一种实现被控电机过载信息软识别的系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其是涉及到一种实现被控电机过载信息软识别的系统及方法。

背景技术

流程工业自动化控制系统的基本功能，主要包括针对工艺设备运行状态的监控即设备监控，以及针对工艺过程参数或工艺设备参数的监控即回路监控两个方面。设备监控就是要按照生产要求，控制生产流程中所有工艺设备起停并监视其运行状态等，主要通过控制系统对工艺设备的电动机电气回路进行监控来实现。

目前在流程工业的生产流程中，绝大部分工艺设备如风机、泵、电动开关阀、搅拌机、给料机、破碎机、皮带机、振动筛、浮选机、磁选机、过滤机、搬出机、蓖冷机、除尘设备等等，大都配有低压异步电动机。在控制和保护方面，这些低压异步电动机大都是通过控制接触器吸合、分断进而控制其上电运行、断电停机，并通过热继电器对其进行过载保护。

在基于PLC的控制系统中，对于上述这种通过接触器控制上电、断电，通过热继电器进行过载保护的低压异步电动机，可通过PLC的开关量输出通道(DO通道)控制中间继电器(PLC控继电器)常开触点闭合、断开，进而控制接触器吸合、分断，最终控制其上电运行、断电停机。对于其电气回路具有以上构成和控制原理的低压异步电动机，以下称之为被控电机。

在流程工业被控电机的电气控制回路中，一般有三种电机控制方式，即手动控制方式、PLC控制方式、停机检修方式，并由转换开关进行电机控制方式转换，大致如图1、2所示。

手动控制方式，是指通过被控电机电气控制回路中的起停机按钮(一般安装在机旁操作箱上)控制被控电机起停的方式。在该控制方式下，不能通过PLC起停被控电机。

PLC控制方式，是指通过PLC(一般在PLC的上位机上操作)控制被控电机起停的方式，其起停机命令必先通过PLC、然后作用到被控电机的电气控制回路上。在该控制方式下，手动控制方式的起机无效、停机有效。

停机检修方式，是指手动控制方式、PLC控制方式均无效，被控电机无法起动的方式。

在被控电机电气控制回路设计中，有时针对具体的情况也可设计两种电机控制方式，即PLC控制方式、停机检修方式，大致如图3所示；也有时只设计一种电机控制方式即PLC控制方式，大致如图4所示。

在流程工业以外，特别是在大型复杂机械设备独自配套的PLC所控制的被控电机的电气控制回路设计中，时常只设计PLC控制这一种控制方式，无电机控制方式转换开关。

为了实现PLC对被控电机运行状态的基本监视，需要将被控电机电气回路中承载“电机运行”、“电机过载”信息的无源触点各自接入PLC的不同DI通道；如果被控电机有多种电机控制方式，还需要将PLC控制方式信号触点(一般为转换开关PLC控制位无源触点或仅由转换开关PLC控制位触点控制的中间继电器的触点)也接入PLC的DI通道。

被控电机运行时，如其电流长时间过大，则引发其电气回路中热继电器动作。以下讨论的被控电机过载，即指被控电机在上电运行过程中其电气回路中的热继电器动作，而且被控电机无论在什么控制方式下发生过载时，其电气控制回路中，热继电器的常闭辅助触点(或将其替换为过载监视继电器常闭触点)都会不通过PLC直接断开还处于吸合状态的接触器的线圈电流通路，从而使接触器分断、被控电机断电停机；按照以往的设计方法，当被控电机在“PLC控制方式”下过载时，PLC还会依据扫描到的过载信息自动对该被控电机发出停机命令，该被控电机的过载信息一般会显示在PLC上位机的监控画面上。

上述传统设计方法的优点是系统简单、编程容易，但对每台被控电机都必须配置一个电机过载信号DI点(DI点与DI通道一一对应)，从而加大了PLC的硬件投入、提高了PLC控制系统的造价。

发明内容

为了进一步充分发挥PLC控制系统的潜能、实现低成本自动化、推动技术进步，本发明提出一种实现被控电机过载信息软识别的系统及方法，对多台被控电机只配一个用于监视电机过载的DI点(即并联可控过载信号DI点)，从而减少PLC的硬件投入；当被控电机在PLC监控下发生过载时，PLC会通过程序判断得到该被控电机的过载信息，即实现被控电机过载信息的软识别。

本发明采用的技术方案是：

一种实现被控电机过载信息软识别的系统，包括被控电机电气回路、PLC控制系统，其中，所述被控电机电气回路中具有被控电机、接触器、热继电器、PLC控继电器常开触点，或还具有过载监视继电器、或还具有运行监视继电器；所述PLC控制系统中具有PLC、PLC控继电器；所述PLC中具有CPU、存储器、通信接口、DI通道、DO通道；

针对由至少两台所述被控电机组成的多电机，每台所述被控电机的一个过载信号常开触点与所述被控电机的PLC控继电器的一个常开触点或一对并联常开触点串联连接，形成与所述被控电机对应的过载与控制信号串联线路，所述多电机中各被控电机的过载与控制信号串联线路的两端并联连接，形成与所述多电机中各被控电机都对应的可控过载信号并联线路；所述可控过载信号并联线路、所述多电机中各被控电机的运行信号常开触点各自接入所述的不同的DI通道，所述多电机中各被控电机的PLC控继电器的线圈各自接入所述的不同的DO通道；

所述CPU采用循环扫描工作方式，通过周期性地I/O刷新，对所述DI通道的输入状态进行监视、对所述DO通道的输出状态进行控制，所述存储器中存有所述任一被控电机的过载信息软识别PLC程序，CPU循环执行所述过载信息软识别PLC程序，从中得到受所述PLC监控的所述任一被控电机的过载信息，即实现被控电机过载信息软识别；

所述被控电机为至少通过所述PLC控制所述PLC控继电器常开触点闭合、断开，进而控制所述接触器吸合、分断，最终控制其上电运行、断电停机，并通过所述热继电器对其进行过载保护的低压异步电动机；

所述被控电机过载，即指所述被控电机在上电运行过程中所述热继电器动作，而且所述被控电机过载时，过载信号常闭触点断开，即直接断开还处于吸合状态的所述接触器的线圈电流的通路，从而使所述接触器分断、所述被控电机断电停机。

所述CPU是指中央处理单元；

所述PLC控继电器为其线圈接入所述DO通道的中间继电器，且所述PLC控继电器至少有2个常开触点，其中，1个所述常开触点接在所述可控过载信号并联线路中、1个所述常开触点接在所述被控电机电气回路中在PLC控制方式下控制与其对应的1个所述接触器；

所述过载监视继电器为仅由所述热继电器常开辅助触点控制的中间继电器；

所述运行监视继电器为仅由所述接触器常开辅助触点控制的中间继电器；

所述过载信号常开触点为所述热继电器常开辅助触点或所述过载监视继电器常开触点；

所述过载信号常闭触点为所述热继电器常闭辅助触点或所述过载监视继电器常闭触点；

所述运行信号常开触点为所述接触器常开辅助触点或所述运行监视继电器常开触点；

若所述被控电机仅单向运行，则所述被控电机对应的所述接触器为1个、接入所述DI通道的所述运行信号常开触点为1个、所述PLC控继电器为1个；若所述被控电机正反转运行，则所述被控电机对应的所述接触器为2个，接入所述DI通道的所述运行信号常开触点为2个(分别对应两个所述接触器即正、反转接触器)、所述PLC控继电器为2个，两个所述PLC控继电器的各一常开触点并联连接，形成所述被控电机的PLC控继电器的一对并联常开触点。

可选地，如果所述被控电机除了具有PLC控制方式外，还具有其它控制方式，则需将所述被控电机电气回路中PLC控制方式信号触点接入所述DI通道。

可选地，所述PLC控制系统还具有上位机，所述上位机通过所述通信接口与所述PLC进行连接，至少实时显示软识别的过载信息，并对所述PLC下达至少包括过载限制解除的命令。

可选地，对受所述PLC监控的确定要进行过载信息软识别的所有被控电机进行分组，得到被控电机组，要保证每个所述被控电机组内至少包含2台所述被控电机，所述被控电机组的数量至少为1。

相应地，每个所述被控电机组中每台所述被控电机的一个过载信号常开触点与所述被控电机的PLC控继电器的一个常开触点或一对并联常开触点串联连接，形成与所述被控电机对应的过载与控制信号串联线路，所述被控电机组中各被控电机的过载与控制信号串联线路的两端并联连接，形成与所述被控电机组中各被控电机都对应的可控过载信号并联线路；所有所述可控过载信号并联线路各自接入所述不同的DI通道；所有所述被控电机组中各被控电机的运行信号常开触点各自接入所述不同的DI通道；所有所述被控电机组中各被控电机的其它信号触点各自接入所述不同的DI通道；所有所述被控电机组中各被控电机的PLC控继电器的线圈各自接入所述不同的DO通道。

可选地，电气回路属于同一配电柜的所述被控电机分在一组，如果其中任一电机组中只有1台被控电机，则取消所述任一电机组并将所述1台被控电机分到其它被控电机组，使任一所述被控电机组至少包含2台所述被控电机；

一种实现被控电机过载信息软识别的方法，所述方法应用于前述任一项所述的系统，所述方法包括：

1)当所述任一被控电机过载时，接入DI通道的所述任一被控电机的过载信号常开触点的状态由断开变为闭合，设定在t1时刻最终闭合；接入DI通道的所述任一被控电机的一个运行信号常开触点的状态由闭合变为断开，设定在t2时刻最初断开；

如果t1-t2≤0，则可采用如下被控电机过载信息软识别规则：

所述任一被控电机在PLC控制下上电运行，在CPU任一扫描周期内，CPU若扫描到所述任一被控电机的一个运行信号常开触点接入的DI通道，即一个运行信号DI通道对应的过程映像输入位的状态由上一扫描周期内的1变为0，且所述任一被控电机的可控过载信号并联线路接入的DI通道，即并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1，且所述任一被控电机的一个PLC控继电器线圈接入的DO通道，即一个起停机命令DO通道对应的过程映像输出位最终为1状态，则判断所述任一被控电机发生了过载。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

2)当所述任一被控电机过载时，接入DI通道的所叙任一被控电机的过载信号常开触点的状态由断开变为闭合，设定在t1时刻最终闭合；接入DI通道的所述任一被控电机的一个运行信号常开触点的状态由闭合变为断开，设定在t2时刻最初断开；

如果t1-t2>0，则可采用如下被控电机过载信息软识别规则：

所述任一被控电机在PLC控制下上电运行，通过软断开延时定时器对所述任一被控电机的运行信号DI通道对应的过程映像输入位的状态进行断开延时处理得到新信息状态，在CPU任一扫描周期内，CPU若扫描到所述新信息状态由上一扫描周期内的1变为0，且所述任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1，且所述任一被控电机的一个起停机命令DO通道对应的过程映像输出位最终为1状态，则判断所述任一被控电机发生了过载。其中，所述断开延时处理对应的延时时间T的取值要求保证：在CPU扫描到过载的所述任一被控电机对应的所述新信息状态由上一扫描周期内的1变为0的扫描周期内，CPU扫描到的过载的所述任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1。理论上，T的取值在满足要求的前提下越小越好。

有益效果：

1.本发明针对多台被控电机只配一个用于监视电机过载的DI点，能显著减少PLC的DI点配置数量，通过过载信息软识别PLC程序判断，得到被控电机过载信息，一般可综合提高PLC控制系统的性价比；

2.本发明中的被控电机过载信息软识别方法，规则简单、编程容易，在实现上一般可较好地利用已配PLC内部的相关富余资源；

3.本发明系统中的可控过载信号并联线路构成简单，在实现上一般可较好地利用已配电气回路中相关电器的富余资源；

4.本发明中的将被控电机按其电气回路所属配电柜进行分组的原则，便于发明技术在适宜的大、中型自动化工程中的实施与验证，并可降低技术应用风险、适应企业的电气维护习惯；

5.本发明突破了PLC对于被控电机过载的传统监控模式，为低成本自动化的实现提供了一项新技术，其呈现的技术原理应用前景广阔。

附图说明

图1示出了一种具有“手动控制/PLC控制/停机检修”三种控制方式的被控电机单向控制通用电气回路图；

图2示出了一种具有“手动控制/PLC控制/停机检修”三种控制方式的被控电机正反转控制通用电气回路图；

图3示出了一种具有“PLC控制/停机检修”两种控制方式的被控电机单向控制电气回路图；

图4示出了一种只有PLC控制方式的被控电机单向控制电气回路图；

图5示出了本发明案例提供的一种被控电机单向控制电气回路图；

图6示出了本发明案例提供的一种被控电机单向控制电气回路图；

图7示出了本发明案例提供的一种被控电机正反转控制电气回路图；

图8示出了本发明案例提供的一种PLC控制系统DI、DO模块接线图；

图9示出了本发明的一种单向运行被控电机过载信息软识别PLC程序实现示意图。

其中，1为被控电机，2为接触器，3为热继电器，4为转换开关，5为PLC控继电器，6为过载监视继电器，7为运行监视继电器，8为PLC控制方式监视继电器，9为机械保护继电器，10为电机过载指示灯，11为机械保护开关，12为1#皮带机电机的过载与控制信号串联线路，13为2#皮带机电机的过载与控制信号串联线路，14为1#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路，15为2#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路，16为3#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路，17为4#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路，18为5#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路，19为1#浮选刮板机电机的过载与控制信号串联线路，20为2#浮选刮板机电机的过载与控制信号串联线路，21为液面控制电动执行器电机的过载与控制信号串联线路，22为与1#～2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机、液面控制电动执行器电机这10台被控电机中每台被控电机都对应的可控过载信号并联线路。

具体实施方式

下面结合工程案例以及附图对本发明作进一步阐述。

某选矿厂生产过程自动化控制系统是基于PLC建立起来的，包含破碎筛分、磨浮、过滤脱水三个控制站，下面以磨浮控制站为例进行说明：

该控制站共监控43台被控电机，这些被控电机的电气回路归属于7个配电柜，具体是1#～7#配电柜中依次包含10、3、3、7、6、8、6台被控电机的配电回路。按照传统的PLC监控电机过载设计方法，对于这43台被控电机需配43个用于监视电机过载的DI点；按照本发明的相关内容，可将这43台被控电机分成7个被控电机组，即将1#～7#每个配电柜所配电的被控电机分在一组，然后对每组各配置1个用于监视电机过载的DI点。这样设计与传统设计相比，可节省36个用于监视电机过载的DI点。

下面以1#配电柜所配电的被控电机电气回路为例并结合图1～7，对本发明的系统中的被控电机电气回路应有的组成及原理特点进行具体说明。

图1、图2为一种具有“手动控制/PLC控制/停机检修”三种控制方式的被控电机通用电气回路图，具有被控电机1、接触器2(在图1中为KM、在图2中为KM1和KM2)、热继电器3、PLC控继电器5常开触点(在图1中为KAC、在图2中为KAC1和KAC2)，还具有过载监视继电器6、运行监视继电器7，另外还具有转换开关4、PLC控制方式监视继电器8，还具有机械保护继电器9、电机过载指示灯10、机械保护开关11。

被控电机1为可通过PLC控制PLC控继电器5常开触点闭合、断开，进而控制接触器2吸合、分断，最终控制其上电运行、断电停机，并通过热继电器3对其进行过载保护低压异步电动机，本案例中具体为低压三相笼型异步电动机。

被控电机1过载指该电机在上电运行过程中热继电器3动作，而且被控电机1发生过载时，热继电器3的常闭辅助触点断开，也就直接断开了还处于吸合状态的接触器2的线圈电流的通路，从而使接触器2分断、被控电机1断电停机。

被控电机1的过载监视继电器6为仅由热继电器3常开辅助触点控制的中间继电器；被控电机1的运行监视继电器7为仅由接触器2常开辅助触点控制的中间继电器；被控电机1的过载信号常开触点为热继电器3的常开辅助触点或过载监视继电器6的常开触点；被控电机1的过载信号常闭触点为热继电器3的常闭辅助触点或过载监视继电器6的常闭触点；被控电机1的运行信号常开触点为接触器2的常开辅助触点或运行监视继电器7的常开触点。

图1中被控电机1仅单向运行，则该电机对应的PLC控继电器5为1个、接触器2为1个，在PLC控制方式下，PLC控继电器5常开触点KAC控制与之对应的接触器KM；图2中被控电机1正反转运行，则该电机对应的PLC控继电器5为2个、接触器2为2个，在PLC控制方式下，一个PLC控继电器5的常开触点KAC1控制与其对应的接触器KM1，另一个PLC控继电器5的常开触点KAC2控制与其对应的接触器KM2。接触器KM1、KM2电气互锁。

PLC控制方式监视继电器8为仅由转换开关4的PLC控制位触点控制的中间继电器；转换开关4为电机控制方式转换开关，有三个手柄操作位置：“PLC控制”位、“手动控制”位、“停机检修”位；当转换开关4处于“PLC控制”位时，如PLC控继电器5常开触点闭合，则接触器2吸合、被控电机1得电运行；如PLC控继电器5常开触点断开，则接触器2分断、被控电机1断电停机；无论被控电机1在何种控制方式下上电运行，如其长时间电流过大，则引发热继电器3动作，热继电器3常闭辅助触点断开、接触器2的线圈失电、接触器2分断、被控电机1断电停机；热继电器3常开辅助触点闭合、过载监视继电器6得电、电机过载指示灯10亮起。

图1、2中还有前机的运行信号常开触点K0、解锁开关SM，适用于被控电机1具有与其有工艺联锁关系的前机(被控电机)的情况；

图1、2中还有机械保护开关11、机械保护继电器9，适用于被控电机1所拖动的工艺设备具有机械保护的情况。

有2台皮带机电机、5台浮选搅拌机电机、2台浮选刮板机电机、1台液面控制电动执行器电机的电气回路属于1#配电柜。其中皮带机电机电气回路如图5所示，浮选搅拌机电机、浮选刮板机电机的电气回路如图6所示，液面控制电动执行器电机的电气回路如图7所示。图5、6和图1比较，只是略有不同；图7和图2比较也是略有不同。但图5、6、7和图1、2一样，其所示的被控电机电气回路都具有本发明的系统中的被控电机电气回路应有的组成及原理特点。

另外，图3、4所示的被控电机电气回路也具有本发明的系统中的被控电机电气回路应有的组成及原理特点，这里不再叙述。

在具体电气回路设计中，在图1～7中，设计有接触器2，其中，接触器2可以为图1、3、4、5、6中的KM，也可以为图2、7中的KM1、KM2；在图8中，设计有PLC控继电器5，其中，PLC控继电器5可以为图8中的1KAC、2KAC、3KAC、4KAC、5KAC、6KAC、7KAC、8KAC、9KAC、KAC1、KAC2等，每个PLC控继电器5都具有两个常开触点，其中，接在电气回路中用于控制其所对应接触器的常开触点可以为图1、3、4、5、6中的KAC，也可以为图2、7中的KAC1、KAC2；在图1～7中，设计有运行监视继电器7，其中，运行监视继电器7可以为图1、3、4、5、6中的KA1，也可以为图2、7中的KA1、KA2；在图1～4以及图7中，设计有机械保护继电器9，其中机械保护继电器9可以为图1～4中的KA4，也可以为图7中的KA4、KA5；在图1～3以及图5～7中，设计有电机过载指示灯10，其中，电机过载指示灯10可以为图1、3、5、6中的HL3，也可以为图2、7中的HL5；在图1～4以及图7中，设计有机械保护开关11，其中，机械保护开关11可以为图1～4中的S0，也可以为图7中的S1、S2。

磨浮控制站具有PLC、PLC控继电器、上位机(PC机)，PLC中具有CPU模块、DI模块(32通道)、DO模块(32通道)，CPU模块具有CPU、通信接口，插有微存储卡。

微存储卡中存有磨浮控制站内任一被控电机过载信息软识别PLC程序，CPU采用循环扫描方式工作，将DO模块对应的过程映像输出区的数据写到该DO模块，读取DI模块的输入状态并存入该DI模块对应过程映像输入区，执行任一被控电机过载信息软识别PLC程序，从中得到受PLC监控的磨浮控制站内任一被控电机的过载信息，即实现被控电机过载信息软识别。

上位机通过通信接口与PLC进行连接，可实时显示被控电机的运行状态信息以及软识别的过载信息等，并对PLC下达被控电机起停以及过载限制解除命令等。

下面以1#配电柜所配电的10台被控电机对应的DI、DO通道接线设计为例，并结合图5～8，对本发明的系统中的被控电机对应的DI、DO通道的接线设计方法进行具体说明。

监控上述10台被控电机的PLC控制系统，具有1#～2#皮带机电机(单向运行)的PLC控继电器、依次命名为1KAC、2KAC，具有1#～5#浮选搅拌机电机(单向运行)的PLC控继电器、依次命名为3KAC、4KAC、5KAC、6KAC、7KAC，具有1#～2#浮选刮板机电机(单向运行)的PLC控继电器、依次命名为8KAC、9KAC，具有液面控制电动执行器电机(正反转运行)的PLC控继电器命名为KAC1、KAC2。以上如图8所示。

1#～2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机、液面控制电动执行器电机的过载监视继电器依次命名为1KA3、2KA3、3KA3、4KA3、5KA3、6KA3、7KA3、8KA3、9KA3、KA3；1#～2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机的运行监视继电器依次命名为1KA1、2KA1、3KA1、4KA1、5KA1、6KA1、7KA1、8KA1、9KA1，液面控制电动执行器电机(正反转运行)的运行监视继电器命名为KA1、KA2；1#～2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机、液面控制电动执行器电机的PLC控制方式监视继电器依次命名为1KA0、2KA0，3KA0、4KA0、5KA0、6KA0、7KA0，8KA0、9KA0、KA0；液面控制电动执行器电机的机械保护继电器为KA4、KA5。以上参考图5、6、7。

将1#皮带机电机的过载监视继电器1KA3的一个常开触点与1#皮带机电机的PLC控继电器1KAC的一个常开触点串联连接，形成与1#皮带机电机对应的过载与控制信号串联线路12，称作1#皮带机电机的过载与控制信号串联线路12；依此方法可形成2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机这些仅单向运行的被控电机(只配一个PLC控继电器)的过载与控制信号串联线路，依次为13、14、15、16、17、18、19、20；对于液面控制电动执行器电机这种正反转运行的被控电机(配置两个PLC控继电器)，先将其两个PLC控继电器KAC1、KAC2的各一常开触点并联连接，形成该被控电机的PLC控继电器的一对并联常开触点，再将该被控电机的过载监视继电器KA3的一个常开触点与这一对并联常开触点串联连接，形成该被控电机的过载与控制信号串联线路21。以上如图8所示。

将1#皮带机电机的过载与控制信号串联线路12、2#皮带机电机的过载与控制信号串联线路13、1#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路14、2#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路15、3#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路16、4#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路17、5#浮选搅拌机电机的过载与控制信号串联线路18、1#浮选刮板机电机的过载与控制信号串联线路19、2#浮选刮板机电机的过载与控制信号串联线路20、液面控制电动执行器电机的过载与控制信号串联线路21的两端并联连接，形成与1#～2#皮带机电机、1#～5#浮选搅拌机电机、1#～2#浮选刮板机电机、液面控制电动执行器电机这10台被控电机中每台被控电机都对应的可控过载信号并联线路22。以上如图8所示。

将可控过载信号并联线路的两端结点A、B各自依次对应接到DI模块的2接线端以及电源正极，即将可控过载信号并联线路22接入DI模块的2接线端对应的通道；将上述运行监视继电器1KA1、2KA1、3KA1、4KA1、5KA1、6KA1、7KA1、8KA1、9KA1、KA1、KA2的各一常开触点各自依次对应接入DI模块的3、4、5、6、7、8、9、12、13、14、15接线端对应的的通道；将上述PLC控制方式监视继电器1KA0、2KA0、3KA0、4KA0、5KA0、6KA0、7KA0、8KA0、9KA0、KA0的各一常开触点各自依次对应接入DI模块的16、17、18、19、22、23、24、25、26、27接线端对应的通道；另外将上述液面控制电动执行器的机械保护继电器KA4、KA5的各一常开触点各自依次对应接入DI模块的28、29接线端对应的通道；将PLC控继电器1KAC、2KAC、3KAC、4KAC、5KAC、6KAC、7KAC、8KAC、9KAC、KAC1、KAC2的线圈各自依次对应接入DO模块的2、3、4、5、6、7、8、9、12、13、14接线端对应的通道。以上如图8所示。

2#～7#配电柜所配电的各被控电机电气回路图(都具有过载监视继电器、运行监视继电器等)与图1或图2类比，也只是略有不同，其所示的被控电机电气回路都具有本发明的系统中的被控电机电气回路应有的组成及原理特点。依据上述的接线设计方法，也可以完成2#～7#配电柜所配电的各被控电机对应的DI、DO通道的接线设计，这里不再叙述。

下面以磨浮控制站为例，对本发明一种实现被控电机过载信息软识别方法的具体运用说明如下：

1.磨浮控制站内任一被控电机过载时，接入DI通道的过载被控电机的过载监视继电器常开触点的状态由断开变为闭合，设定在t1时刻最终闭合；接入DI通道的过载被控电机的一个运行监视继电器常开触点的状态由闭合变为断开，设定在t2时刻最初断开；假设t1-t2≤0，并且按照下述的过载信息软识别规则，编写任一被控电机的过载信息软识别PLC程序。

上述过载信息软识别规则为：任一被控电机在PLC控制下上电运行，在CPU任一扫描周期内，CPU若扫描到任一被控电机的一个运行监视继电器常开触点接入的DI通道对应的过程映像输入位的状态由上一扫描周期内的1变为0，且任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1，且任一被控电机的一个起停机命令DO通道对应的过程映像输出位最终为1状态，则判断任一被控电机发生了过载。

2.磨浮控制站内任一被控电机的过载信息软识别PLC程序以及其它PLC程序编写完成后，都要通过仔细检查、仿真软件测试来排除程序中的错误；同时也要完成上位机监控组态应用程序的设计实现与测试验证；

3.在磨浮控制站现场安装完成后的空负荷调试阶段，在I/O打点、上位机监控等常规调试通过，所有被控电机的手动起停、上位机起停(包括单机/联锁)调试通过后，按如下步骤对任一单向运行被控电机的过载信息软识别PLC程序进行现场模拟验证测试：

1)对将进行过载信息软识别PLC程序测试的单向运行被控电机的主回路断电、控制回路送电，将整个PLC控制系统(包括硬、软件)投入运行；

2)通过上位机、PLC控制该被控电机电气回路中的接触器吸合；

3)通过手动操作该被控电机电气回路中的热继电器上的测试开关(或测试按钮等)，使热继电器动作(其常闭辅助触点断开、常开辅助触点闭合)，从而使接触器分断；观察运行中的该被控电机过载信息软识别PLC程序，如出现过载信息，则该被控电机本次过载信息软识别PLC程序现场模拟验证测试通过；然后通过上位机给PLC下达过载限制解除命令，观察上述运行中的程序，确认该命令有效。

4)重复上述2)、3)步骤，如果连续三次测试都通过了，则认为该被控电机的过载信息软识别PLC程序现场模拟验证测试最终通过。

5)如果上述测试不能连续三次都通过，就认定该被控电机过载时满足t1-t2>0，并且按照下述的过载信息软识别规则对已编写的该被控电机过载信息软识别PLC程序进行修改，并将其中的断开延时处理对应的延时时间T设为500毫秒左右。

上述过载信息软识别规则为：任一被控电机在PLC控制下上电运行，通过软断开延时定时器对任一被控电机的运行监视继电器常开触点接入的DI通道对应的过程映像输入位的状态进行断开延时处理得到新信息状态，在CPU任一扫描周期内，CPU若扫描到新信息状态由上一扫描周期内的1变为0，且任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1，且任一被控电机的一个起停机命令DO通道对应的过程映像输出位最终为1状态，则判断任一被控电机发生了过载。其中，断开延时处理对应的延时时间T的取值要求保证：在CPU扫描到过载的任一被控电机对应的新信息状态由上一扫描周期内的1变为0的扫描周期内，CPU扫描到的过载的任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1。理论上，T的取值在满足要求的前提下越小越好。

6)仔细检查修改后的该被控电机过载信息软识别PLC程序，确保程序编写无误。

7)按照上述2)、3)步骤对上述修改后的过载信息软识别PLC程序进行现场模拟验证测试，如果上述测试连续三次都通过了，则修改后的该被控电机的过载信息软识别PLC程序现场模拟验证测试最终通过。

8)如果上述测试不能连续三次都通过，就逐渐加大断开延时处理对应的延时时间T的取值，直至上述测试连续三次都通过。

参照上述1)～4)步骤及其中方法，也可对任一正反转运行被控电机的过载信息软识别PLC程序进行现场模拟验证测试。不同的是，需要模拟任一正反转运行被控电机的正转运行过载停机和反转运行过载停机各两次，观察运行中的过载信息软识别PLC程序，看是否出现过载信息。如果连续四次测试都通过了，则认为任一正反转运行被控电机的过载信息软识别PLC程序现场模拟验证测试最终通过。如果不能连续四次测试都通过，则参照上述5)～8)步骤及其中方法，对任一正反转运行被控电机的过载信息软识别PLC程序进行修改并检查无误，然后重新对其进行现场模拟验证测试，直至连续四次测试都通过。

上述过载信息软识别规则中所述的“一个”，对单向运行的被控电机是指“唯一”，对于正反转运行的被控电机是指“两个之一”。对满足t1-t2>0条件的正反转运行被控电机也只需配置一个软断开延时定时器，并通过它分时对该被控电机的正、反转运行监视继电器的常开触点接入的DI通道对应的过程映像输入位的状态进行断开延时处理(两个过程映像输入位的状态不可能同时为1，先将这两个过程映像输入位的各一常开触点并联，再对这一对并联常开触点的状态进行断开延时处理)，得到一个新信息状态。

从上述测试应该看到，软识别的过载信息会使PLC发出停机命令，上位机显示的各信息状态与运行的PLC程序中相对应的信息状态保持一致(在反应上略有延时)，否则要分析解决。

4.被控电机过载信息软识别PLC程序通过现场模拟验证测试后，还要在实际工业运行中进行最终验证，出现问题再分析解决。

关于本发明的技术及原理的进一步说明：

1.本发明系统中提到的运行监视继电器、过载监视继电器以及PLC控制方式监视继电器都是中间继电器，是针对具体的情况，出于增加信号触点、信号隔离等方面考虑而设计的(有些情况下可以没有)，不是本发明技术成立的必要条件。如果用接触器常开辅助触点、热继电器常开辅助触点、转换开关PLC控制位无源触点去全部或部分地对应替换运行监视继电器常开触点、过载监视继电器常开触点、PLC控制方式监视继电器常开触点，去构成可控过载信号并联线路、去接入不同的DI通道，其替换后构建的系统也完全符合本发明的系统特征，也完全可以采用本发明的方法去实现被控电机过载信息的软识别。注意，如果一个被控电机电气回路中热继电器具有带公共结点的一常开、一常闭辅助触点，那么接入可控过载信号并联线路的过载信号常开触点，显然只能是过载监视继电器常开触点。

2.本发明中提到的将被控电机按其电气回路所属配电柜进行分组的原则，是出于方便发明技术在适宜的大、中型自动化工程中的实施与验证、降低技术应用风险等方面考虑的，不是本发明技术成立的必要条件。如果将一个CPU所控制的所有被控电机视为一组，只配置一个并联可控过载信号DI点，从原理上讲本发明技术也是成立的。而且当一个CPU所控制的被控电机数量较少时(至少两台以上)，建议只配置一个并联可控过载信号DI点。

3.当被控电机过载时，接入DI通道的所述过载被控电机的过载信号常开触点的状态由断开变为闭合，设定在t1时刻最终闭合；接入DI通道的所述过载被控电机的一个(即唯一或两个之一)运行信号常开触点的状态由闭合变为断开，设定在t2时刻最初断开。之所以提到最终闭合、最初断开，是因为触点在闭合和断开过程中都存在触点回跳现象。时差t1-t2值在理论上基于热继电器、接触器、过载监视继电器、运行监视继电器或其中部分电器元件的相关触点的相关时间参数，按照触点动作相互关系、时序进行计算得到。

上述的时间参数主要由电器元件本身的特性决定，因其型号、规格等不同而不同，但也受到实际应用情况的影响。其中接触器常开辅助触点、运行监视继电器常开触点的实际释放时间受所述接触器、继电器的线圈电流流过的具体电气线路的影响较大，有些情况会比产品样本上给出的规定条件下的数据值大几倍；热继电器常开辅助触点闭合过程时间一般受热继电器复位方式(自动复位/手动复位)影响较大。

在本发明技术实际应用中，无须知道t1-t2的精确值。可以在公开的产品技术数据中查找相关电器元件相关触点的动作时间、释放时间等计算t1-t2所需要的参数值；查不到的通过类比、实验等方法进行估值；之后再结合具体相关电气线路情况等因素，通过理论分析、工程经验等对上述参数值进行适度调整，最后按照相关触点动作相互关系、时序计算出t1-t2值。

以上述方法得到的t1-t2值为依据，按照适用的被控电机过载信息软识别规则编写的被控电机过载信息软识别PLC程序，在现场模拟验证测试时一般改动量小、节省测试时间，这比较适合大型自动化工程。但要有效运用这种方法，必须进行比较细致的基础工作，也需要丰富的经验积累。当然，如果基础工作做的非常扎实、经验积累足够丰富的话，也可以省去现场模拟验证测试这一环节，直接将按照上述方法编制的被控电机过载信息软识别PLC程序投入工业运行，在实际应用中进行验证。

前述案例中采用的被控电机过载信息软识别PLC程序的实现方法，开始简单、不需事先估算t1-t2值，但最初编写的过载信息软识别PLC程序在现场模拟验证测试中一般改动量大，这就需要事先对PLC的内部相关资源进行评估，要保证够用、合理。

在PLC的内部相关资源足够、t1-t2值难以估算、应用现场允许的情况下，可以考虑采用如下被控电机过载信息软识别PLC程序实现方法：

假设任一被控电机过载都满足t1-t2>0，并且按照下述的过载信息软识别规则编写被控电机过载信息软识别PLC程序，并将其中的断开延时处理对应的延时时间T设定为一个比较富余的值，比如700毫秒左右。

上述过载信息软识别规则为：任一被控电机在PLC控制下上电运行，通过软断开延时定时器对所述任一被控电机的运行信号DI通道对应的过程映像输入位的状态进行断开延时处理得到新信息状态，在CPU任一扫描周期内，CPU若扫描到新信息状态由上一扫描周期内的1变为0，且任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1，且任一被控电机的一个起停机命令DO通道对应的过程映像输出位最终为1状态，则判断任一被控电机发生了过载。其中，所述断开延时处理对应的延时时间T的取值要求保证：在CPU扫描到过载的任一被控电机对应的新信息状态由上一扫描周期内的1变为0的扫描周期内，CPU扫描到的过载的任一被控电机的并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位的状态为1。理论上，T的取值在满足要求的前提下越小越好。

按照上述方法编写的过载信息软识别PLC程序，可以省去现场模拟验证测试这一环节，直接在实际应用中进行验证。在现场、配电柜、热继电器等不具备上述的现场模拟验证测试所需要的条件时，也要首先考虑采用上述的被控电机过载信息软识别PLC程序实现方法。

在功能、投资等满足且安全允许的前提下，要争取通过设计等手段(比如将被控电机的接触器的线圈电流通路中的热继电器常闭辅助触点用过载监视继电器常闭触点代替、比如将热继电器的复位方式置成自动复位方式)，来努力实现被控电机过载时满足t1-t2≤0，这样按照相应规则编写的过载信息软识别PLC程序相对简单、占用PLC的内部资源少，过载信息判断可在一个CPU扫描周期内完成；若是被控电机过载时满足t1-t2>0，则按照相应规则编写的过载信息软识别PLC程序相对复杂、占用PLC的内部资源多，过载信息判断一般会在几个CPU扫描周期内完成，但总用时一般不会超过1秒。

为了满足本发明方法中所述延时时间T的取值要求，保障被控电机过载时能够被软识别出来，一般可以采用T≥t1-t2+t0来确定T的取值，其中t0为最大扫描周期时间；理论上T取值越靠近t1-t2+t0越好，但因难以得到t1-t2+t0精确值，实际应用中T取值都会有适度裕量，要努力保证既能稳定、准确地实现被控电机过载信息软识别，又不会对工艺设备的安全运行及管理产生不可接受的负面影响。

4.本发明系统部分的核心内容是“可控过载信号”的提出与应用设计。当被控电机在PLC控制方式下运行时，如果有可控过载信号并联线路接入DI通道的信号为高电平，则说明该可控过载信号并联线路对应的被控电机中有的过载了，且过载被控电机的一个(唯一或两个之一)PLC控继电器的常开触点还在闭合。在尽可能短的时间内，使PLC能准确地识别出是哪台被控电机过载了，然后尽快控制被识别出的过载被控电机的PLC控继电器的线圈断电，从而使上述可控过载信号并联线路接入DI通道的信号由高电平变为低电平，尽量减少高电平带来的负面影响，是本发明系统对应的被控电机过载信息软识别方法所追求的一个重要技术目标。

5.以下对本发明的被控电机过载信息软识别的PLC程序实现进行说明。

图9为本发明的一种单向运行被控电机过载信息软识别PLC程序实现示意图；图9中(1)、(2)部分为本发明的一种满足t1-t2≤0条件的被控电机单向运行起保停控制及其过载信息判断PLC梯形图程序段，(1)、(2)部分结合使用实现t1-t2≤0条件下的单向运行被控电机过载信息软识别；图9中(3)、(4)、(5)部分为本发明的一种满足t1-t2>0条件的被控电机单向运行起保停控制及其过载信息判断PLC梯形图程序段，(3)、(4)、(5)部分结合使用实现t1-t2>0条件下的单向运行被控电机过载信息软识别。

如图9(1)，在PLC控制方式信号触点接入的DI通道即PLC控制方式信号DI通道对应的过程映像输入位I0.3为1状态、前机运行信号DI通道对应的过程映像输入位I1.2为1状态、非过载保护停机信号DI通道对应的过程映像输入位I0.4为0状态、软停机按钮对应的存储器位即软停机按钮存储器位M0.2为0状态、软识别的过载信息存储器位M0.4为0状态的情况下，点击PLC上位机监控画面上的被控电机起机按钮图标，使该软起机按钮存储器位M0.1为1状态并只保持很短时间，则PLC控继电器线圈接入的DO通道即起停机命令DO通道对应的过程映像输出位Q4.0为1状态，后续引发PLC控继电器线圈得电、PLC控继电器常开触点闭合、接触器吸合(被控电机上电运行)、被控电机运行信号DI通道对应的过程映像输入位I0.2为1状态，至此即使M0.1为0状态，Q4.0仍为1状态、接触器仍然吸合、被控电机仍保持运行。此后，如果点击PLC上位机监控画面上的被控电机停机按钮图标，使该软停机按钮存储器位M0.2为1状态并只保持很短时间，则Q4.0为0状态，后续引发PLC控继电器线圈失电、被控电机断电停机。另外，当I0.4为1状态或I1.2、I0.3任一为0状态时，都会使Q4.0为0状态，即PLC发出停机命令。

当满足t1-t2≤0条件的被控电机发生过载断电，在CPU某一扫描周期内，一定会出现I0.2的状态由上一扫描周期内的1变为0，且并联可控过载信号DI通道对应的过程映像输入位I0.1为1状态的情况，这样在M0.2为0状态、M0.4为0状态、I0.3为1状态、I0.4为0状态、I1.2为1状态时，Q4.0仍然为1状态，如图9(1)。如此，则通过在CPU同一扫描周期内，在I0.2的下降沿被扫描到时，I0.1常开触点接通(I0.1为1状态)、Q4.0常开触点也接通(Q4.0为1状态)这样的条件满足，使得M0.4的线圈得电(M0.4为1状态)，即得出该被控电机过载的正确结论，并自锁保持M0.4的1状态，如图9(2)，在接续的下一个扫描周期内，M0.4的1状态会使Q4.0的状态为0，即PLC发出停机命令，如图9(1)。当该过载被控电机电气回路中的热继电器复位后，点击PLC上位机监控画面上的过载限制解除按钮图标，使该软过载限制解除按钮存储器位M0.5的状态由0变为1并只保持很短时间，从而使M0.4为0状态，为该被控电机的下一次起机作准备。图9(2)中M0.3为边沿存储器位。

图9(1)中I0.1常开触点串接Q4.0常开触点，是为了防止I0.1为1状态时误起与I0.1对应的多被控电机中处于停止状态的被控电机。

当满足t1-t2>0条件的被控电机发生过载断电，在CPU某一扫描周期内，一般会出现I0.2的状态由上一扫描周期内的1变为0，但I0.1仍为0状态的情况，从而使得Q4.0的状态为0，如图9(1)，进而M0.4也为0状态，如图9(2)，这就不能得出该被控电机过载的正确结论。因此，需要对图9(1)、(2)进行局部修改。将图9(1)中的I0.2常开触点改成M0.7常开触点得到图9(4)，将图9(2)中的I0.2常开触点改成M0.7常开触点得到图9(5)。

如图9(3)，新信息存储器位M0.7的状态是通过对I0.2的状态进行断开延时处理得到的，T1为断开延时定时器，其延时时间为T(单位取毫秒)，在Q4.0常开触点接通前提下，当I0.2常开触点由断开变为接通时，M0.7的线圈得电，M0.7的常开触点接通；在I0.2的下降沿，定时器开始定时，定时时间到，M0.7的线圈失电，M0.7的常开触点断开。只要T取值够大，就能保证当满足t1-t2>0条件的被控电机发生过载时，在CPU扫描到M0.7的状态由上一扫描周期内的1变为0的扫描周期内，CPU扫描到的I0.1的状态为1，这样在M0.2为0状态、M0.4为0状态、I0.3为1状态、I0.4为0状态、I1.2为1状态时，Q4.0仍然为1状态，见图9(4)。如此，则通过在CPU同一扫描周期内，在M0.7的下降沿被扫描到时，I0.1常开触点接通(I0.1为1状态)、Q4.0常开触点也接通(Q4.0为1状态)这样的条件满足，使得M0.4的线圈得电(M0.4为1状态)，即得出该被控电机过载的正确结论。当Q4.0常开触点断开时，定时器被复位。

从上面可以看出，当满足t1-t2>0条件的被控电机在PLC控制下上电运行、发生过载断电时，要延时一段时间，PLC才能通程序过判断得到该被控电机过载信息、才能取消已经发出的起机命令。所以在满足T取值够用的前提下，理论上T的取值越小越好。

为了使由M0.2、I0.3、I0.4、I1.2的状态变化引起的停机作用尽快得到响应，图9(1)中I0.2的常开触点串接了Q4.0的常开触点，图9(4)中的M0.7的常开触点串接了Q4.0的常开触点。

通过以上对图9的叙述，本领域技术人员很容易理解并编写出正反转运行被控电机的过载信息软识别PLC程序，这里不再叙述。

通过以上的实施方式的描述以及对技术、原理的进一步说明，本领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可以通过硬件以及PLC应用程序等来实现，而且其技术方案的细节呈现出多样性。本领域技术人员可以理解附图或是用于一般性原理说明的、或是针对具体实施场景的，附图中的元件、触点、连接等并不都是实施本发明技术所必须的。在本发明技术的具体应用中，本领域的技术人员往往会因为具体情况的不同，设计或选用与附图类比不尽相同的电气图(包括电气回路图以及DI/DO接线图)和PLC应用程序(过载信息软识别程序)，也可能采用不同的PLC编程语言。本发明公开了针对一个具体工程背景的本发明技术具体实施方案细节以及能够实现本发明技术的部分衍生变化方案的说明，所述衍生变化的方案都可以参考以上公开的技术细节加以实施，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，即使对本发明技术有所改进和完善，但只要没有脱离本发明的核心技术原理，都应落入本发明的保护范围。另外，本发明技术可以推广应用到其它被控对象、其它故障信息等，凡是与本发明技术原理相吻合的应用，也都应落入本发明的保护范围。