毕业设计（论文）PLC建筑工地皮带运输机电气控制设计

1、建筑工地皮带运输机电气控制设计作 者 姓 名 专 业 自动化 指导教师姓名 专业技术职务 讲 师 目 录摘 要1第一章 绪论11.1 课题研究背景11.2 本文主要工作1第二章 系统要求分析12.1 传统控制现状12.2 控制要求22.3 控制要求分析3第三章 plc应用技术简介33.1 plc概述33.2 plc发展历程43.3 plc基本结构53.4 plc工作原理83.5 plc内部运作方式9第四章 系统设计与实现104.1 硬件系统设计104.2 软件系统设计144.3 仿真与调试17第五章 设计总结20参考文献21致 谢22摘 要皮带传送机被广泛应用在港口电厂等生产线，在生产中发挥着

2、越来越重要的作用。本次设计的皮带传送机急于改善常规生产中出现的种种状况，通过改进设计将生产要求的安全、可靠、稳定等技术指标进一步提高。皮带传输机核心部分的控制线路设计尤为重要，对实现皮带运输机的启动调速反转和制动等进行性能控制；实现对拖动系统的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。在完成设计的过程中一直立足于：设计简单、设计安装调整维修方便、价格低廉、运行可靠。为完善设计和提高设计效率，除了建立必要的数据符号标准元件库外，另采用了cad、plc等相关分析和计算软件。对控制线路电动机的设计和选择上，通过反复比较和讨论以求获得最优方案。高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规

3、模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从plc的机外电路来说，使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已经减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。关键词：传送带 plc 故障诊断控制 可编程控制器 控制abstractbelt conveyor is widely used in port and power plant gene

4、rating line, in the production plays an increasingly import role. this belt conveyor design based on the improvement in the conventional production in the various conditions by improving the design requirements of the production will be safe、reliable、stabilityand technical indicators have improved f

5、urther. core part of the belt conveyor control circuit design is particularly important for achieving the belt conveyor, the start of speed braking and reverse control,etc.performance: to achieve the protection of drive system;meet production process requirements; production process automation.to co

6、mplete the design process has been based on: simple design、design installation、adjustment and maintenance convenience、low prices、reliable operation.for the perfect design and improving the design efficiency,in addition to the establishment of the necessary data symbols,the standard component library

7、,another by the cad、 plcand other related analysis and calculation software ,control lines,motor design and selection,and through repeated comparisons to be discussed optimal programme. the redundant reliability is the electricity control device essential performance.plc because uses the modern larg

8、e scale integrated circuit has adopted the advanced antijamming technology, had the very high reliability.machine the external circuit said from plc that ,uses the plc constitution control system,compares with the same level scale relay system ,the electrical wiring and the switch contract reduced t

9、o several hundred even several 1/1000，the breakdown also greatly reduces, in addition,plc has the hardware breakdown self-examination function ,appears when the breakdown may promptly send out the warning information. in the application software,the application also may enroll the periphery componen

10、t the breakdown from the diagnostic program,causes in the system also obtains the breakdown besides the plc electric circuit and equipment from the diagnosis protection.key words：belt conveyor ; plc control system; fault diagnostic control; control. 第一章 绪论1.1 课题研究背景皮带传输机是一种连续、快速、高效的物料传输设备,广泛使用于煤炭、电力

11、、建材、化工、机械、轻工业等行业的物料传输系统。一般皮带传输机的电气控制系统采用硬接线方式的继电器控制系统,设备故障率高、可靠性低、体积大、维修和改造不方便。本文在对传统供料控制系统进行了认真的分析与研究后,结合相关理论和技术，制定出一套由plc为控制核心的皮带传输供料控制系统。为了实现供料系统的稳定运行，处理诸如皮带跑偏、打滑及撕裂等问题，在主电路中用传感器检测故障信号，软件中调用相应传感器检测到的故障信号处理子程序并执行处理。 在plc中应用子程序的方式，不仅便于实现多种运行方式，而且大大提高了程序的可维护性和可靠性。经过实验室供料控制系统的仿真，表明了该供料控制系统运行的正确性和实用性。

12、1.2 本文主要工作针对如上所述的研究方向，本课题的主要任务是深入理解皮带传送系统工作过程，设计出基于plc控制的传送系统。设计中的主要问题是如何把了解的电气控制技术、plc应用技术和电气系统设计应用到实际需求当中去及设计的系统的可靠性、安全性、实用性和经济性。本设计的开发基于西门子s7-200 plc，利用plc编程技术实现对电机的启动、停止控制。首先，确定要解决的问题是弄清楚系统需求。其次，是通过分析传送带具体工作过程，确定控制流程。再次，根据控制流程设计电气接线。最后，编写plc程序实现控制要求。第二章 系统要求分析2.1 传统控制现状传统的建筑工地供料控制系统是一种基于继电接触器人工手

13、动方式的半自动化系统。现场环境十分恶劣，对设备损伤较大，使得设备会经常出现一些故障，例如有皮带跑偏、打滑及撕裂等等。供料系统由于处在一个电网中，设备不能同时启动，必须有次序的启动和停止。如果供料系统在运行过程中某单体设备出现故障，则该设备及应按照顺序停止的设备同时停止，并给出故障指示信号供工人们能够准确的找出故障位置并排除故障，以减少供料系统设备维修时间。传统的控制系统已无法满足需要，因此需要对传统的建筑供料系统进行改造。当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂建立全自动化的供料系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中、繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立控制网络

14、将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，不仅保证了控制的时实性，可靠性，同时便于未来厂级或车间级的管理。传统供料系统具有以下特点(1) 任务重。为了保证工业用料，供料系统必须始终处于运行状态。(2) 运行环境差、劳动强度大。由于各种因素造成供料系统运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。(3) 一次起动设备多，安全联锁要求高。同时起动的设备可高达4台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。因此，生产中应用自动化已经成为必然要求，其投入产出比显著，且逐渐成为工业现代化的标志。2.2 控制要求某建筑工地采用皮带运输机运送沙料，其工作示意图如图2-1所示。图2-1 工作示意图(

15、1) 起动时，顺序为3# 、2# 、1#电动机，并要有一定的时间间隔，以免沙料在皮带上堆积，造成后面的皮带重载起动。(2) 电动机的停车顺序为1#、2#、3 #，且应有一定的时间间隔，以保证停车后皮带上不残存沙料。(3) 无论哪台电动机过载，所有电动机必须按顺序停车，以免造成沙料堆。(4) 线路应有失压、过载、短路等保护环节。2.3 控制要求分析从控制要求中，可以看出电动机分为正常启动、正常停止和故障停止三种控制情况。正常启动由初始脉冲作为起始步转化条件，根据正常启动电磁阀与电动机的启动顺序dtm1m2m3来划分步，正常停止由停止按钮动作与电动机的停止顺序划分步。第三章 plc应用技术简介3.

16、1 plc概述可编程控制器plc是一种以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电接触器控制系统与计算机结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点。因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍的应用。plc的生产厂家和产品型号很多，但是基本原理相同，特别是梯形图(ld)和顺序功能图(sfc)程序设计方法，对所有的plc都是一样的。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或者模拟式的输入、输出接口，控制各种类型

17、的机械或者生产过程。plc是微机技术与传统的的继电器控制计数相结合的产物，它克服了使用继电器、接触器控制系统中因机械触点多、接线复杂、故障率高、可靠性低、维修复杂、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器。在不改变系统硬件接线的情况下，通过改变程序的设置，即可改变被控对象的运行时的优点，又照顾现场电气操作人员和维修人员的习惯，特别是plc的程序编程，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，形象、直观、方便易学，安装调试与检测也很方便。用户在购买到所需的plc后只需按照说明书的提示，做少量的接线和简易的用户编程编制工作，就可以灵活方便的将plc

18、应用于生产实践。plc的这些优点不但大大提高了控制系统的灵活性，特别对那些需要经常改变生产工艺的自动流水线有着重大的意义，使它的运行更加安全、方便、准确、快捷。目前plc已经渗透到生活的各个方面，尤其是自动化控制。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制功能上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、唯一等各式各样的控制场合。从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车轻工业等领域的应用

19、都得到了长足的发展，3.2 plc发展历程可编程序控制器的英文为programmable controller，在二十实际七十至八十年代一直简称为pc。由于90年代，个人计算机发展起来，也简称为pc；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国ab 公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器plc(programmable logic controller)，为了方便，仍简称plc 为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为pcs 可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商提供的已是完整的系统了。1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出

20、了第一台可编程序控制器，满足了通用公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代plc 产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以plc 发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实

21、践中，逐渐形成了plc、dcs 与ipc 三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。在八十年代至九十年代中期,是plc 发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于plc人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分dcs 的市场，并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于ipc的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，ipc 和fcs也挤占了一部分plc 市场，所以近年来plc 增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200 多厂家生产300多品种plc 产品，主要应用在汽车 、粮食加工、化学/制药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。 3.3 plc基本结构可编程控制

22、器由内部cpu、存储器、i/o单元、电源、通信接口、扩展接口、编程设备以及其他部件组成，基本机构图如图3-1所示。图3-1 plc基本结构图(1) 中央处理单元中央处理单元(cpu)一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。cpu通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。与一般计算机一样，cpu是plc的核心，它按plc中系统程序赋予的功能控制plc有条不紊的进行工作。用户程序和数据事先存入存储器中，当plc处于运行方式时，cpu按循环扫描方式执行用户程序。cpu的主要任务是控制用户程序和数据的接收与存储，用扫描的方式通过i/o接口接收现场信号的

23、状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中，诊断plc内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。plc进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。不同型号的plc其cpu芯片是不同的，有采用通用cpu芯片的，有采用厂家设计的专用cpu芯片的。cpu芯片的性能关系到plc处理控制信号的能力与速度，cpu位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。plc的功能随着cpu芯片技术的发展而提高和增强。现在大多数plc都采用32位

24、cpu，所以，即使是小型的plc，其性能也不一定比过去的大中型的plc差。(2) 存储器plc的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由plc生产厂家编写的系统程序，并固化在rom内，用户不能更改。它使plc具有基本功能，能够完成plc设计者规定的各项工作。系统程序的内容主要包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块与系统调用管理程序。用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的plc编程语言编写的应用程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以使ram、eprom或eeprom存储器，其

25、内容可以由用户任意修改或增删。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的on/off状态和数值、数据等。用户存储的大小关系到用户程序容量的大小，是反映plc性能的重要指标之一。plc使用的存储器类型有三种：rom、ram和eeprom。 只读存储器(rom) rom的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，断电后，仍能保存存储的内容。 随机存储器(ram) 该类存储器用来保存plc内部元器件的实时数据。ram是读/写存储器，其中的数据实时改变。ram的工作速度高，价格便宜。它是易失性的存储器，断电后，存储的信息将会丢失。 可电擦除可编程的只读存储器(eeprom) eeprom是非易失性的

26、，兼有rom的非易失性和ram的随机存优点。现在eeprom用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。(3) 输入/输出单元plc的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量。输入/输出接口单元包含两部分：一部分是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。输入单元接收来自用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。外部接口电路将这些信号转换成cpu能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时cpu从输入映像寄存器读取输入信息并结合其他元器件最新的信息，按照用户程序进行计算，并将有关输出的最新计算结果放到输出映像寄存器。输出映像寄

27、存器等寄存器由输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯等被控设备的执行原件。下面简单介绍开关量输入/输出接口电路。 输入接口电路 为防止各种干扰信号和高电压信号进入plc，影响可靠性或造成设备损坏，现场输入接口电路一般由光电耦合电路进行隔离。光电耦合电路的关键器件是光耦合器，一般由发光二极管和光电三极管组成。通常plc的输入类型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信号输入的plc。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由plc自身的电源提。 输出接口电路 输出接口电路通常有三种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管

28、输出型。每种输出电路都采用电气隔离技术，电源都由外部提供，输出电流一般为0.52a，这样的负载容量一般可以直接驱动一个常用的接触器线圈或电磁阀。具体选用哪种输出类型的plc由项目实际需要决定。继电器输出类型的plc最为常用，它的输出接口可使用交流或直流两种电源，起输出信号的通断频率不能太高，晶体管输出类型的plc，其输出接口的通断频率高，适合在运动控制系统中使用；但只能使用直流电源；晶闸管输出类型的plc也适合于对输出接口的通断频率要求较高场合使用，但其电源为交流电源，现在这种plc使用较少。(4) 电源部分plc一般使用220v的交流电源或者24v的直流电源，内部的开关电源为plc的中央处理

29、器、存储器等电路提供5v、12v、24v等直流电源，整体式的小型plc还提供一定容量的直流24v电源，提供外部有源传感器如接近开关使用。plc所采用的开关电源输入电压范围宽、体积小、效率高、抗干扰能力强。电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的plc，通常电源封装到机壳内部；对于模块式plc，则多采用单独的电源模块。（5）扩展接口扩展接口用于将扩展单元或功能模块与基本单元相连，使plc的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要。（6）通信接口为实现“人-机”或“机-机”间的对话，有些plc配有一定的通信接口。plc通过这些通信接口可以与显示设定单元、触摸屏、打印机相连，提供方便的人机交互途径

30、；也可以与其他的plc、计算机以及现场总线网络相连，组成多机系统或者工业网络控制系统。（7）编程设备过去的编程设备一般是编程器，其功能仅限于用户程序读写和调试。读写程序只能使用最不直观的语句表语言，屏幕显示也只有23行，各种信息用一些特定的代码表示，操作繁琐不便。现在plc生产厂家不再提供编程器，取而代之的是给用户配置在pc上运行的基于windows的编程软件。使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译下载到plc，也可以将plc中的程序上传到计算机。程序可以保存和打印，通过网络，还可以实现远程编程参数和程序执行

31、情况，还能进行智能化的故障诊断。（8）其他部件需要时，plc可以配有存储器卡、电池卡等。3.4 plc工作原理扫描技术。当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1) 输入采样阶段 在输入采样阶段，plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲

32、信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(2) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在i/o映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在i/o映象区

33、或系统ram存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即i/o指令则可以直接存取i/o点。即使用i/o指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从i/o模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。(3) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱

34、动相应的外设。这时才是plc的真正输出。3.5 plc内部运作方式虽然plc所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但plc内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上plc执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入cpu 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤：输入状态检查、程式执行、输出状态更新说明如下：步骤一，输入状态检查 plc首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态1或0代表开或关，并将其状态写入内存中对应之位置xn

35、。步骤二，程式执行 将阶梯图程式逐行取入cpu 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，cpu直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端yn。步骤三，输出状态更新 将步骤二中之输出状态更新至plc输出部接点，并且重回步骤一。此三步骤称为plc之扫描周期，而完成所需的时间称为plc之反应时间，plc输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。第四章 系统设计与实现4.1 硬件系统设计4.1.1 电路器件的选型 (一) plc的选型当某一个控制任务

36、决定由plc来完成后，选择plc就成为最重要的事，一方面是选择多大容量的plc，另一方面是选择什么公司的plc及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有i/o点找出来，包括开关量i/o和模拟量i/o以及这些i/o点的性质。i/o点的性质主要是指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是晶闸管型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220v的接触器、电磁阀，又有直流24v的指示灯，则最后选用的plc的输出点数有可能大于实际点数。因为plc的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能用相同种类和等级的电源。所以一旦它们是供交流220

37、v的负载使用，则直流24v的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以，要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220v的指示灯等。一般情况下继电器输出的plc使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲输出，就要使用无触点的晶体管输出的plc了。知道了这些以后，就可以确定选用多少点和i/o是什么类型的plc了。根据对输入/输出量的分析，综合考虑选择simatic s7-200可编程控制器。(二) 皮带运输机的选择za-s-p系列皮带运输机专用节电器，采用最新的集成芯片控制技术，通过监控皮带运输机的运行参数来动态的调整供给电机的电能，使皮带运

38、输机始终在最佳效率状态下工作，为皮带运输机与供电网之间实现“智能化”的能量供给提供一个自动化的平台。当检测到皮带运输机轻载或负载不断变化时，通过功率模块在0.01s调整输入到皮带运输机的有功功率，使皮带运输机的输出功率与实时负载刚好匹配，从而减少皮带运输机的运行电流与电压及铁损、铜损，以达到节能的目的。节电器主要技术参数如下：1电压、频率：ac380v 50hz；2工作环境及温度：-35-55 通风良好，相对湿度0-85%不结露；3软启动时间：0-60s 可调；4绝缘等级：电源、控制回路、外壳之间耐压2.5kv；5有功节电率：20%-52%视皮带运输机负载率及设备运行状况而定；6控制系统：电子

39、控制线路，微处理器mcu控制；7保护系统：过流、过压、缺相保护；8冷却方式：22kw以下自然风冷，以上强制风冷。节电器的适用对象：可广泛应用于任何不需要调节转速的皮带运输机，对处于轻载或负载变化较大状态下运行的皮带运输机有很好的节能效果，可以有效解决“大马拉小车”状态下运行的电机造成的浪费，亦可以用在高性能的交流感应电机的控制系统上，并提供一个极佳的软启动和软停车功效。(三) 热继电器的选择热继电器主要用于电动机的过载保护，因此必须了解电动机的工作环境、起动情况、负载性质、工作制及允许的过载能力。热继电器的正确选择与电动机的工作制密切相关，皮带运输机属于长时间工作或间断长期工作制，可以根据以下

40、来分析选用热继电器：(1) 根据电动机起动时间，选取6in以下具有相应可返回时间的热继电器，热继电器的可返回时间与动作时间有下列关系：t1=(0.5-0.7)t2 (4-1)式中，t1为热继电器在6in下可返回时间；t2为热继电器在6in下动作时间，而t2的值可在热继电器安秒特性上查出。(2) 热继电器整定电流范围的中间值为电动机的额定工作电流。使用前热继电器的旋钮应调到该额定值，否则将不能起到保护作用。(3) 用热继电器作断相保护时的选用。对于y联结电动机，只要选用正确、调整合理；停用一般不带断相保护的三相热继电器是能反应一相断线后的过载，对断相运行能起保护作用的。(4) 三相与两相热继电器

41、的选用。在一般故障情况下，两相热继电器与三相热继电器具有相同的保护效果。但在下述情况下不宜选用两相热继电器如：电动机定子绕组一相断线；多台电动机的功率差别比较显著；电源电压显著不平衡；y-d(或d-y)联结的电源电压举一次侧断线。(四) 熔断器的选择熔断器的选择主要包括熔断器的类型、额定电压、熔断器额定电流与熔体额定电流的确定。(1) 熔断器类型与额定电压的选择根据负载保护特性和短路电流的大小、各类熔断器的适用范围采选用熔断器的类型。根据被保护电路的电压来决定熔断器的额定电压。(2) 熔体与熔断器额定电流的确定熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳、无冲击电流，如一般照明电路、

42、电热电路可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。对于有冲击电流的电动机负载为达到短路保护目的，又保证电动机正常起动，对笼型感应电动机其熔断器熔体的额定电流为：inr=(1.52.5)inm (4-2)式中，inr为熔体额定电流(a)；inm为电动机额定电流(a)。多个电动机共用一个熔断器保护inr=(1.52.5)inm max+im (4-3)轻载起动及起动时间较短时，式中系数取1.5，重载起动及起动时间较长时取2.5。熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流。4.1.2 i/o口与内部资源的分配本设计的i/o口与内部资源的分配如表4-1所示。用km1、km2和km3分别作为电动机1、电动机2和

43、电动机3的启停辅助继电器。表4-1 输送带的plc控制i/o口与内部资源的分配输入器件名称输出器件名称i0.0启动按钮sb1q0.0电动机1i0.1停止按钮sb2q0.1电动机2i0.2故障停止q0.2电动机34.1.3 电气接线图plc外部接口图如图4-1所示，主电路接线图如图4-2所示。图4-1 plc外部接口图图4-2 主电路接线图4.2 软件系统设计4.2.1 控制功能的实现本设计中，因为控制功能比较简单，所以采用西门子s7-200plc实现其控制功能。各部分功能实现如下：当按下启动按钮sb1时，plc输出端q0.0驱动接触器qa1线圈，带动触点，启动电动机1，同时触发延时器t37。延

44、时10s后，进入步m0.2，此时qa1、qa2同时接通，并触发延时器t38。延时10s后，进入步m0.3，此时qa1、qa2、qa3同时接通，三电机同时启动工作。当按下停止按钮sb2时，进入步m0.4，接触器qa3断电，电机3停止，同时触发延时器t39。延时10s后，进入步m0.5，接触器qa2断电，电机2停止，同时触发延时器t40。延时10s后，qa1断电，电机1停止运行，系统恢复到初始状态，等待按下启动按钮。当三个电机中一个或多个发生过载或缺相运行时，热继电器通电，触点接触，触发i0.2，系统自动按序停车。顺序功能图与梯形图分别如图4-3，图4-4所示。图4-3 顺序功能图梯形图： 图4-4 梯