S7-200带时间继电器控制的皮带运输机电气控制设计

PAGE10PAGE\*Arabic10 PAGE\*Arabic10PAGE25PAGE\*Arabic25 PAGE\*Arabic25带时间继电器控制的皮带运输机电气控制姓名：XXXX班级：XXXXX学号：XXXXXXX实验日期：2018年6月

目录1总体设计 11.1原始资料 11.2设计要求 11.3总体方案设计 12继电器-接触器方式设计 22.1主电路图 22.2控制电路 32.3控制电路 42.4控制电路 62.5柜内器件布置接线图 72.6控制面板接线图 82.7端子接线图 92.8端子接线图 102.9器件选择 102.9.1电机选择 102.9.2断路器选择 102.9.3接触器选择 112.9.4热继电器选择 112.9.5器件清单 113PLC控制方式硬件设计 133.1PLC选择 133.2主电路控制电路设计 133.3PLC输入和输出分配 143.4PLC输入和输出接线图 144.PLC程序设计 164.1PLC内部使用地址 164.2梯形图程序 164.3语句表程序 195总结 22附录 23附录1电气图纸总图 23附录2梯形图程序汇总 241总体设计1.1原始资料现有三台笼型三相电动机M1、M2、M3，控制要求如下：M1启动10s后，M2自启动，运行5s后，M1停车，同时M3自启动，再运行15s后，M2、M3同时停车，试设计其电气控制线路，包括主电路和控制电路，具有短路、过载及失压保护。系统要求有各电机运行之时及电源指示。电动机的容量分别为2KW、2KW、2KW。1.2设计要求1）提出电气控制原理性方案，进行可行性分析，（要求利用PLC进行控制）。2）按要求绘制相应的电气主电路和控制电路图。3）正确、合理地选择电器元件，进行必要的参数计算，利用PLC设计必须确定输入和输出I、O点的个数，进行地址分配，并进行接线设计。4）说明电路的工作原理。5）根据电器元件的型号，外形尺寸，安装尺寸绘制元件布置图（如电器安装板，控制面板等）。6）根据元器件布置图及电气原理图绘制接线图。7）编写梯形图程序。8）总结（重点写出本次设计的收获和不足）1.3总体方案设计控制方式有继电器-接触器方式，单片机方式，PLC控制方式。继电器-接触器方式接线复杂，后期更改不容易，维修和维护不方便。单片机方式制作周期长，抗干扰性差。PLC方式价格较贵，接线简单，可靠性高，抗干扰性好。因此采用继电器-接触器和PLC方式分别进行设计。继电器方式需要使用时间继电器用于控制定时，PLC方式使用PLC内部的定时器进行定时。继电器-接触器方式和PLC方式主电路不变，仅控制电路不同。

2继电器-接触器方式设计2.1主电路图主电路图如图2-1所示。外部3相380V50Hz交流电，经L1，L2，L3，N，PE供整台设备使用，L1，L2，L3是火线，N是零线，PE是接地线。QS1是总的断路器，可以通断整台设备电源。FU1是总的熔断器，起到短路过流保护作用。图2-1主电路图M1是电动机1,KM1是电动机1启动接触器，FR1是电动机1过载保护热继电器，起到保护电机，防止电动机1长时间过载运行，烧毁电机的作用。同样的，M2是电动机2,KM2是电动机2启动接触器，FR2是电动机2过载保护热继电器，起到保护电动机2，防止电动机2长时间过载运行，烧毁电动机2的作用。同样的，M3是电动机3,KM3是电动机3启动接触器，FR3是电动机3过载保护热继电器，起到保护电动机3，防止电动机3长时间过载运行，烧毁电动机3的作用。2.2控制电路控制电路图如图2-2所示。图2-2控制电路图 外部220V50Hz交流电，经L12，N为控制电路提供电源。HL1是电源指示灯。QS2是控制电路断路器，FU2是控制电路熔断器。 KM1是电机1启动接触器，按下启动按钮SB2,220V交流电进L12，断路器QS2，熔断器FU2，电机1过载保护热继电器FR1常闭辅助触点，电机2过载保护热继电器FR2常闭辅助触点，电机3过载保护热继电器FR3常闭辅助触点，停止按钮SB1常闭触点，启动按钮常开触点（此时已经按下），接触器KM1线圈，公共端2，熔断器FU2，断路器QS2，接220V交流电N，构成回路，KM1线圈得电，KM1辅助常开触点闭合，进行自锁。KM1常开主触点闭合，启动电机1.同时时间继电器KT1进行计时，定时10s。 KT1计时时间到，KT1常开触点闭合，220V交流电经8接KT1常开触点（此时已经闭合），定时器KT3辅助常闭触点，KM2线圈，构成回路，KM2线圈得电，KM2辅助常开触点闭合，进行自锁。KM2常开主触点闭合，启动电机2。同时KT2继电器线圈得电，KT2定时5秒，KT2定时时间到，则KT2常闭触点断开，断开KM1线圈电源，KM1线圈失电，电机M1停止。同时KT2常开触点闭合，220V交流电经8接KT2常开触点（此时已经闭合），定时器KT3常闭触点，接触器KM3线圈，构成回路，KM3线圈得电，KM3辅助常开触点闭合进行自锁。KM3常开主触点闭合，启动电机3，同时定时器KT3线圈得电，进行计时，计时时间到，KT3常闭触点断开，则KM2线圈失电，电机2停止，KM3线圈失电，电机3停止。 HL2，HL3，HL4是电机1,2,3运行指示灯。HL5，HL6，HL7是电机1,2,3故障指示灯。2.3控制电路柜内器件布置图如图2-3所示。图2-3柜内器件布置图2.4控制电路控制面板图如图2-4所示。图2-4控制面板图2.5柜内器件布置接线图柜内器件布置接线图如图2-5所示。图2-5柜内器件布置接线图2.6控制面板接线图控制面板接线图如图2-6所示。图2-6控制面板接线图2.7端子接线图端子板接线图如图2-7所示。图2-7端子接线图2.8端子接线图柜体尺寸图如图2-8所示。图2-8柜体尺寸图2.9器件选择2.9.1电机选择电机功率为2kW，可以选择ABB的电机，功率2,2KW，电机型号：M2BAX90LA，产品代码：3GBA091510-••CCN，转速：2882r/min，Full满载效率：83.2，功率因数：0.88，电流In:4.57A，转矩:7.25Nm，共3台。2.9.2断路器选择根据电机1到3都是3相380V异步电机，功率为2.2kW，总功率3*2.2=6.6kW，加上其他的耗电，总功率按7.5kW计算。根据公式，功率P=1.732U*I总电流I=P/1.732/U=7500/1.732/380=11.4A。按1.5倍计算，11.4*1.5=17.1A。故可以选择施耐德的，微型断路器 C65N-D20A/3P 动力保护6kA，400VAC，20A，三极，共1个。2.9.3接触器选择根据电机1到电机3功率均为2.2W，交流380V，可以选择施耐德的，交流接触器 LC1-D09B7C AC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)，只需要单方向运行，不需要正反转，故需要3个。2.9.4热继电器选择根据上述的电流计算，电机1到电机3功率2.2kW，电流I=P/1.732/U=2200/1.732/380=3.34A。1.5倍电流为，1.5*3.34=5A。因此可以选择施耐德的，热过载继电器 LRD-10C TeSysD经济型，，4-6A，搭配D09-D38，共3个。2.9.5器件清单主要的器件清单如表3-1所示。表3-1元器件清单序号元件名称元件型号元件规格单位数量品牌1微型断路器C65N-D20A/3P动力保护6kA，400VAC，20A，三极个1施耐德2微型断路器C65N-C6A/2P配电保护6kA，400VAC，6A，双极个1施耐德3熔断器RT18-32/20ART18-32/20A个3正泰4熔断器RT18-32/6ART18-32/6A个2正泰5交流接触器LC1-D09B7CAC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)个3施耐德6热过载继电器LRD-10CTeSysD经济型，，4-6A，搭配D09-D38个3施耐德7时间继电器JSZ3A-A30S（AC220V）JSZ3A-A30S（AC220V）个3正泰8按钮XB2-BA31CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，绿色个1施耐德9按钮XB2-BA42CΦ22金属平头，弹簧复位，1NC，红色个1施耐德10指示灯XB2-BVD4CΦ22标准型，<380VAC，另配白炽灯泡，红色个4施耐德11指示灯XB2-BVD3CΦ22标准型，<380VAC，另配白炽灯泡，绿色个3施耐德

3PLC控制方式硬件设计3.1PLC选择经分析，系统共使用了5路数字量输入，9路数字量输出，没有使用模拟量输入和模拟量输出，共14点输入和输出，系统为小型自动化应用。S7-200PLC是西门子的高性能小型PLC，性价比高，使用方便，编程容易，因此选择西门子的PLC。其中的CPU224，含14路数字量输入，10路数字量输出，可以满足本系统的使用需要。3.2主电路控制电路设计主电路跟继电器-接触器方式一致，控制电路改成PLC控制，保留了电源指示灯，断路器和熔断器。图3-1主电路和控制电路图3.3PLC输入和输出分配PLC输入和输出分配见图3-1和3-3所示。表3-1PLC输入分配表名称PLC地址外部编号启动I0.0SB1停止I0.1SB2传送带1过载I0.2FR1传送带2过载I0.3FR2传送带3过载I0.4FR3表3-2PLC输出分配表名称PLC地址外部编号电机1启动Q0.0KA1电机2启动Q0.1KA2电机3启动Q0.2KA3电机1运行指示灯Q0.3HL2电机2运行指示灯Q0.4HL3电机3运行指示灯Q0.5HL4电机1故障指示灯Q0.6HL5电机2故障指示灯Q0.7HL6电机3故障指示灯Q1.0HL73.4PLC输入和输出接线图PLC输入和输出接线图如图3-2所示。外部220V接PLC的L，N为PLC提供220V工作电源。220V交流电接PLC输出的1L，2L，3L和PLC输出公共端，为PLC输出提供220V电源。PLC输出的24V正L+接PLC输入的公共端，PLC输出的24V负M接输入的1M，为PLC输入构成回路。图3-2PLC输入和输出接线图

4.PLC程序设计4.1PLC内部使用地址为了编程和阅读方便，定义了部分PLC内部使用地址。表4-1PLC内部使用地址名称PLC地址备注电机运行使能条件M0.0定时器1T37定时10S定时器2T38定时5S定时器3T39定时15S4.2梯形图程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//电机1运行使能条件Network2//电机1启动Network3//定时器1:T37Network4//电机2启动Network5//定时器2Network6//电机3启动Network7//定时器3Network8//电机1故障指示灯Network9//电机2故障指示灯Network10//电机3故障指示灯4.3语句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//电机1运行使能条件LDNI0.1ANI0.2ANI0.3ANI0.4=M0.0Network2//电机1启动LDI0.0OQ0.0A