PLC皮帶運輸機課程設計

湖 南 工 程 學 院課 程 設 計課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)設計 專業(yè)班級 姓 名 學 號 指導教師 2014年3月7日精品文檔交流湖南工程學院課程設計任務書課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)設計 專業(yè)班級 姓 名 學 號 指導教師 審 批 任務書下達日期2014年2月24日課程設計完成日期2014年3月7日設計內容與要求一. 課程設計的性質與目的 本課程設計是自動化專業(yè)教學計劃中不可缺少的一個綜合性教學環(huán)節(jié)，是實現理論與實踐相結合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用本課程所學知識和技能去分析和解決本課程范圍內的一般工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序和方法。通過課程設計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本課程的知識和技術去解決工程實際問題的能力。 二. 課程設計的內容 1.根據控制對象的用途、基本結構、運動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。 4.上機調試程序。5.編寫設計說明書。 三. 課程設計的要求 1.所選控制方案應合理，所設計的控制系統(tǒng)應能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術中的文字符號制定通則的有關規(guī)定。 3.所編寫的設計說明書應語句通順，用詞準確，層次清楚，條理分明，重點突出，篇幅不少于7000字。主要設計條件每人一個PLC實驗箱和一臺編程電腦。設計說明書裝訂順序1.課程設計說明書封面。2.課程設計任務書。3.說明書目錄。4.正文（按設計內容逐項書寫）。5.參考文獻。6.附錄。7.課程設計評分表。設計進度安排1.第一周星期一上午：課題內容介紹。2.第一周星期一下午：仔細閱讀設計任務書，明確設計任務與要求，收集設計資料，準備設計工具。3.第一周星期二第二周星期一：確定控制方案。繪制皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細表。4.第二周星期一：上機調試程序。5.第二周星期二星期五：編寫設計說明書,答辯。參考文獻1廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用M.重慶：重慶大學出版社2萬太福.可編程序控制器及其應用M. 重慶：重慶大學出版社3劉祖潤.畢業(yè)設計指導.北京：機械工業(yè)出版社4謝桂林.電力拖動與控制. 北京：中國礦業(yè)大學出版社5工廠常用電氣設備手冊編寫組.工廠常用電氣設備手冊. 北京：水利電力出版社附錄：課題簡介及控制要求（1）課題簡介皮帶運輸機由4臺皮帶機組成，4臺皮帶機分別用4臺電動機(M1M4)拖動，如圖1所示。圖1 皮帶運輸機系統(tǒng)示意圖（2）控制要求 啟動時先起動最末一臺皮帶機，經過5S延時，再依次起動其它皮帶機： 停止時應先停止第一臺皮帶機(M1)，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機： 當某臺皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機后面的皮帶機待料運完后才停止。例如當M2故障時，M1、M2應立即停，經過5S延時后，M3停，再過5S后M4停。 要求皮帶運輸機控制系統(tǒng)具有手動和自動兩種工作方式。精品文檔交流前 言PLC是一種可編程邏輯控制器,控制功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于擴展、通用性強等一系列優(yōu)點，它不僅可以取代繼電器控制系統(tǒng)，還可以進行復雜的生產過程控制和應用于工廠自動化網絡，作為自動化專業(yè)的一名大學生，掌握好PLC這一門應用技術是一個必不可少的要求。上學期我們學完了PLC原理及工程應用一書，學校為了讓我們可以鞏固知識，加深對于這門技術的了解,從而更加穩(wěn)固的掌握好這一門技術。同時可以提高自己的實踐動手能力，以后能夠更好更快的適應于社會。因此替我們安排了這次的課程設計。以下是我的習作，制作一個皮帶運輸機PLC電氣控制系統(tǒng)。本課題設計一共分為五章，第一章是被控對象的概述以及設計任務與要求；第二章為控制方案的確定；第三章為皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)硬件設計；第四章是控制系統(tǒng)的軟件設計；第五章為控制程序調試。目 錄第1章 概述11.1被控對象的概述11.2 設計任務與要求1第2章 控制方案確定22.1 繼電器控制方案22.2 單片機控制方案22.3 PLC控制方案2第3章 皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)硬件設計43.1 PLC輸入、輸出原件的選擇43.2 PLC型號的選擇43.3 PLC I/O接線圖的繪制4第4章 控制系統(tǒng)的軟設計64.1 PLC控制程序的組成64.2 主程序的設計64.3 手動子程序設計84.4 自動子程序設計94.5 手動子程序設計124.6 故障處理子程序124.6.1 M1故障處理子程序124.6.2 M2故障處理子程序144.6.3 M3故障處理子程序154.6.4 M4故障處理子程序16第5章 控制程序的調試185.1自動子程序的調試185.2手動子程序的調試185.2故障子程序的調試18結束語20參考文獻21電氣信息學院課程設計評分表22第1章 概述1.1被控對象的概述皮帶傳送機是一種連續(xù)運輸機械，也是一種通用機械。適用于傾斜輸送，垂直輸送等形式。工作過程中噪音小，結構簡單。它可以快速的傳送生產過程中的產品和配件等，能夠使產量和生產效率大為提高。并且運輸能力大，工作阻力小，耗電量低。被廣泛應用于鋼鐵企業(yè)、水泥、糧食以及輕工業(yè)的生產線。既可以運送散狀物料，也可以運送成件物料。皮帶運輸機由皮帶、機架、驅動滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。在大型港口和大型冶金企業(yè)，煤炭企業(yè)應用廣泛。皮帶傳送機中，輸送帶是是最昂貴，耐久性最差的部件。在輸送機運轉過程中，輸送帶受到各種不同性質和大小的負荷作用，處在及復雜的應力狀態(tài)下。輸送帶最典型的磨損形式有：工作層面與邊緣磨損，受大塊礦巖作用引起擊穿撕裂和剝離等等。計算計算表明，輸送帶的費用占輸送機全部設備費用的一半。因此，根據根據輸送機的使用條件，選擇合適的傳送帶，并在運行中加強維護和管理，延長其使用壽命，對提高輸送機效率，降低輸送機成本就有很重要的意義。1.2 設計任務與要求1.設計和繪制電氣控制原理圖或PC I/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清單。2.選擇電氣元件，編制電氣元件明細表。3.上機調試程序4.編寫設計說明書第2章 控制方案確定2.1 繼電器控制方案繼電器是一種電子控制器件，由電磁線圈、鐵心、觸電和復位彈簧組成。它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，通常用于自動控制電路中。電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。繼電器系統(tǒng)具有以下幾個特點：（1）邏輯控制采用硬件接線，接線多且復雜，體積大，功耗大，系統(tǒng)構成后，想在改變或增加功能較為困難。（2）控制速度繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸電的動作實現，工作頻率低，且機械觸點還會出現抖動問題。（3）順序控制利用時間繼電器的邂逅動作來完成時間上的順序控制，內部的機械結構易受環(huán)境溫度的影響，使定時的精度不高。（4）靈活性及可擴展性差（5）不具備計數功能（6）可靠性和可維護性繼電器控制使用大量的機械觸電，觸電在開閉時產生電弧，造成損傷并且伴有機械磨損，使用壽命短，運行可靠性差，不易維護。2.2 單片機控制方案單片機控制具有體積小、功耗低、性能可靠、價格低廉、使用方便靈活、易于產品化等優(yōu)點。但微機控制系統(tǒng)所有的電路都集中在一塊電路板上，實現的功能和輸入輸出的點數受到限制，且系統(tǒng)的散熱性和維護性受到考驗，一部分損壞就只能全換，不劃算；開發(fā)周期長，修改比較麻煩。2.3 PLC控制方案PLC種類繁多，應用廣泛，目前國內國外以應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電子、機械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出單元、電源、編程器和其它外圍設備組成。其有以下特點：（1）編程簡單，使用方便，易被一般的工程技術人員所理解和掌握，程序可現場修改。（2）維修工作量少，維護方便（3）可靠性高于繼電器系統(tǒng)（4）系統(tǒng)的設計、安裝、調試量少（5）功能強，性能價格比高（6）體積小，能耗小（7）硬件配置齊全，通用性強，實用性強第3章 皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)硬件設計3.1 PLC輸入、輸出原件的選擇皮帶運輸機PLC電氣控制系統(tǒng)輸入/輸出原件的選則如表3-1所示表3-1 皮帶運輸機PLC電氣控制系統(tǒng)輸入輸出原件的選型3.2 PLC型號的選擇根據點數來選擇PLC的型號，點數太少則不合要求，點數太多則浪費，本實驗選擇的PLC型號為CPU 224XP AC/DC/Relay3.3 PLC I/O接線圖的繪制皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)PLC I/O接線如圖3-3所示。序號代號名稱數量1SA開關12SB1控制按鈕13SB2控制按鈕14SB3控制按鈕15SB4控制按鈕16FR1-FR4熱繼電器47KM1-KM4接觸器48M1-M4三相交流電動機4圖3-3 S7-200PLC I/O接線圖第4章 控制系統(tǒng)的軟設計4.1 PLC控制程序的組成皮帶輸送機電氣控制系統(tǒng)主要由一下四個部分組成：（1）主程序（2）手動子程序（3）自動子程序（4）公用子程序（5）故障處理子程序4.2 主程序的設計主程序設計的梯形圖設計如圖4-2所示，不管用I0.5-I1.0表示的哪一個電動機出現故障，都用V6.0記錄下來并且保持，V6.1-V6.4分別來記錄并且保持M1-M4的電動機故障。用I0.0的常開觸點來控制自動擋，I0.0的常閉觸點控制手動擋。圖4-2 主程序梯形圖4.3 手動子程序設計當執(zhí)行手動擋時，SB1-SB4分別控制四個電動機的運轉，其梯形圖設計如圖4-3所示圖4-3 手動子程序梯形圖4.4 自動子程序設計當執(zhí)行自動子程序，且沒有發(fā)生故障時，按下啟動按鈕SB1，電動機分別從M4-M1間隔5S的順序開始啟動，并保持運轉。按下SB2鍵，電動機從M1到M4間隔5S的順序一次停止。圖4.4是自動子程序的順序功能圖，為其梯形圖提供依據。圖4-4 皮帶運輸機自動子程序順序功能圖圖4-4 自動子程序梯形圖4.5 公用子程序設計進入公用子程序后，V0.0置位，V0.1到V0.8復位，V2.0到V2.3復位，V3.0到V3.2復位，V4.0、V4.1、V5.0復位，T37到T48復位。圖4-5 公用子程序梯形圖4.6 故障處理子程序在皮帶運輸機自動運動過程中，四臺電動機任意一臺出現故障，就自動進入故障處理程序。故障處理子程序分為四部分。4.6.1 M1故障處理子程序進入M1故障處理子程序之后，首先Q0.0復位，電動機M1停止，并且Q0.1-Q0.3復位。是電動機M2-M4保持運轉。5S后Q0.1復位，電動機M2停止，以此類推，直至電動機M4停止，程序退出運行。圖4-6-1 M1故障處理子程序順序流程圖 圖4-6-1 M1故障處理子程序梯形圖4.6.2 M2故障處理子程序進入M2故障處理子程序的時候，Q0.1、QO.2復位，電動機M1、M2停止轉動，Q0.2、Q0.3置位，電動機M3、M4保持運轉。5S后Q0.2復位，M3停止運轉。再過5S妙，Q0.3復位，電動機M4也停止。M4停止后退出程序。 圖4-6-2 M2故障處理子程序順序流程圖圖4-6-2 M2故障處理子程序梯形圖4.6.3 M3故障處理子程序進入M3故障處理子程序后，Q0.0-Q0.2復位，是電動機M1-M3停止轉動，并且置位Q0.3使電動機繼續(xù)運轉。5S后復位Q0.3，電動機M4停止。M4停止后，程序退出運行。圖4-6-3 M3故障處理子程序順序流程圖圖4-6-3 M3故障處理子程序梯形圖4.6.4 M4故障處理子程序進入M4故障處理子程序時，Q0.0-Q0.3都復位，電動機M1-M4也都停止運轉。然后程序在退出運行圖4-6-4 M4故障處理子程序順序流程圖圖4-6-4 M4故障處理子程序梯形圖第5章 控制程序的調試5.1 自動子程序的調試將皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)梯形圖程序在STEP7軟件中編譯完成，編譯無錯誤后下載程序至PLC，設計PLC為RUN狀態(tài)并打開程序狀態(tài)監(jiān)控。將SA開關閉合，選擇工作方式為自動方式。按下SB1啟動按鈕，Q0.3-Q0.0間隔5S依次閉合。皮帶運輸機啟動完成。啟動后無故障信號時，按下停止按鈕SB2，Q0.0-Q0.3間隔5S依次斷開，完全斷開后，系統(tǒng)狀態(tài)開始保持不變，皮帶運輸機完成停止動作。5.2手動子程序的調試PLC為RUN狀態(tài)并打開程序狀態(tài)監(jiān)控時，將SA開關斷開，選擇工作方式為手動方式。此時，按下SB1按鈕，Q0.0觸點閉合，斷開SB1，Q0.0觸點斷開。按下SB2按鈕，Q0.1觸點閉合，斷開SB2，Q0.1觸點斷開。按下SB3按鈕，Q0.2觸點閉合，斷開SB3，Q0.2觸點斷開。按下S4按鈕，Q0.3觸點閉合，斷開SB4，Q0.3觸點斷開。5.2故障子程序的調試系統(tǒng)工作在自動方式，并且完成啟動后，按下模擬M1故障信號的開關。使I0.5觸點閉合，系統(tǒng)進入M1故障處理子程序。進入故障處理子程序之后，首先Q0.0復位，電動機M1停止，并且Q0.1-Q0.3復位。是電動機M2-M4保持運轉。5S后Q0.1復位，電動機M2停止，以此類推，直至Q0.3復位，電動機M4停止，M1故障處理子程序完成。系統(tǒng)工作在自動方式，并且完成啟動后，按下模擬M2故障信號的開關。使I0.6觸點閉合，系統(tǒng)進入M2故障處理子程序。進入M2故障處理子程序之后，Q0.1、QO.2復位，電動機M1、M2停止轉動，Q0.2、Q0.3置位，電動機M3、M4保持運轉。5S后Q0.2復位，M3停止運轉。再過5S妙，Q0.3復位，電動機M4也停止，M2故障處理子程序完成。系統(tǒng)工作在自動方式，并且完成啟動后，按下模擬M3故障信號的開關。使I0.7觸點閉合，系統(tǒng)進入M3故障處理子程序。進入M3故障處理子程序之后，Q0.0-Q0.2復位，是電動機M1-M3停止轉動，并且置位Q0.3使電動機繼續(xù)運轉。5S后復位Q0.3，電動機M4停止， M3故障處理子程序完成。系統(tǒng)工作在自動方式，并且完成啟動后，按下模擬M4故障信號的開關。使I1.0觸點閉合，系統(tǒng)進入M4故障處理子程序，Q0.0-Q0.3都復位，電動機M1-M4也都停止運轉，M4故障處理子程序完成。結束語通過這兩周PLC課程設計的實習，使我對PLC這門技術有了更深入的了解和掌握。同時，也使我對四門子STEP7軟件的操作更加熟