PLC皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)匯本

1、第1章 控制對象概述11.1皮帶運(yùn)輸機(jī)用途、根本組成構(gòu)造及工作過程1皮帶運(yùn)輸機(jī)用途1皮帶運(yùn)輸機(jī)組成及工作原理11.2控制對象對控制系統(tǒng)的要求11.3本課題應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作2第2章控制方案論證32.1繼電器控制方案32.2單片機(jī)控制方案32.3 PLC控制方案42.4 結(jié)論4第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1電機(jī)及元件選擇53.2電路設(shè)計(jì)5主電路設(shè)計(jì)5接線圖設(shè)計(jì)6第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)74.1程序組成局部74.2主程序74.3公用子程序84.4手動公用子程序84.5自動公用子程序94.6M1電機(jī)故障子程序104.7M2電機(jī)故障子程序114.8M3電機(jī)故障子程序124.9M4電機(jī)故障子程序12氏代 f

2、第5早程序調(diào)試13第6早體會心得14附錄15參考資料18第1章 控制對象概述1.1皮帶運(yùn)輸機(jī)用途、根本組成構(gòu)造及工作過程皮帶運(yùn)輸機(jī)用途皮帶輸送機(jī)可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中，露天采礦場及選礦廠中，在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)中，皮帶輸送機(jī)都得到了廣泛應(yīng)用，水平運(yùn)輸 或傾斜運(yùn)輸，皮帶輸送機(jī)的使用都非常方便。皮帶輸送機(jī)是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用來運(yùn)輸物料。那么皮帶輸送機(jī)的主要是由輸送帶和驅(qū)動裝置組成的。皮帶輸送機(jī)具有輸送量大、構(gòu)造簡單優(yōu)點(diǎn)，它廣泛地應(yīng)用在礦山、冶金、煤炭等部門，用來輸送松散 物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可以單臺輸送，也可多臺組成或與其他輸送設(shè) 備組成水平或傾斜的輸

3、送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要。皮帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動裝置由單個或多個驅(qū)動滾筒驅(qū)動，驅(qū)動電機(jī)也可以是單個電 機(jī)或多個電機(jī)驅(qū)動。一般驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、減速機(jī)、液力偶合器、制動器或逆止 器等組成。偶合器的作用是改善皮帶運(yùn)輸機(jī)的啟動性能。制動器和逆止器是為了防止當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)停機(jī)時皮帶向下滑動。皮帶運(yùn)輸機(jī)是散料連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，是應(yīng)用于短距離連續(xù)運(yùn)輸?shù)牡闹匾獧C(jī)械設(shè)備。皮帶運(yùn)輸機(jī)組成及工作原理皮帶輸送機(jī)的主要是由輸送帶和驅(qū)動裝置組成的。主要介紹驅(qū)動裝置即四臺電動機(jī)的運(yùn)動情況。皮帶運(yùn)輸機(jī)由 4臺皮帶機(jī)組成，4臺皮帶機(jī)分別用4臺電動機(jī)（M1 M4）拖動。皮帶輸送機(jī)是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用來運(yùn)輸物料，通過控制

4、4臺電動機(jī)的運(yùn)動，來控制傳輸物料。1.2控制對象對控制系統(tǒng)的要求皮帶運(yùn)輸機(jī)由4臺皮帶機(jī)組成，4臺皮帶機(jī)分別用4臺電動機(jī)（M1M4）拖動，如 圖1所示。圖1皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)示意圖皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作過程如下：1啟動時先起動最末一臺皮帶機(jī)，經(jīng)過 5S延時，再依次起動其它皮帶機(jī):2停頓時應(yīng)先停頓第一臺皮帶機(jī)（M1），待料運(yùn)送完畢后再依次停頓其它皮帶機(jī):3當(dāng)某臺皮帶機(jī)發(fā)生故障時，該皮帶機(jī)及其前面的皮帶機(jī)立即停頓，而該皮帶 機(jī)后面的皮帶機(jī)待料運(yùn)完后才停頓。例如當(dāng)M2故障時，M1、M2應(yīng)立即停，經(jīng)過5S延時后，M3停，再過5S后M4停。1.3本課題應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作1設(shè)計(jì)和繪制電氣控制原理圖或 PC I/O接線圖

5、、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(xì)表3設(shè)計(jì)操作面板電器元件布置圖。4上機(jī)調(diào)試程序5編寫設(shè)計(jì)說明書21 / 19第2章控制方案論證2.1繼電器控制方案繼電器控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：繼電器，動作有壽命限制，一個元件故障可能造成整個系統(tǒng)崩潰， 會將故障擴(kuò)大化, 本錢最低，也最容易被偽劣產(chǎn)品冒充，可維修度最高，同時維修本錢也低。1繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián) 等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加 功能、較為困難。2繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動作實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低，觸點(diǎn)的開關(guān)動作 一般在幾十毫

6、秒數(shù)量級，且機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。3繼電器安裝后，受電氣設(shè)備觸電數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響，系 統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。4繼電器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能，但不具備計(jì)數(shù)的功能。5觸點(diǎn)在開閉時會產(chǎn)生電弧，造成損傷并伴有機(jī)械磨損，使用壽命短，運(yùn)行可 靠性差，不易維護(hù)。2.2單片機(jī)控制方案依據(jù)單片機(jī)目前的開展?fàn)顩r，該方案的優(yōu)缺點(diǎn)是：(1) 本錢較低。由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對都比擬低，而且外圍電路的元器件價(jià)格 也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來，本錢比擬低。(2) 可以對外部存儲容量根據(jù)需要進(jìn)展擴(kuò)展，設(shè)計(jì)可以相比照擬靈活。(3) 由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用， 減

7、少較大工作量。其缺點(diǎn)為：(1) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相比照擬復(fù)雜，運(yùn)用該方案，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包含擴(kuò)展電路局部 和系統(tǒng)配置電路局部，所以該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對較大，影響系統(tǒng)開發(fā)的時間。(2) 系統(tǒng)的抗干擾能力相對較差，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然注意了芯片、器件選擇、去 耦濾波、電路板的布線，通道隔離以及屏蔽。但由于工廠的條件比擬差，很難保證系 統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。(3 )維護(hù)維修相比照擬麻煩，維修需要的時間也相對較長。但與此同時，由于微機(jī)控制系統(tǒng)所有的電路集中在一塊電路板上，其實(shí)現(xiàn)的功能、輸入輸出的點(diǎn)數(shù)受到限制，而且系統(tǒng)的散熱性，維護(hù)性受到考驗(yàn)，假設(shè)其中一局部損壞，其只能全部更換。另外， 微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)周期

8、長，一旦要有變化修改比擬麻煩。2.3 PLC控制方案PLC的優(yōu)點(diǎn)主要有：功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高可以相當(dāng)于集成了很多繼電器，大多數(shù)時候性價(jià)比并不低，除非是簡單電路，只用少數(shù)繼電器，那么可能就不太實(shí)用了。(2)硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)(3 )可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)(4) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少(5) 編程方法簡單(6) 維修工作量少，維修方便(7) 體積小，能耗低(8) 與時俱變，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊2.4結(jié)論經(jīng)過比擬，我們發(fā)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)具有以下鮮明的特點(diǎn)：I/O驅(qū)動能力強(qiáng)，易于擴(kuò) 展，圖形化開發(fā)界面，價(jià)錢適中，抗干擾能力強(qiáng)，因此多用于工業(yè)設(shè)備上。應(yīng)選用PLC控制方案。第3章控制系

9、統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電機(jī)及元件選擇本課程設(shè)計(jì)采用的電動機(jī)是四臺 380V的三相籠式電動機(jī)。在主電路中電路保護(hù)裝 置由刀開關(guān)QS1和自動空氣斷路器QF組成，用220V電網(wǎng)電壓供電。由PLC控制四個 交流接觸器的電磁線圈電路的通斷，實(shí)現(xiàn)對四個電動機(jī)通斷控制。四個電動機(jī)電路都串 聯(lián)了熱繼電器對其進(jìn)展保護(hù)，同時也是故障點(diǎn)。3.2電路設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)依靠 PLC的輸出 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3所接的 KM1、KM2、KM3、KM4控制電機(jī) M1、M2、M3、M4的運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)圖如下：322 PLC I/O接線圖設(shè)計(jì)皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)PLC I/O接線如下圖:SB 4亠SB6M3LlS<W

10、t£'YSB9-2TItfQQ6 I0. 20. 3U, 40. 5U. b0. 72J!1. 01 T1.:L 3L 4L 3U1>啟殳手二:遵悟三口 1110 (10. IU- Z0.3210- 4a 50. 63L0” 71. 01.1®NLI.-CPU22 4AC DC Relay型丄K.f7«aNAC20V圖3 2I/O接線圖本設(shè)計(jì)用了刀開關(guān)、斷路器、熔斷器、熱繼電器按鈕、S7-200等電氣元件。第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1程序組成局部皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC電氣控制系統(tǒng)的程序主要分為以下幾個局部： 主程序、公用子程序、 自動子程序、手動子程序、M

11、1電機(jī)故障子程序、M2電機(jī)故障子程序、M3電機(jī)故障子 程序、M4電機(jī)故障子程序。4.2主程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主程序主要包括：與外部的信息交流，故障子程序的發(fā)生，自動手動的選 擇，然后對其各種子程序的跳轉(zhuǎn)。程序圖如下：10.711.JMt.4MS. 3 丿十ItfJM6.CIQOT ' II P自若程斥zF.MG.1M2.0-I HHI O4Mt. 2MIOEM-c n )MID七rt h尸卜JME 4EMM5.0MLSM4.JT 卜 _ Th懺障子程斥 EM11 0(1.3M6.4圖41主程序4.3公用子程序設(shè)計(jì)公用子程序主要是：在手動操作下，置位自動子程序和故障子程序的所有操作，以防發(fā)生

12、沖突。程序圖如下：SM0.1IIIO.OMO.O1MO. I9M2.04IM1D-C R )M4.DM5.0C R )T3712圖4 2公用子程序4.4手動子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)進(jìn)入手動模式執(zhí)行的程序。程序圖如下:10.110.5Q0.1Q0 2QC3M&OQ0.0H 1dIPIPIC )10.210.6Q0 2QC3M6.0Q0.1H IdIPIPII )10.310 7QO.OQ01003M6.0Q0.2H I"II dIIPIH-C )10.411.0QdOQ0.1QC.2M&.0T I"II dIII()圖4 3手動子程序4.5自動子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的自

13、動子程序主要控制自動模式下系統(tǒng)正常的啟動和停頓(1) 系統(tǒng)啟動按下10.1 接通KM4起動 M4 5s后T37動作一進(jìn)入狀態(tài)M0.1 一置位Q0.3, 起動定時器 T38 接通 KM3 起動 M3 5s后T38動作一進(jìn)入狀態(tài)M0.2一啟動 定時器T39 ,置位Q0.2 接通KM2起動 M2 5s后T2動作進(jìn)入狀態(tài)M0.3 置 位Y3接通KM1 起動M1 起動M4。 至此，M1M4按控制要求全部起動起來， 進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。(2) 系統(tǒng)正常停頓土M(>4氣QO IRC>O.2 T41R(J4J| I I 42l：TMl nWi 1門M(3MO A性3 ?M4電g刼“扌電機(jī)啟勁昭2硯機(jī)

14、JS勁MiMUua 動IM1電機(jī)制勁IM2電惋刮動M2電機(jī)!動NM電機(jī)創(chuàng)動Ml 0Q0.3M0.1M0CTI ” 十，IC >MCI.DH IMC.OIC1.1Mld.2M0.1rjTONLU£1LOLioiT37MO 113M9.3M(J,2TII |-H Hr< )Mei a|qo a1T3B1DH£1100 (Hi-Mtt2T38M9JMOL 3IklION1D0 ms：PTT睜MiU.3cnnMi 5wn 7MIGM Ji b斗1F33MQ15IIHH Hr<心ILcMl. 4v|D_6:)T4QHrTun I1 on 吋 I i II rph&q

15、uot;TONI PTl BO耐丑NO 75floo.nP)應(yīng)先停頓第一臺皮帶機(jī)(M1電機(jī))，待 料運(yùn)送完畢后經(jīng)過5S延時，再依次停 頓其它皮帶機(jī)。圖4 4自動子程序4.6 M1電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M1故障子程序主要是控制自動模式下，M1電機(jī)故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下10.5- 進(jìn)入狀態(tài) M2.0 一啟動定時器 T43,復(fù)位 Q0.1-斷開KM1-停頓M1 5s后T43動作 一進(jìn)入狀態(tài) M2.1 一啟動定時器 T44 ,復(fù)位 Q0.2斷開KM2 停頓M2 5s后T44動作 一進(jìn)入狀態(tài) M2.3 一啟動定時器 T45 ,復(fù)位 Q0.3 斷開KM3 停頓M3 5s后T45動

16、 作進(jìn)入狀態(tài)S34 復(fù)位Q0.4斷開KM4 停頓 M4。等待下次操作。至此，M1M4 按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。M1QRQOdT4JHl電機(jī)制動1T437i4電機(jī)制動T44Ml2145J電機(jī)制動MZ3T45RQOJ陋電機(jī)制動qdIMl故障程序順厚囹M2.1Q0.1Y R )1M2.(JY只)1M2.1144H H IM2 2H IM2.2145H I IM2 3TIM2.0QtWT hr( R )1QD1-C s)3T43INTON50FT100 mtM2D T43M212H II l-H UM21H IT44INTON5Q*PT1 00 rns圖4 5 M1故障子程序4.7 M2電機(jī)故障子程序

17、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M21故障子程序主要是控制自動模式下，M2電機(jī)故障的處理。MID程序故障控制：在自動模式下，按下 10.6一進(jìn)入狀態(tài)M3.0 一啟動定時器T46,復(fù)位 Q0.1、Q0.2斷開KM1、KM2停頓 M1、M25s后T46動作進(jìn)入狀態(tài) M3.1 啟動 定時器T47 ,復(fù)位Q0.3斷開KM3 停頓M3 5s后T47動作進(jìn)入狀態(tài)M3.2 復(fù)位 Q0.4 斷開KM4 停頓M4.等待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。QC.01QQ1V IQ0 22 T4E Tin tonM2電機(jī)故聳jiPTl衛(wèi)DM3.250M10T46T I F葉M3.17M3.1Q0.2R :)1M3.0R :

18、)1T47IMTONFT100 msQ03口1M1250MilT47 QQ3 M32圖4 6 M2故障子程序4.8 M3電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M3故障子程序主要是控制自動模式下，M3電機(jī)故障的處理。QOO程序故障控制：在自動模式下，按下 10.7一進(jìn)入狀態(tài)M4.0 一啟動定時器T48,復(fù)位 Q0.1、Q0.2、Q0.3斷開 KM1、KM2、KM3停頓 M1、M2、M3 5s 后 T46 動作進(jìn) 入狀態(tài)M4.1 復(fù)位Q0.4斷開KM4 停頓M4。等待下次操作。至此，M1M4按控制 要求全部實(shí)現(xiàn)停車MMT口 Q37 /1fT48IMTONIPTinn ms：T4SkM41pt Y F )圖4

19、7 M3故障子程序4.9 M4電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M4故障子程序主要是控制自動模式下，M4電機(jī)故障的處理.程序故障控制：在自動模式下，按下10.8一進(jìn)入狀態(tài)M5.0 一啟動定時器T49,復(fù)位Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4斷開 KM1、KM2、KM3、KM4一停頓 M1、M2、M3、M4。等 待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。圖4 8 M4故障子程序第5章程序的調(diào)試在程序設(shè)計(jì)完成了之后，就是程序調(diào)試了。調(diào)試分為：自動模式下的程序調(diào)試、手 動模式下的程序調(diào)試以及故障情況下的程序調(diào)試。自動模式調(diào)試：按下模式選擇開關(guān) SA 11.0，并且按下SB5 10.1啟動按鈕，進(jìn)

20、入自動模式，M4馬上啟動每隔5s其他電機(jī)依次啟動，同樣按下 SB6 I0.2停頓按鈕,M1馬上停頓每隔5s其他電機(jī)依次停頓。SA打下來，進(jìn)入自動模式，依次按10.1、10.2、 10.3、I0.4分別啟動和停頓相應(yīng)的電機(jī)。例如按下SB1第一臺電機(jī)開場運(yùn)行，松開 SB1第一臺電機(jī)停頓下來，其他的類似。最后還有一個模擬故障點(diǎn)，進(jìn)展程序調(diào)試。按下SB5 啟動所有的電機(jī)后，依次分別按下故障點(diǎn)10.5、10.6、10.7、11.0?？词欠裣鄳?yīng)的故障點(diǎn)和故障點(diǎn)之前的所有電機(jī)都停下來，同時這個故障點(diǎn)之后的電機(jī)每隔5s停下來。仿真圖如下:smiTTb-! I匸m于距HjQ-UD71心*ih TOHFT 訶 F

21、EINTONFT_r系統(tǒng)調(diào)試圖第6章心得體會經(jīng)過這次的論文使我更加的了解到 PLC對電器控制的主要過程，以及PLC在生產(chǎn)中 可能遇到的種種事故以及對應(yīng)措施，也讓我了解了關(guān)于運(yùn)輸機(jī)的根本原理與設(shè)計(jì)理念， 要設(shè)計(jì)一個實(shí)物總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無 法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)檐浖旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮 兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對坐而言不如立而行有 了深刻的認(rèn)識，對于這些程序編寫等還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解。在本次設(shè)計(jì)中對我

22、們進(jìn)展綜合訓(xùn)練，著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工程制圖的能 力、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達(dá)的能力。同時， 讓我們回憶已學(xué)過PLC的知識，并對知識重新組合、靈活運(yùn)用。使我們能夠通過對PLC應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻；也為我們今后從事工業(yè)自動化及自動線方面的設(shè)計(jì)工作提供 了珍貴的經(jīng)歷。成功地實(shí)現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計(jì)任務(wù)書上提出的所有 控制、保護(hù)和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能 先進(jìn)、操作靈活方便。通過順序功能圖的循環(huán)，重點(diǎn)解決了連續(xù)工作方式的順序功能圖 的設(shè)計(jì)過程中遇到的各種復(fù)雜問題。在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中，得到了賴教師的悉心指導(dǎo)，

23、使我從對課題的茫然無知到課題的順 利完成，課題的每一步的進(jìn)展都凝聚著賴教師的心血。因此特在此向賴教師致以誠摯的 意、。主程序I0.5HideH107Tiijo-1MtitlIAIOD-I ' l-HQO 1Ip I(R)手町于蚯J?ENMEE_I 7 IID 口F自爲(wèi)子玄席FNMb IIO£11.3H l-H * i應(yīng)T HMu a>)I as11. JMs. JMb.JMb J如IHII)M&l-I H臨4MGlOr< )M?OT TM30KOME, 3H IIENMSOs)1M40PI s )1-IMGH11.3臨 4/ Hp()M2.0-co_111 D l_Y S )ENENH4,UL( A )手動子程序10.1105Q01Q12Q0.3t16.0QOJTI >M $1 ” I$ HT $c)10.210.8QO.OQ0.2QD.3W6.0Q01TH >H dI、I、HT $I)10310.7QO.OQ0.1Q0.3M6.DQ0.2TI】H小HH ' I，HT，I)10.411.000.0qaiQ0.2M6.0Q0.3TI，IFI，IT)1c公