S7-200帶時間繼電器控制的皮帶運輸機電氣控制設(shè)計

PAGE10PAGE\*Arabic10 PAGE\*Arabic10PAGE25PAGE\*Arabic25 PAGE\*Arabic25帶時間繼電器控制的皮帶運輸機電氣控制姓名：XXXX班級：XXXXX學(xué)號：XXXXXXX實驗日期：2018年6月

目錄1總體設(shè)計 11.1原始資料 11.2設(shè)計要求 11.3總體方案設(shè)計 12繼電器-接觸器方式設(shè)計 22.1主電路圖 22.2控制電路 32.3控制電路 42.4控制電路 62.5柜內(nèi)器件布置接線圖 72.6控制面板接線圖 82.7端子接線圖 92.8端子接線圖 102.9器件選擇 102.9.1電機選擇 102.9.2斷路器選擇 102.9.3接觸器選擇 112.9.4熱繼電器選擇 112.9.5器件清單 113PLC控制方式硬件設(shè)計 133.1PLC選擇 133.2主電路控制電路設(shè)計 133.3PLC輸入和輸出分配 143.4PLC輸入和輸出接線圖 144.PLC程序設(shè)計 164.1PLC內(nèi)部使用地址 164.2梯形圖程序 164.3語句表程序 195總結(jié) 22附錄 23附錄1電氣圖紙總圖 23附錄2梯形圖程序匯總 241總體設(shè)計1.1原始資料現(xiàn)有三臺籠型三相電動機M1、M2、M3，控制要求如下：M1啟動10s后，M2自啟動，運行5s后，M1停車，同時M3自啟動，再運行15s后，M2、M3同時停車，試設(shè)計其電氣控制線路，包括主電路和控制電路，具有短路、過載及失壓保護。系統(tǒng)要求有各電機運行之時及電源指示。電動機的容量分別為2KW、2KW、2KW。1.2設(shè)計要求1）提出電氣控制原理性方案，進行可行性分析，（要求利用PLC進行控制）。2）按要求繪制相應(yīng)的電氣主電路和控制電路圖。3）正確、合理地選擇電器元件，進行必要的參數(shù)計算，利用PLC設(shè)計必須確定輸入和輸出I、O點的個數(shù)，進行地址分配，并進行接線設(shè)計。4）說明電路的工作原理。5）根據(jù)電器元件的型號，外形尺寸，安裝尺寸繪制元件布置圖（如電器安裝板，控制面板等）。6）根據(jù)元器件布置圖及電氣原理圖繪制接線圖。7）編寫梯形圖程序。8）總結(jié)（重點寫出本次設(shè)計的收獲和不足）1.3總體方案設(shè)計控制方式有繼電器-接觸器方式，單片機方式，PLC控制方式。繼電器-接觸器方式接線復(fù)雜，后期更改不容易，維修和維護不方便。單片機方式制作周期長，抗干擾性差。PLC方式價格較貴，接線簡單，可靠性高，抗干擾性好。因此采用繼電器-接觸器和PLC方式分別進行設(shè)計。繼電器方式需要使用時間繼電器用于控制定時，PLC方式使用PLC內(nèi)部的定時器進行定時。繼電器-接觸器方式和PLC方式主電路不變，僅控制電路不同。

2繼電器-接觸器方式設(shè)計2.1主電路圖主電路圖如圖2-1所示。外部3相380V50Hz交流電，經(jīng)L1，L2，L3，N，PE供整臺設(shè)備使用，L1，L2，L3是火線，N是零線，PE是接地線。QS1是總的斷路器，可以通斷整臺設(shè)備電源。FU1是總的熔斷器，起到短路過流保護作用。圖2-1主電路圖M1是電動機1,KM1是電動機1啟動接觸器，F(xiàn)R1是電動機1過載保護熱繼電器，起到保護電機，防止電動機1長時間過載運行，燒毀電機的作用。同樣的，M2是電動機2,KM2是電動機2啟動接觸器，F(xiàn)R2是電動機2過載保護熱繼電器，起到保護電動機2，防止電動機2長時間過載運行，燒毀電動機2的作用。同樣的，M3是電動機3,KM3是電動機3啟動接觸器，F(xiàn)R3是電動機3過載保護熱繼電器，起到保護電動機3，防止電動機3長時間過載運行，燒毀電動機3的作用。2.2控制電路控制電路圖如圖2-2所示。圖2-2控制電路圖 外部220V50Hz交流電，經(jīng)L12，N為控制電路提供電源。HL1是電源指示燈。QS2是控制電路斷路器，F(xiàn)U2是控制電路熔斷器。 KM1是電機1啟動接觸器，按下啟動按鈕SB2,220V交流電進L12，斷路器QS2，熔斷器FU2，電機1過載保護熱繼電器FR1常閉輔助觸點，電機2過載保護熱繼電器FR2常閉輔助觸點，電機3過載保護熱繼電器FR3常閉輔助觸點，停止按鈕SB1常閉觸點，啟動按鈕常開觸點（此時已經(jīng)按下），接觸器KM1線圈，公共端2，熔斷器FU2，斷路器QS2，接220V交流電N，構(gòu)成回路，KM1線圈得電，KM1輔助常開觸點閉合，進行自鎖。KM1常開主觸點閉合，啟動電機1.同時時間繼電器KT1進行計時，定時10s。 KT1計時時間到，KT1常開觸點閉合，220V交流電經(jīng)8接KT1常開觸點（此時已經(jīng)閉合），定時器KT3輔助常閉觸點，KM2線圈，構(gòu)成回路，KM2線圈得電，KM2輔助常開觸點閉合，進行自鎖。KM2常開主觸點閉合，啟動電機2。同時KT2繼電器線圈得電，KT2定時5秒，KT2定時時間到，則KT2常閉觸點斷開，斷開KM1線圈電源，KM1線圈失電，電機M1停止。同時KT2常開觸點閉合，220V交流電經(jīng)8接KT2常開觸點（此時已經(jīng)閉合），定時器KT3常閉觸點，接觸器KM3線圈，構(gòu)成回路，KM3線圈得電，KM3輔助常開觸點閉合進行自鎖。KM3常開主觸點閉合，啟動電機3，同時定時器KT3線圈得電，進行計時，計時時間到，KT3常閉觸點斷開，則KM2線圈失電，電機2停止，KM3線圈失電，電機3停止。 HL2，HL3，HL4是電機1,2,3運行指示燈。HL5，HL6，HL7是電機1,2,3故障指示燈。2.3控制電路柜內(nèi)器件布置圖如圖2-3所示。圖2-3柜內(nèi)器件布置圖2.4控制電路控制面板圖如圖2-4所示。圖2-4控制面板圖2.5柜內(nèi)器件布置接線圖柜內(nèi)器件布置接線圖如圖2-5所示。圖2-5柜內(nèi)器件布置接線圖2.6控制面板接線圖控制面板接線圖如圖2-6所示。圖2-6控制面板接線圖2.7端子接線圖端子板接線圖如圖2-7所示。圖2-7端子接線圖2.8端子接線圖柜體尺寸圖如圖2-8所示。圖2-8柜體尺寸圖2.9器件選擇2.9.1電機選擇電機功率為2kW，可以選擇ABB的電機，功率2,2KW，電機型號：M2BAX90LA，產(chǎn)品代碼：3GBA091510-??CCN，轉(zhuǎn)速：2882r/min，F(xiàn)ull滿載效率：83.2，功率因數(shù)：0.88，電流In:4.57A，轉(zhuǎn)矩:7.25Nm，共3臺。2.9.2斷路器選擇根據(jù)電機1到3都是3相380V異步電機，功率為2.2kW，總功率3*2.2=6.6kW，加上其他的耗電，總功率按7.5kW計算。根據(jù)公式，功率P=1.732U*I總電流I=P/1.732/U=7500/1.732/380=11.4A。按1.5倍計算，11.4*1.5=17.1A。故可以選擇施耐德的，微型斷路器 C65N-D20A/3P 動力保護6kA，400VAC，20A，三極，共1個。2.9.3接觸器選擇根據(jù)電機1到電機3功率均為2.2W，交流380V，可以選擇施耐德的，交流接觸器 LC1-D09B7C AC-3制4kW，380/400VAC，9A，內(nèi)置1/可擴展3(NO+NC)，只需要單方向運行，不需要正反轉(zhuǎn)，故需要3個。2.9.4熱繼電器選擇根據(jù)上述的電流計算，電機1到電機3功率2.2kW，電流I=P/1.732/U=2200/1.732/380=3.34A。1.5倍電流為，1.5*3.34=5A。因此可以選擇施耐德的，熱過載繼電器 LRD-10C TeSysD經(jīng)濟型，，4-6A，搭配D09-D38，共3個。2.9.5器件清單主要的器件清單如表3-1所示。表3-1元器件清單序號元件名稱元件型號元件規(guī)格單位數(shù)量品牌1微型斷路器C65N-D20A/3P動力保護6kA，400VAC，20A，三極個1施耐德2微型斷路器C65N-C6A/2P配電保護6kA，400VAC，6A，雙極個1施耐德3熔斷器RT18-32/20ART18-32/20A個3正泰4熔斷器RT18-32/6ART18-32/6A個2正泰5交流接觸器LC1-D09B7CAC-3制4kW，380/400VAC，9A，內(nèi)置1/可擴展3(NO+NC)個3施耐德6熱過載繼電器LRD-10CTeSysD經(jīng)濟型，，4-6A，搭配D09-D38個3施耐德7時間繼電器JSZ3A-A30S（AC220V）JSZ3A-A30S（AC220V）個3正泰8按鈕XB2-BA31CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NO，綠色個1施耐德9按鈕XB2-BA42CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NC，紅色個1施耐德10指示燈XB2-BVD4CΦ22標準型，<380VAC，另配白熾燈泡，紅色個4施耐德11指示燈XB2-BVD3CΦ22標準型，<380VAC，另配白熾燈泡，綠色個3施耐德

3PLC控制方式硬件設(shè)計3.1PLC選擇經(jīng)分析，系統(tǒng)共使用了5路數(shù)字量輸入，9路數(shù)字量輸出，沒有使用模擬量輸入和模擬量輸出，共14點輸入和輸出，系統(tǒng)為小型自動化應(yīng)用。S7-200PLC是西門子的高性能小型PLC，性價比高，使用方便，編程容易，因此選擇西門子的PLC。其中的CPU224，含14路數(shù)字量輸入，10路數(shù)字量輸出，可以滿足本系統(tǒng)的使用需要。3.2主電路控制電路設(shè)計主電路跟繼電器-接觸器方式一致，控制電路改成PLC控制，保留了電源指示燈，斷路器和熔斷器。圖3-1主電路和控制電路圖3.3PLC輸入和輸出分配PLC輸入和輸出分配見圖3-1和3-3所示。表3-1PLC輸入分配表名稱PLC地址外部編號啟動I0.0SB1停止I0.1SB2傳送帶1過載I0.2FR1傳送帶2過載I0.3FR2傳送帶3過載I0.4FR3表3-2PLC輸出分配表名稱PLC地址外部編號電機1啟動Q0.0KA1電機2啟動Q0.1KA2電機3啟動Q0.2KA3電機1運行指示燈Q0.3HL2電機2運行指示燈Q0.4HL3電機3運行指示燈Q0.5HL4電機1故障指示燈Q0.6HL5電機2故障指示燈Q0.7HL6電機3故障指示燈Q1.0HL73.4PLC輸入和輸出接線圖PLC輸入和輸出接線圖如圖3-2所示。外部220V接PLC的L，N為PLC提供220V工作電源。220V交流電接PLC輸出的1L，2L，3L和PLC輸出公共端，為PLC輸出提供220V電源。PLC輸出的24V正L+接PLC輸入的公共端，PLC輸出的24V負M接輸入的1M，為PLC輸入構(gòu)成回路。圖3-2PLC輸入和輸出接線圖

4.PLC程序設(shè)計4.1PLC內(nèi)部使用地址為了編程和閱讀方便，定義了部分PLC內(nèi)部使用地址。表4-1PLC內(nèi)部使用地址名稱PLC地址備注電機運行使能條件M0.0定時器1T37定時10S定時器2T38定時5S定時器3T39定時15S4.2梯形圖程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//電機1運行使能條件Network2//電機1啟動Network3//定時器1:T37Network4//電機2啟動Network5//定時器2Network6//電機3啟動Network7//定時器3Network8//電機1故障指示燈Network9//電機2故障指示燈Network10//電機3故障指示燈4.3語句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//電機1運行使能條件LDNI0.1ANI0.2ANI0.3ANI0.4=M0.0Network2//電機1啟動LDI0.0OQ0.0A