📚 课程目录第3章食品输送带电机过载保护与报警

3. 食品输送带电机过载保护与报警

过载保护的控制对象与信号链

食品输送带通常由三相异步电机经减速机驱动。电机过载时，热继电器（或电机保护断路器）内部双金属片受热弯曲，常闭触点断开、常开触点闭合。PLC 需要采集这一反馈信号，在过载发生后立即切断接触器输出，同时点亮警示灯、鸣响蜂鸣器，并把故障代码写入保持寄存器，供 HMI 显示和事后追溯。

本案例采用西门子 S7-1200（CPU 1214C DC/DC/DC）作为控制器，输入输出分配如下：

地址	符号	类型	说明
I0.0	SB_Start	DI	启动按钮（常开）
I0.1	SB_Stop	DI	停止按钮（常开，程序取反）
I0.2	FR_Fault	DI	热继电器常开辅助触点，过载时闭合
I0.3	SB_Reset	DI	故障复位按钮（常开）
Q0.0	KM_Belt	DO	输送带接触器线圈
Q0.1	HL_Alarm	DO	红色声光报警灯
Q0.2	HA_Buzzer	DO	蜂鸣器
MW10	FaultCode	MW	故障代码寄存器（保持性）

热继电器接线建议使用常开触点接 I0.2：正常时输入为 0，过载时变为 1。这样断线时输入保持 0，不会误报过载，但会失去保护——因此工程上更稳妥的做法是常闭触点接入并在程序中取反，同时配合断线检测。本例为便于理解采用常开触点方案，实际项目应评估失效安全方向。

故障代码与状态定义

为了让报警可追溯，先约定故障代码：0 表示无故障，1 表示电机过载，2 表示过载后未复位再次启动请求。代码写入 MW10，并在 HMI 上以文本映射显示。

梯形图程序实现

程序分为四段网络。网络 1 完成启停自锁，并把 FR_Fault 的常闭逻辑串入回路——过载时该支路断开，KM 立即失电。网络 2 用置位/复位指令锁存报警，保证即使热继电器触点抖动或操作员松开按钮，报警也持续存在。网络 3 在报警上升沿写入故障代码。网络 4 处理复位，只有热继电器已恢复且按下复位按钮时才允许清除。

// 网络1：输送带启停自锁，过载串联断开
// I0.1 停止按钮为常开，程序取反使用
"KM_Belt" := ("SB_Start" OR "KM_Belt") AND NOT "SB_Stop" AND NOT "FR_Fault";

// 网络2：过载报警锁存（SR 触发器）
// S 端：FR_Fault 上升沿；R 端：复位条件满足
IF "FR_Fault" THEN
    "Alarm_Latch" := TRUE;
END_IF;
IF "SB_Reset" AND NOT "FR_Fault" THEN
    "Alarm_Latch" := FALSE;
END_IF;

// 网络3：故障代码写入（保持性 MW10）
IF "FR_Fault" AND NOT "FaultCode_Written" THEN
    "FaultCode" := 1;          // 1 = 电机过载
    "FaultCode_Written" := TRUE;
END_IF;
IF NOT "Alarm_Latch" THEN
    "FaultCode" := 0;
    "FaultCode_Written" := FALSE;
END_IF;

// 网络4：输出映射
"HL_Alarm" := "Alarm_Latch";
"HA_Buzzer" := "Alarm_Latch";

网络 1 中把 FR_Fault 直接串入自锁回路，是保证“过载即断电”的关键。若只在报警网络里处理而不断开 KM，电机仍会带故障运行，热继电器可能反复动作直至损坏。另外，复位逻辑必须同时判断 FR_Fault 已恢复，否则操作员在过载未消除时按复位，会立刻再次触发报警，形成反复启停。

调试与验证方法

下载程序后，按以下顺序验证，每一步都观察 PLC 输出指示灯与 HMI 状态：

按 SB_Start，Q0.0 点亮，输送带运行，MW10 应为 0。
手动按下热继电器测试拨杆（或短接 I0.2 模拟过载），Q0.0 应立即熄灭，Q0.1、Q0.2 点亮，MW10 变为 1。
松开测试拨杆使 FR 恢复，报警仍保持——验证锁存有效。
按 SB_Reset，Q0.1、Q0.2 熄灭，MW10 归零；再次按 SB_Start 可正常启动。
在过载未恢复时按 SB_Reset，报警不应清除，验证复位条件判断正确。

若第 2 步中 Q0.0 未断开，检查网络 1 是否遗漏 FR_Fault 串联；若第 3 步报警自动消失，说明锁存逻辑被写成了直接赋值而非置位保持。故障代码建议使用保持性存储区（如 DB 块或设置为保持的 M 区），以便断电重启后仍能追溯最近一次过载记录。