物料輸送線plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-物料輸送線plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)容摘要：物料輸送線在工場(chǎng)中，生產(chǎn)車間都起到了主要的地位。他直接關(guān)系到工廠的生產(chǎn)運(yùn)作，能否有效的正常進(jìn)展。為此，本文對(duì)物料輸送線做了相關(guān)研究。現(xiàn)代生活中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是必不可少的，這不僅可以讓工人們的勞動(dòng)力從重力勞動(dòng)力種脫離，還為生產(chǎn)提高了效率是過(guò)程更加準(zhǔn)確。再在其中運(yùn)用PLC可編程控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)化。關(guān)鍵字:物料輸送線；PLC可編程控制系統(tǒng)；自動(dòng)控制一、 緒論1、國(guó)外PLC的開展?fàn)顩r及開展趨勢(shì)現(xiàn)國(guó)外的開展?fàn)顩r都是再往集成和開放化的開展。編程平臺(tái)與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的相結(jié)合。全集成自動(dòng)化能把工廠的所有監(jiān)控采集與控制用硬件和軟件集成能夠把整個(gè)工廠的所有設(shè)備連接

2、起來(lái)，并使所有設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)的安排，機(jī)器和工廠情況等，數(shù)據(jù)采集查詢，都能核算集成到一個(gè)系統(tǒng)里?，F(xiàn)在PLC的應(yīng)用隨著時(shí)間的推移已經(jīng)運(yùn)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域，講滲透到各個(gè)工廠工業(yè)領(lǐng)域。目前PLC正朝著兩個(gè)方向不斷開展，一個(gè)是超小型化，微型化，另一個(gè)是朝超大規(guī)?；?，功能更加齊全的方向開展。近年來(lái)，它在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已廣泛應(yīng)用在機(jī)械，汽車，電力，冶金，石油，化工，交通，運(yùn)輸，輕工，紡織，建材，采礦以及家用電器等領(lǐng)域，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。2、課題的研究意義現(xiàn)今隨著時(shí)代的開展，各種工廠中都應(yīng)用輸送線來(lái)帶動(dòng)生產(chǎn)，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的開展。同

3、時(shí)，工廠中已經(jīng)很少有工人來(lái)搬運(yùn)運(yùn)輸，取之代之的則是皮帶運(yùn)輸，因此，對(duì)物料輸送線的研究變得很有必要。物料輸送線，顧名思義就是運(yùn)用的皮帶來(lái)輸送物料。但是現(xiàn)場(chǎng)的皮帶控制還是有人工操作，為了提高在工作效率，節(jié)省人力，改善工作環(huán)境，將皮帶改為自動(dòng)化變得很有必要，從而到達(dá)節(jié)省人力，提高效率的作用。設(shè)計(jì)一套可行的PLC控制系統(tǒng)，該技術(shù)可大量節(jié)省資金，大大節(jié)省人力。3、主要研究容和要求容：本文主要是研究PLC如何對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)展準(zhǔn)確的控制，PLC如何通行對(duì)整個(gè)工廠的設(shè)備的控制。介紹了DCS分布式控制系統(tǒng)的根本構(gòu)造的組成，開展?fàn)顩r。并對(duì)其進(jìn)展相關(guān)的分析。還對(duì)物料輸送線的工藝要求，工藝要求，進(jìn)展了簡(jiǎn)單的介紹。對(duì)物料輸

4、送線的日常的保養(yǎng)也做出了相應(yīng)的介紹。最后對(duì)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施，I/O防干擾的措施進(jìn)展了詳細(xì)的分析與介紹。要求：論文要緊貼題義，語(yǔ)言流暢，語(yǔ)句通順。有較強(qiáng)的文獻(xiàn)資料收集查閱能力、邏輯思維能力和自學(xué)能力，有較好的專業(yè)根底知識(shí)和應(yīng)用能力。按照畢業(yè)設(shè)計(jì)論文時(shí)間安排，不抄襲、剽竊他人成果，保質(zhì)保量完成各階段任務(wù)，并主動(dòng)按時(shí)提交相應(yīng)的成果給助教教師。二、 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)1、 控制系統(tǒng)的分析與確定DCS為集散控制系統(tǒng)的英文(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)簡(jiǎn)稱,如圖2.1所示。指的是控制危險(xiǎn)分散、管理和顯示集中。它是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)，通訊技術(shù)圖形顯示技術(shù)，通過(guò)*種通訊網(wǎng)絡(luò)

5、將分布在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)附近的現(xiàn)場(chǎng)控制站、檢測(cè)站、操作管理站、控制管理站及工程師站連接起來(lái)完成分散控制集中操作的綜合控制系統(tǒng)。圖2.1 DCS系統(tǒng)根本構(gòu)造上世紀(jì)七十年代中期問(wèn)世的DCS系統(tǒng)的根本構(gòu)造,由控制站、顯示操作工作站(或稱人機(jī)接口)、以及將控制站、顯示操作站點(diǎn)連成一個(gè)總體的通信總線共3個(gè)局部組成。隨著微電子、計(jì)算機(jī)、通信尤其是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)及產(chǎn)品的迅速開展以及工業(yè)應(yīng)用需求的變遷。使現(xiàn)DCS這三個(gè)組成局部的職責(zé)與相互關(guān)系在設(shè)計(jì)理念上有較大的變化。設(shè)計(jì)DCS的初衷是“危險(xiǎn)分散、信息集中。危險(xiǎn)分散表達(dá)于早期的一個(gè)控制站或控制單元僅僅包含8至16個(gè)控制回路。往往要配置多個(gè)控制單元才能滿足現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)機(jī)

6、組或一套生產(chǎn)裝置整體控制要求?，F(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)，由于采取能量回收措施以及配套的公用工程使工藝流程上、下游各單元設(shè)備之間存在物流與能量流之間的勾連而形成的一套生產(chǎn)裝置或機(jī)組是一個(gè)有機(jī)的整體，該整體的平安平穩(wěn)生產(chǎn)并非能由各控制單元分別實(shí)施局局部割控制所能確保的因此，工業(yè)應(yīng)用要求擴(kuò)大控制站的I/O容量與控制回路數(shù)，使之能覆蓋一套生產(chǎn)裝置(或機(jī)組)的控制需求而實(shí)現(xiàn)局部集中控制。FCS為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的英文(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)簡(jiǎn)稱，如圖2.2所示?，F(xiàn)場(chǎng)的總線是連接智能化的設(shè)備和自動(dòng)化的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支構(gòu)造的通信網(wǎng)絡(luò)。它的關(guān)鍵在于能夠支持雙向，多節(jié)點(diǎn)，總線式，的全數(shù)

7、字式通訊。圖2.2 FCS系統(tǒng)根本構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)總線用于過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為通信網(wǎng)絡(luò)的根底，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的穿插與集成，涉及的容十分廣泛，現(xiàn)場(chǎng)總線是在80年代末、90年代初國(guó)際上開展形成的，現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是開展的大趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)受計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響是十分深刻的。2、總體構(gòu)造確實(shí)定在一般的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)都是由現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)設(shè)備、過(guò)程控制級(jí)設(shè)備、監(jiān)控管理級(jí)設(shè)備組成多級(jí)體系，它們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相連接。過(guò)程及設(shè)備從過(guò)程對(duì)象采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按預(yù)先組態(tài)好的控制策略，承受操作人員的控制指示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程對(duì)象實(shí)時(shí)控制；操作人員通過(guò)監(jiān)

8、控級(jí)設(shè)備，監(jiān)視過(guò)程對(duì)象及控制裝置的運(yùn)行情況，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，向過(guò)程及設(shè)備發(fā)出指令，干預(yù)過(guò)程對(duì)象的控制，同時(shí)可進(jìn)展數(shù)據(jù)分析和報(bào)表打??；管理級(jí)設(shè)備可以承受監(jiān)控管理級(jí)按規(guī)定的格式遠(yuǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一調(diào)度。本文的設(shè)計(jì)中，整個(gè)系統(tǒng)主要由就地控制箱、PLC集中控制柜及上位遠(yuǎn)程監(jiān)控終端3局部組成。三、 輸送線的工藝研究及保養(yǎng)1、 輸送線的工藝要求引入PLC可編程控制器可解決很多問(wèn)題。具有的保護(hù)容有：膠帶跑偏，膠帶車控制回路故障，膠帶控制凹路故障，位置信號(hào)喪失，堆料，滿倉(cāng)信號(hào)提示等。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，擴(kuò)展能力強(qiáng)，技術(shù)含量高，維修，維護(hù)，系統(tǒng)改造方便靈活，遇到緊急事故能及時(shí)停車，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，能及時(shí)

9、適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要，確保了輸送機(jī)的平安正常進(jìn)展，具有廣泛地適應(yīng)性和推廣價(jià)值。系統(tǒng)在運(yùn)行中要實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷還必須要求輸送的可靠工作，輸送可靠工作的條件是：(1)拖動(dòng)皮帶機(jī)的電機(jī)要平安可靠的運(yùn)行 1)電機(jī)的功率要滿足輸送負(fù)荷的要求；2)電機(jī)的工作是否正常應(yīng)有檢測(cè)裝置。(2)皮帶機(jī)上的皮帶是否工作正常1)皮帶機(jī)上的皮帶是否打滑；2)皮帶機(jī)上的皮帶是否跑偏。2、輸送線的工藝設(shè)計(jì)物料輸送線控制系統(tǒng)的工藝流程圖如圖3.1所示。圖3.1 工藝流程圖在物料的輸送過(guò)程中有3局部需要檢測(cè)，物料上皮帶時(shí)要經(jīng)過(guò)一個(gè)平的皮帶，然后物料經(jīng)過(guò)一段爬坡的皮帶進(jìn)入第三個(gè)皮帶，該皮帶也是一個(gè)平坦的皮帶，經(jīng)過(guò)這三段皮帶就可以進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)了

10、。爬坡的皮帶和第一條皮帶有一些區(qū)別，因?yàn)榕榔滤噪姍C(jī)的功率要相對(duì)大一些。在爬坡時(shí)掉包的可能性最大，因此在爬坡時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展計(jì)數(shù)是最適宜的，在這條皮帶的中間安裝一個(gè)傳感器用來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展計(jì)數(shù)。3、輸送線的日常保養(yǎng)第一是輸送線的輸送帶負(fù)荷過(guò)大出現(xiàn)打滑。超出了自身的負(fù)荷能力，此時(shí)應(yīng)當(dāng)減輕輸送物料的運(yùn)輸量或者增加輸送機(jī)的本身的承重力，來(lái)防止打滑的現(xiàn)象。第二是輸送線的啟動(dòng)速度太快而造成打滑。此時(shí)應(yīng)當(dāng)慢速啟動(dòng)或再次點(diǎn)動(dòng)兩下后再重新啟動(dòng)，也可以抑制打滑的現(xiàn)象第三是初力太小。原因是輸送帶在離開滾筒時(shí)的力不夠，所造成輸送帶的打滑。此時(shí)處理的方法是調(diào)整拉緊裝置，加大初力。第四是滾筒的軸承的損壞而不運(yùn)轉(zhuǎn)。原因可能是軸承

11、部灰塵積聚的太多或是沒(méi)有及時(shí)檢修和更換已被嚴(yán)重磨損而轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的部件，造成阻力增大而打滑。第五是輸送機(jī)傳動(dòng)的滾筒與輸送帶之間的摩擦力不夠所造成打滑現(xiàn)象。原因一般就是輸送帶上有水滴沒(méi)有擦拭干凈或作業(yè)環(huán)境潮濕。此時(shí)應(yīng)當(dāng)在滾筒參加些許松香末。來(lái)防止打滑現(xiàn)象的出現(xiàn)。四、 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)1、 抗電源干擾的措施很多情況證明，由電源引起的干擾造成PLC控制系統(tǒng)的故障的情況發(fā)生很多。PLC日常的供電都是由電網(wǎng)來(lái)供電。由于電網(wǎng)的覆蓋面很廣，所以他將受到空間中電磁的干擾在線路上電壓和電流。特別是電網(wǎng)部的變化尤其明顯，造成大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到

12、電源。所以可以采取一下的措施來(lái)減少因?yàn)殡娫吹母蓴_造成PLC控制系統(tǒng)的故障。1采用性能優(yōu)良的，抑制電網(wǎng)引入的干擾，在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有很重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要是通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源有CPU電源，I/O電源等，變送器供電的電源與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在一般對(duì)PLC系統(tǒng)的供電電源，一般采用隔離性能較好的電源，而對(duì)變送器的供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接的電氣連接的儀表的供電電源，并沒(méi)有受到足夠的重視。雖然有采取了一定的措施，但普遍還是不夠的，主要使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制能力差，經(jīng)電源耦合串入共模干擾。所以對(duì)變送器的和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分

13、布電容量小，一直帶大的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。此外，為保障電網(wǎng)供電不中斷，可采用不連續(xù)供電電源，提高供電平安可靠性。并且還具有較強(qiáng)的干擾隔離的功能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。2硬件的濾波措施，在干擾較強(qiáng)或者可靠性要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對(duì)PLC系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器一次側(cè)串接濾波器，如下列圖。3正確選擇地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用2、防I/O干擾的措施由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作或死機(jī)。可采取

14、以下措施以減小I/O干擾對(duì)PLC系統(tǒng)的影響。 1從抗干擾角度選擇I/O模塊 2安裝與布線時(shí)注意： 動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽，可加隔板，分槽的走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。 PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源。如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜。在柜PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線二者之間距離應(yīng)大于200mm。與PLC裝在同一個(gè)柜子的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC電路。 PLC的輸入與輸出最

15、好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，防止并行。 3考慮I/O端的接線： 輸入接線一般不要太長(zhǎng)，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 輸入/輸出線要分開。盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。但急停、限位保護(hù)等情況例外。 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出，在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。由于PLC的輸出元件被

16、封裝在印制電路板上并且連接至端子板，假設(shè)將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。 采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。 4正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng) 5對(duì)變頻器干擾的抑制 五、輸送線系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1、 S7-200PLC軟件系統(tǒng)與STEP編程軟件(1)數(shù)據(jù)類型S7-200PLC指令的參數(shù)所用的根本數(shù)據(jù)類型有1位布爾型BOOL、8位字節(jié)型BYTE、16位無(wú)符號(hào)整數(shù)WORD、16位有符號(hào)整數(shù)INT、32位無(wú)符號(hào)雙字整數(shù)DWORD、32位，有符號(hào)雙字整數(shù)(DINT)、32位實(shí)數(shù)REAL。S7-200的CPU中存

17、放數(shù)據(jù)類型為BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT和REAL。不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)圍。在上述數(shù)據(jù)類型中，用字節(jié)B、字(W)型、雙字D型、分別表示8位、16位、32位的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)類型如表5.1所示。表5.1 數(shù)據(jù)位數(shù)與取值圍數(shù)據(jù)的位數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)有符號(hào)整數(shù)十進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制B(字節(jié))：8位值0-2550-FF-128-12780-7FW字：16位值0-653550-FFFF-32768-327678000-7FFFD雙字：32位值0-42949672950-FFFFFFFF-214748364780000000-7FFFFFFF位存儲(chǔ)單元的地址由字

18、節(jié)地址和位地址組成，其中的區(qū)域標(biāo)示符“1表示輸入input,字節(jié)地址為3，位地址為2。這種存取方式稱為“字節(jié).位尋址方式。 (2)尋址方式1)直接尋址 直接尋址指定了存儲(chǔ)器的區(qū)域、長(zhǎng)度和位置，例如VW790是V存儲(chǔ)區(qū)中的字，其地址為790?？梢杂米止?jié)B、字(W)、或雙字DW方式存取V、I、Q、M、S和SM存儲(chǔ)器區(qū)。例如VB100表示以字節(jié)方式存取，VW100表示存取VB100、VB101組成的字，VD100表示存取VB100VB103組成的雙字。2)間接尋址指令給出了存放操作數(shù)地址的存儲(chǔ)單元的地址稱為間接尋址。S7-200CPU允許使用指針對(duì)下述存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)展間接尋址：I、Q、V、M、S、AI、AQ、T和C。間接尋址不能用于位地址、HC或L存儲(chǔ)區(qū)。使用間接尋址之前，應(yīng)創(chuàng)立一個(gè)指向該位置的指針。指針為雙雙字值，用來(lái)存放；另一個(gè)存儲(chǔ)器的地址，只能用V、L或累加器做指針。建立指針時(shí)必須用雙字傳送指令將需要間接尋址的存儲(chǔ)器地址送到指針中。指針也可以為子程序傳遞參數(shù)。&VB200表示VB200的地址，而不是VB200中的值。2、 PLC控制程序設(shè)計(jì)(1)皮帶電機(jī)的啟動(dòng)與停頓皮帶的啟停如圖5.1所示。圖5.1 電機(jī)的啟停順序流程圖在輸送線上每條輸送皮帶上電機(jī)的啟停順序是不一樣的，因?yàn)槲锪鲜窍蚯拜斔偷?。?dāng)啟動(dòng)時(shí)皮帶需要從后向前逐個(gè)啟動(dòng)，如果從后向前啟動(dòng)時(shí)物料已經(jīng)上了第一條皮