多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制

1、 信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告( 20102011 學(xué)年 第 二 學(xué)期 ) 題 目 多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制 院（系、部） 控制系 課 程 名 稱 電氣控制技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)專 業(yè) 自動(dòng)化 年 級(jí) 2008級(jí) 學(xué) 號(hào) 0815321011 姓 名 耿曉宇 指 導(dǎo) 老 師 鄭義民 晏來(lái)成 2011 年 7月2日引言 可編程控制器（PLC），是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)?？删幊炭刂破魇菍楣I(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、模擬式的輸入與輸

2、出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及有關(guān)設(shè)備，都遵循易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成統(tǒng)一的整體，易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，可編程控制器以其簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、通用性高、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)凳一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、鋼鐵、航空航天、化工、食品、造紙、等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)PLC在帶式傳送機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高對(duì)PLC的深入學(xué)習(xí)程度與解決問(wèn)題，分析問(wèn)題的能力。同時(shí)鞏固對(duì)PLC的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)4二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 5 2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理6 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表7 2.3 PLC原理接線圖8

3、2.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)8 三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1控制系統(tǒng)程序流程設(shè)計(jì)93.2控制程序設(shè)計(jì)思路10 四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析11 4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題 12 4.2結(jié)果分析12 結(jié)束語(yǔ)13 參考文獻(xiàn)13 附錄：程序1、 設(shè)計(jì)任務(wù)多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制圖1 多級(jí)運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)示意圖圖2 傳送帶電動(dòng)機(jī)主電路圖控制要求：1. 料罐進(jìn)料、放料由電磁閥YV1和YV2控制，當(dāng)料罐中的料位低于下料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)SQ4時(shí)，進(jìn)料閥YV1動(dòng)作，向料罐中進(jìn)料；當(dāng)料位高于上料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)SQ3時(shí)，進(jìn)料閥YV1關(guān)閉。2. 當(dāng)裝料小車到達(dá)裝車點(diǎn)時(shí)，裝車位開(kāi)關(guān)SQ1=1，此時(shí)黃燈亮，按下起動(dòng)按鈕SB1，黃燈閃，2s后，黃燈滅，同時(shí)皮

4、帶4起動(dòng)。再經(jīng)過(guò)2s后皮帶3起動(dòng)，再經(jīng)過(guò)2s后皮帶2起動(dòng)，再經(jīng)過(guò)2s后皮帶1起動(dòng)。再過(guò)2s后，放料閥YV2動(dòng)作，進(jìn)行放料。當(dāng)小車裝滿后達(dá)到規(guī)定重量時(shí)，SQ2動(dòng)作，放料閥YV2關(guān)閉。之后每隔2s依次停皮帶1、皮帶2、皮帶3和皮帶4。在皮帶14全部停止的情況下，綠燈亮，表示可以開(kāi)車，而在皮帶14運(yùn)行時(shí)，紅燈亮，表示不能開(kāi)車。3. 按下停止按鈕SB2，放料閥YV2關(guān)閉之后每隔2s依次停皮帶1、皮帶2、皮帶3和皮帶4。按下急停按鈕SB3，放料閥和皮帶同時(shí)停止。4. 電路應(yīng)設(shè)總的短路保護(hù)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。5. 當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)及其前面的皮帶機(jī)立即停止，而該皮帶機(jī)以后的皮

5、帶機(jī)待運(yùn)完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，經(jīng)過(guò)2s延時(shí)后，M3停，再過(guò)2s，M4停。6. 用指示燈顯示各電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、按鈕和皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。7. 用4個(gè)數(shù)碼管顯示從放料閥打開(kāi)到關(guān)閉的時(shí)間，以秒為單位。當(dāng)小車重新回到裝車點(diǎn)時(shí)，顯示清零。二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理本設(shè)計(jì)使用三菱FX2N-64MR，LC-IV型可編程控制器教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，四節(jié)傳送帶模擬控制，GX-developer仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。FX2N-64MR 指標(biāo)：FX2N-64MR-001 輸入點(diǎn)32，32點(diǎn)晶體管輸出，CPU 處理速度 :0.065 s/ ，基本指令64K 步大容量?jī)?nèi)存實(shí)現(xiàn)了系列中

6、最快的高速處理大幅增加軟元件數(shù)量 :M:7680,S:40%,T:512,D:40768，高速計(jì)數(shù)器功能 : 單相 100kHz × 6 點(diǎn) 10kHz × 2 點(diǎn)，獨(dú)立 3 軸定位 ( 脈沖輸出 ) 功能，強(qiáng)化密碼功能具備各種功能強(qiáng)大的擴(kuò)展板和適配器： 3 通道端口；16 通道模擬量入出； 200KHZ 高速計(jì)數(shù)和定位，連接 FX2N擴(kuò)展設(shè)備實(shí)現(xiàn)最多達(dá) 384 點(diǎn) I/O 控制。PLC的基本結(jié)構(gòu)如下;PLC工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1 每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。2 輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行

7、階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3 一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)6由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制工作原理：傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。而

8、本設(shè)計(jì)的多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制則采用PLC來(lái)控制并模擬四級(jí)傳送帶的工程應(yīng)用，能夠比較真實(shí)得在現(xiàn)工廠生產(chǎn)中遇到的一系列問(wèn)題，例如故障，急?；蛲Ｖ沟壬a(chǎn)命令，采用輸出繼電器來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，并通過(guò)發(fā)光二極管進(jìn)行顯示，而輸入和檢測(cè)開(kāi)關(guān)或其他控制開(kāi)關(guān)，選用PLC的輸入繼電器進(jìn)行模擬，能夠較真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)。 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表輸入輸出輸入繼電器控制按鈕作用輸出繼電器作用X000SB0啟動(dòng)Y020電機(jī)M1X001SB1停止Y021電機(jī)M2X002SB2皮帶1故障Y022電機(jī)M3X003SB3皮帶2故障Y023電機(jī)M4X004SB4皮帶3故障Y024進(jìn)料閥X005SB5皮帶4故障Y025放

9、料閥X006SQ1上料位檢測(cè)Y026紅燈X007SQ2下料位檢測(cè)Y027黃燈X010SB6裝車位開(kāi)關(guān)Y030綠燈X012SQ3裝料滿檢測(cè)Y000Y017數(shù)碼管X013SB7急停2.3 PLC接線圖設(shè)計(jì) PLC外部接線圖如下圖所示：2.4 PLC可靠性設(shè)計(jì)1. 可編程控制器是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中廠家采取了多層次抗干擾措施，使系統(tǒng)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作。運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性很高，PLC整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間高達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能也越來(lái)越強(qiáng)，使用越來(lái)越方便。但是，整機(jī)的可靠性高只是保證系統(tǒng)可靠工作的前提，還必須在設(shè)計(jì)和安裝PLC系統(tǒng)過(guò)程中采

10、取相應(yīng)的措施，才能保證系統(tǒng)可靠工作。如果PLC的工作環(huán)境過(guò)于惡劣，如溫度過(guò)高、濕度過(guò)大、振動(dòng)和沖擊過(guò)強(qiáng)，以及電磁干擾嚴(yán)重或安裝使用不當(dāng)?shù)?，都?huì)直接影響PLC的正常、安全、可靠的運(yùn)行， 加上外圍電路的抗干擾措施不力，而使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性大大降低，甚至出現(xiàn)故障。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以充分的考慮，在硬件上進(jìn)行適當(dāng)配置并輔以相應(yīng)的軟件，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的防范。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，PLC系統(tǒng)的抗干擾能力是整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，分析研究PLC應(yīng)用中的可靠性和抗干擾技術(shù)是十分必要的。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，一是在硬件上采取措施;二是在軟件上設(shè)計(jì)相應(yīng)的保

11、護(hù)程序;因此，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾非常重要。對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)帶系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮到對(duì)PLC的各種不利因素，在硬件、軟件的設(shè)計(jì)和安裝中采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，就完全可以使控制系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，輸出繼電器相互自鎖 ，并在總電路設(shè)短路保護(hù)，而且每臺(tái)電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。3、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1控制系統(tǒng)程序流程設(shè)計(jì) 程序主要流程圖如下圖所示流程的說(shuō)明：中間的為主程序，兩側(cè)的為子程序，主程序完成較為順序執(zhí)行的過(guò)程，而子程序則包括進(jìn)料停止和故障，其中急停過(guò)載保護(hù)和每臺(tái)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)選擇同樣的輸入繼電器來(lái)完成同樣的功能。 3.2 控制程序設(shè)計(jì)思路主程序采用步進(jìn)梯形圖編寫(xiě)，而子程序則寫(xiě)在主程序的外圍，每次都要執(zhí)行到。有利于減少程序的步數(shù)，使編程更加簡(jiǎn)單合理，4、 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有考慮很多情況同時(shí)發(fā)生，或發(fā)生的順序不同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響，并做了簡(jiǎn)要的修改，已完成題目的要求。例如，急停后啟動(dòng)究竟是從原來(lái)的地方繼續(xù)運(yùn)行，還是從同開(kāi)始，考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，選擇了前者。 4.2結(jié)果分析及運(yùn)行系統(tǒng)的總體運(yùn)行效果較為滿意，對(duì)于可能發(fā)生的額外情況，可能還需再做程序的修改和調(diào)試。結(jié)束語(yǔ)在多級(jí)運(yùn)輸皮帶模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目的：1對(duì)我們進(jìn)行了電氣工程師的綜合訓(xùn)練，訓(xùn)練了我的閱讀資料，程序設(shè)計(jì)，