₄的辅助接点连 接后再与软启动器RQD的R、S、T端子连接；FU₁、FU₂、FU₃的另一端还依次与交流接触 器KM₆的辅助接点连接后再与变频器AFP的R、S、T端子连接；同时，FU₁、FU₂、FU₃的 另一端还依次与交流接触器KM₃的辅助接点连接后再与交流接触器KM₂的辅助接点相连；

软启动器电源控制开关QF₂与软启动器RQD的L、N端子连接，软启动器RQD的U、 V、W端子与交流接触器KM₅的辅助接点连接后接入交流接触器KM₁的辅助接点与电动机M 之间的接线端；软启动器RQD的RESET号端子与软启动器故障复位按钮SB₈的一端连接， 软启动器故障复位按钮SB₈的另一端与软启动器RQD的COM号端子相连，软启动器RQD 的RUN号端子与交流继电器K₁₁的辅助开点K_11-2的一端连接，交流继电器K₁₁的辅助开点 K_11-2的另一端与交流继电器K₁₂的辅助开点K_12-2的一端、软启动器RQD的SD号端子相连接， 软启动器RQD的1号端子与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的一端、触摸屏控制继电器 K₈的辅助开点K_8-2的一端相连，按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的另一端与软启动器RQD 的2号端子相连，触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的另一端与软启动器RQD的3号端 子相连；软启动器RQD的4号端子与交流继电器K₉线圈的一端相连，交流继电器K₉线圈的 另一端与软启动器RQD的5号端子相连，软启动器RQD的6号端子与交流继电器K₆线圈 的一端相连，交流继电器K₆线圈的另一端与软启动器RQD的7号端子相连；

变频器电源控制开关QF₃与变频器AFP的L、N端子连接，变频器AFP的U、V、W端 子与交流接触器KM₇的辅助接点连接后接入交流接触器KM₁的辅助接点与电动机M之间的 接线端；变频器AFP的STF号端子与交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-3的一端相连，交流继 电器K₁₃的辅助开点K_13-3的另一端与交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-3的一端、交流继电器 K₁₅的辅助开点K_15-3的一端、变频器AFP的SD号端子相连，交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-3的另一端与变频器AFP的STR号端子相连，交流继电器K₁₅的辅助开点K_15-3的另一端与变 频器AFP的STOP号端子相连，变频器AFP的1号端子与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的一端相连接，按钮控制继电器K₇的辅助开 点K_7-3的另一端与变频器AFP的2号端子相连接，触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的 另一端与变频器AFP的3号端子相连接，变频器AFP的4号端子、5号端子、6号端子分别 与电位器RP的三个引脚连接；变频器AFP的7号端子与交流继电器K₁₀线圈的一端相连， 交流继电器K₁₀线圈的另一端与变频器AFP的8号端子相连，变频器AFP的COM号端子与 变频器故障复位按钮SB₉的一端相连，变频器故障复位按钮SB₉的另一端与变频器AFP的 RESET端子相连；

开关电源空气开关QF₄与开关电源BC的L、N端子连接；三相组合表电源开关QF₅与 三相组合表ZHB的L、N端子连接；三相组合表ZHB的I_a+端子与互感器C_a的1号端子连接、 I_a-端子与互感器C_a的2号端子连接、I_b+端子与互感器C_b的1号端子连接、I_b-端子与互感器 C_b的2号端子连接、I_c+端子与互感器C_c的1号端子连接、I_c-端子与互感器C_c的2号端子连 接；互感器C_a、C_b、C_c分别串联在交流接触器KM₁的辅助接点与热继电器FR之间的A、B、 C三相接线上(位于电动机M的接线端上侧)；三相组合表ZHB的U_A端子与交流接触器KM₁的1号端子相连接、U_B端子与交流接触器KM₁的2号端子相连接、U_C端子与交流接触器KM₁的3号端子相连接；

熔断器FU₃的另一端还与熔断器FU₄的一端相连，熔断器FU₄的另一端与热保护器FR 的保护接点的一端连接，热保护器FR的保护接点的另一端与系统急停按钮SB₁₀的一端连接， 系统急停按钮SB₁₀的另一端与停止继电器K₃的辅助闭点的一端连接，停止继电器K₃的辅助 闭点的另一端与远程就地选择旋钮SA₁的1、5号端子、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的一端连接、按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的一端；远程就地选择旋钮SA₁的2号端子 与按钮控制继电器K₇线圈的一端连接，远程就地选择旋钮SA₁的6号端子与触摸屏控制继电 器K₈线圈的一端连接；

触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-2的另一端与直接启动继电器K₁的辅助开点K_1-1的 一端、星三角降压启动继电器K₂的辅助开点K_2-1的一端、变频启动继电器K₄的辅助开点K_4-1的一端、软启动继电器K₅的辅助开点K_5-1的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的 一端连接；

按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-2的另一端与软启动器启动按钮SB₁的一端、交流继电 器K₁₁的辅助开点K_11-1的一端、软启动器停止按钮SB₂的一端、变频器正转启动按钮SB₃的 一端、交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-1的一端、变频器反转启动按钮SB₄的一端、交流继电 器K₁₄的辅助开点K_14-1的一端、变频器停止按钮SB₅的一端、交流继电器K₁₀的辅助开点K_10-1的一端、直接启动/星三角降压启动停止按钮SB₇的一端、直接启动/星三角降压启动按钮SB₆的一端、交流接触器KM₁的辅助开点KM_1-1的一端、交流继电器K₆的辅助开点K_6-1的一端、 交流继电器K₁₆的辅助闭点K_16-2的一端、时间继电器KT的辅助开点KT_-1的一端、交流接触 器KM₃的辅助开点KM_3-2的一端、启动方式选择旋钮SA₂的1、3、5、7号端子、交流继电 器K₁₇的辅助开点K_17-2的一端、交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-1的一端、交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-1的一端、按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的一端连接；软启动器启动按 钮SB₁的另一端与交流继电器K₁₁的辅助开点K_11-1的另一端、交流继电器K₉的辅助闭点K_9-1的一端连接，交流继电器K₉的辅助闭点K_9-1的另一端与交流继电器K₁₂的辅助闭点K_12-1的 一端连接，交流继电器K₁₂的辅助闭点K_12-1的另一端与交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-2的一端连接，交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-2的另一端与交流继电器K₁₁的线圈一端连接； 软启动器停止按钮SB₂的另一端与交流继电器K₁₂的线圈一端连接，变频器正转启动按钮SB₃的另一端与交流继电器K₁₃的辅助开点K_13-1的另一端、交流继电器K₁₄的辅助闭点K_14-2的一 端连接，交流继电器K₁₄的辅助闭点K_14-2的另一端与交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-1的一端 连接，交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-1的另一端与交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-2的一端 连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-2的另一端与交流继电器K₁₃的线圈一端连接；变频 器反转启动按钮SB₄的另一端与交流继电器K₁₄的辅助开点K_14-1的另一端、交流继电器K₁₃的辅助闭点K_13-2的一端连接，交流继电器K₁₃的辅助闭点K_13-2的另一端与交流继电器K₁₅的 辅助闭点K_15-2的一端连接，交流继电器K₁₅的辅助闭点K_15-2的另一端与交流接触器KM₆的 辅助开点KM_6-3的一端连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-3的另一端与交流继电器K₁₄的线圈一端连接；变频器停止按钮SB₅的另一端与交流继电器K₁₀的辅助开点K_10-1的另一端、 交流继电器K₁₅的线圈一端连接；直接启动/星三角降压启动停止按钮SB₇的另一端与交流继 电器K₁₈的线圈一端连接，直接启动/星三角降压启动按钮SB₆的另一端与交流接触器KM₁的辅助开点KM_1-1的另一端、交流继电器K₁₆的辅助开点K_16-1的一端、交流继电器K₁₇的辅 助开点K_17-1的一端连接，交流继电器K₁₇的辅助开点K_17-1的另一端与交流继电器K₁₆的辅助 开点K_16-1的另一端、交流继电器K₁₈的辅助闭点K_18-1的一端、交流继电器K₆的辅助开点K_6-1的另一端、直接启动继电器K₁的辅助开点K_1-1的另一端、交流接触器KM₃的辅助闭点KM_3-1的一端连接，交流继电器K₁₈的辅助闭点K_18-1的另一端与交流接触器KM₁的线圈的一端连接， 交流接触器KM₃的辅助闭点KM_3-1的另一端与交流接触器KM₂的线圈的一端、时间继电器 KT的线圈的一端连接；交流继电器K₁₆的辅助闭点K_16-2的另一端与交流接触器KM₂的辅助 闭点KM_2-1的一端、星三角降压启动继电器K₂的辅助开点K_2-1的另一端、交流接触器KM₃的线圈的一端连接，交流接触器KM₂的辅助闭点KM_2-1的另一端与时间继电器KT的辅助开 点KT_-1的另一端、交流接触器KM₃的辅助开点KM_3-2的另一端连接；变频启动继电器K₄的 辅助开点K_4-1的另一端与交流接触器KM₄的线圈的一端、交流接触器KM₅的线圈的一端、 启动方式选择旋钮SA₂的2号端子连接，启动方式选择旋钮SA₂的4号端子与交流继电器K₁₆的线圈的一端连接，启动方式选择旋钮SA₂的6号端子与交流继电器K₁₇的线圈的一端连接， 启动方式选择旋钮SA₂的8号端子与软启动继电器K₅的辅助开点K_5-1的另一端、交流接触器 KM₆的线圈的一端、交流接触器KM₇的线圈的一端连接，交流继电器K₁₇的辅助开点K_17-2的另一端与直接启动指示灯L₁的一端连接，交流继电器K₁₆的辅助开点K_16-3的另一端与星三 角降压启动指示灯L₂的一端连接，交流接触器KM₄的辅助开点KM_4-1的另一端与软启动指示 灯L₃的一端连接，交流接触器KM₆的辅助开点KM_6-1的另一端与软启动指示灯L₄的一端连 接，按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-3的另一端与就地控制指示灯L₅的一端连接，触摸屏 控制继电器K₈的辅助开点K_8-3的另一端与远程控制指示灯L₆的一端连接；

所述按钮控制继电器K₇线圈的另一端、触摸屏控制继电器K₈线圈的另一端、交流继电 器K₁₁线圈的另一端、交流继电器K₁₂线圈的另一端、交流继电器K₁₃线圈的另一端、交流继 电器K₁₄线圈的另一端、交流继电器K₁₅线圈的另一端、交流继电器K₁₈线圈的另一端、交流 接触器KM₁线圈的另一端、交流接触器KM₂线圈的另一端、时间继电器KT线圈的另一端、 交流接触器KM₃线圈的另一端、交流接触器KM₄线圈的另一端、交流接触器KM₅线圈的另 一端、交流继电器K₁₆线圈的另一端、交流继电器K₁₇线圈的另一端、交流接触器KM₆线圈 的另一端、交流接触器KM₇线圈的另一端、直接启动指示灯L₁的另一端、星三角降压启动 指示灯L₂的另一端、软启动指示灯L₃的另一端、变频启动指示灯L₄的另一端、就地控制指 示灯L₅的另一端、远程控制指示灯L₆的另一端连接并均接入主回路的N线端；

所述扭矩传感器CGQ设置在电动机M上，扭矩传感器CGQ的1号端子与PLC的1号 端子连接，扭矩传感器CGQ的2号端子与PLC的2号端子连接，扭矩传感器CGQ的3号端 子与PLC的3号端子连接，扭矩传感器CGQ的4号端子与PLC的4号端子连接，扭矩传感 器CGQ的24V+与开关电源BC的24V+端子相连，扭矩传感器CGQ的24V-与开关电源BC 的24V-端子相连；

PLC的COM1端与直接启动继电器K₁、星三角降压启动继电器K₂、停止继电器K₃、变 频启动继电器K₄、软启动继电器K₅的一端相连，直接启动继电器K₁的另一端与PLC的Y₁号端子相连，星三角降压启动继电器K₂的另一端与PLC的Y₂号端子相连，停止继电器K₃的另一端与PLC的Y₃号端子相连，变频启动继电器K₄的另一端与PLC的Y₄号端子相连， 软启动继电器K₅的另一端与PLC的Y₅号端子相连；PLC的COM2端与按钮控制继电器K₇的辅助开点K_7-1的一端、触摸屏控制继电器K₈的辅助开点K_8-1的一端、热继电器FR的保护 接点开点的一端、主回路三相断路器QF₁辅助开点QF_1-1的一端、软启动器电源控制开关QF₂辅助开点QF_2-1的一端、变频器电源控制开关QF₃辅助开点QF_3-1的一端、开关电源空气开关 QF₄辅助开点QF_4-1的一端、三相组合表电源开关QF₅辅助开点QF_5-1的一端连接；按钮控制 继电器K₇的辅助开点K_7-1的另一端与PLC的X₁号端子相连，触摸屏控制继电器K₈的辅助 开点K_8-1的另一端与PLC的X₂号端子相连，热继电器FR的保护接点开点的另一端与PLC 的X₃号端子相连，主回路三相断路器QF₁辅助开点QF_1-1的另一端与PLC的X₄号端子相连， 软启动器电源控制开关QF₂辅助开点QF_2-1的另一端与PLC的X₅号端子相连，变频器电源控 制开关QF₃辅助开点QF_3-1的另一端与PLC的X₆号端子相连，开关电源空气开关QF₄辅助开 点QF_4-1的另一端与PLC的X₇号端子相连，三相组合表电源开关QF₅辅助开点QF_5-1的另一 端与PLC的X₈号端子相连；PLC的CH₁通道的485+端子与软启动器RQD的485+端子相连， PLC的CH₁通道的485-端子与软启动器RQD的485-端子相连；PLC的CH₂通道的485+端子 与变频器AFP的485+端子相连，PLC的CH₂通道的485-端子与变频器AFP的485-端子相连； PLC的CH₃通道的485+端子与三相组合表ZHB的485+端子相连，PLC的CH₃通道的485- 端子与三相组合表ZHB的485-端子相连；PLC的CH₄通道的485+端子与触摸屏终端MT的 485+端子相连，PLC的CH₄通道的485-端子与触摸屏终端MT的485-端子相连；PLC的24V+ 端子连接到开关电源BC的24V+端子、触摸屏终端的24V+端子上，PLC的24V-端子连接到 开关电源BC的24V-端子、触摸屏终端的24V-端子上。

在图2中，SB₁～SB₉为A16-11SY型复位按钮，SB₁₀为A16-11SY型急停按钮，FU₁～FU₄为3X10型熔断器，L₁～L₆为AD16-22DS/31型指示灯，KM₁～KM₇为CJ20J-40A型交流接触 器，ZHB为PZ48-AI3型三相组合表，M为H180-355型测试电动机，BC为D-30型开关电源， MT为MT6070iH型触摸屏，K₁～K₅为LY4N-JDC24型24V直流继电器，K₆～K₁₈为LL2F型 交流继电器，RQD为MSCC10-3-B2型软启动器，AFP为PTI-G4T0110型变频器，CGQ为 0300型扭矩传感器，KT为ZYS3A型时间继电器。

根据图2连接好电气线路，合闸开关电源空气开关QF₄、主回路三相断路器QF₁，进行 以下步骤：将旋钮达到远程控制，由触摸屏终端MT发送控制指令给PLC选择直接启动、星 三角降压启动、软启动、变频启动四种启动模式，PLC通过控制交流接触器KM₁～KM₇的吸 合实现几种启动装置之间的切换。参数的给定、数据监测均由PLC进行数据处理并发送给相 关装置，电动机启动运行的同时，可自动绘制电压、电流、输出转矩、转速四个参量的变化 曲线。

另外，该装置还可由控制回路的直接启动/星三角降压启动按钮SB₆、直接启动/星三角降 压启动停止按钮SB₇、软启动器启动按钮SB₁、软启动器停止按钮SB₂、软启动器故障复位按 钮SB₈等直接控制，并可将PLC与触摸屏终端连接，通过USB接口接收试验设置参数。

所述触摸屏终端MT和系统急停按钮SB₁₀装设在整个装置的电控柜面板上，触摸屏终端 MT和PLC进行通讯，培训人员可由触摸屏终端MT完成对电动机运行状态的显示、参数给 定、多种启动运行方式之间切换和选择等功能。

所述控制方式有三种：a、按钮加旋钮控制；b、触摸屏终端上直接控制；c、计算机与 PLC进行通讯控制。参数给定值有三种形式：a、在触摸屏终端上设定给定值传递给PLC；b、 在变频器、软启动器控制面板上直接给定；c、装置留有子程序入口，培训人员可自由装入编 写程序进行给定。

如上所述，根据本发明的操作方法，电动机的运行过程参数变化能够真实的反映在触摸 屏上，从而能够使培训学员对四种启动装置的异同和同一种启动装置间的不同的启动和停车 方式进行比对，了解其应用环境和场合。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的 限制，附图2中电路图仅做参考，以实际控制线路为准调整。本领域的普通技术人员对本发 明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。