plc控制皮帶運輸機論文

1、黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟職業(yè)學院機電工程系畢業(yè)論文黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟職業(yè)學院畢業(yè)論文PLC用于皮帶運輸機的集中控制設計姓 名： 指導教師： 專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 1 1 2 2013年10月28日目 錄摘 要1前 言21 皮帶傳輸機集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程31.1 皮帶傳輸機的結(jié)構(gòu)31.2 皮帶運輸機的電氣控制要求31.3 皮帶運輸機的總體方案確定32 控制系統(tǒng)的硬件電路設計42.1 PLC選型及I/O表的分配42.2 PLC外圍硬件電路的設計與硬件電路圖52.2.1 PLC外圍硬件電路圖52.2.2 硬件電路主電路圖及說明62.3 硬件電路的接線要求73 控制系統(tǒng)的軟件設計73.1 軟件

2、設計思路73.2 程序流程圖與梯形圖及說明74 抗干擾的設計104.1 設備選型104.2 綜合抗干擾設計105 系統(tǒng)調(diào)試10結(jié)論11參考文獻12致 謝13IPLC用于皮帶運輸機的集中控制設計摘 要: 針對中小型皮帶運輸機的控制系統(tǒng)采用繼電器控制，存在可靠性差、勞動強度大、生產(chǎn)效率低的問題，開發(fā)一種基于PLC的皮帶運輸機控制裝置。本控制系統(tǒng)選用FX2N-48MR系列PLC作為控制器。在硬件電路設計中，完成PLC選型及外部低壓電器的選用，設計了硬件接線圖，提出了接線要求，使之具有控制和保護作用。在軟件設計中，給出了程序流程圖，并設計出梯形圖程序。將硬件和軟件有機結(jié)合，使控制系統(tǒng)運行可靠.關(guān)鍵詞:

3、 皮帶運輸機, PLC, 集中控制前 言 可編程控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上發(fā)展而來的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能實現(xiàn)邏輯控制，因而被稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。隨著微電子技術(shù)和微型計算機的發(fā)展，微處理器用于PLC，使其不僅可以實現(xiàn)邏輯控制，還可以進行數(shù)字運算和處理、模擬量調(diào)節(jié)和聯(lián)網(wǎng)通信等，因此美國電氣制造協(xié)會于1980年將它正式命名為可編程控制器（Programmable Controller），簡稱PC。但近年來PC又成為個人計算機（Personal Computer）的簡稱，為避免發(fā)生

4、混淆，我們?nèi)园芽删幊炭刂破骱喎Q為PLC。 在本次設計中，我發(fā)現(xiàn)了PLC的好處和優(yōu)點，在沒有PLC弱電控制的時候，按鈕直接控制強電，容易打火，易產(chǎn)生電火花，發(fā)生危險，人員直接操作不方便，采用了PLC控制之后，操控著操控的是24V弱電，可以遠程操控，PLC控制更家的智能化，大大的減少了人力的操作，利用傳感器，電動機，PLC來實現(xiàn)貨物的自動傳送，減少了成本，在發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動停止運轉(zhuǎn)，確保人員和機器的安全。1.皮帶傳輸機集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程1.1皮帶傳輸機的結(jié)構(gòu) 皮帶運輸機由皮帶、機架、驅(qū)動滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。組成結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1所示1-皮

5、帶； 2-托輥； 3-傳動輪圖1皮帶運輸機的組成圖 1.2皮帶運輸機的電氣控制要求 1.2.1設計目的和技術(shù)要求 (1）啟動時先啟動最后一臺皮帶機，然后每隔15S，依次從后向前啟動各臺皮帶機。(2）停車時首先停止最前面一臺皮帶機，待料運送完畢后，每隔30S依次從前向后停止各臺皮帶機。(3）當某臺皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機和前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待料運送完后停止。例如，電機M2發(fā)生故障，M1、M2立即停止，經(jīng)過30S延時后M3停止，再過30S，M4停止。原材料運輸機輸送示意圖如圖2所示。 圖2 原材料運輸機輸送 1.3皮帶運輸機的總體方案確定皮帶運輸機控制可采用PLC控制與

6、傳統(tǒng)采用繼電器控制兩種控制方法，兩種控制方法的比較如下：(1) 方式：繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。 （2) 速度：繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。 （3) 控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難

7、。PLC用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。通過對兩種控制方式的比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實現(xiàn)皮帶運輸機的自動化；而采用繼電器控制方式，這種控制方式還停留在人工操作，效果也就不是很明顯。為此采用PLC控制皮帶運輸機是一個很好的選擇。而PLC控制方式又分集中控制和分散控制兩塊。集中控制就是一臺多個I/O點PLC控制多臺設備，實行的是一對多的控制方式；分散控制是多臺PLC，而每臺的PLC的I/O點相對來說就比較少，實現(xiàn)的是多對多的控制方式。兩者的優(yōu)缺點比較如下表1：表1 方案比較方案優(yōu)點缺點一控制集中、緊湊、易于安裝、占地少、費用少。

8、 一旦故障影響全裝置、運行時難于維護。二控制分散、互不影響、便于維護。占地較大、費用略高。 考慮到控制成本，占地等綜合因數(shù)還是采用PLC集中控制方式較為合理。結(jié)合PLC控制與集中控制，本篇論文對皮帶運輸機就采用PLC集中控制方案。2.0控制系統(tǒng)的硬件電路設計3.2.1 PLC選型及I/O表的分配輸入信號:啟動開關(guān) 需要1個輸入端停車開關(guān) 需要1個輸入端故障開關(guān) 需要4個輸入端以上共需6個輸入信號點，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充，留有15%的備用點，共需7個輸入點。輸出信號:電動機 需要4個輸出端報警燈 需要1個輸出端停車 需要1個輸出端故障 需要4個輸出端以上共需10個輸入信號點，考慮到以后對

9、系統(tǒng)的調(diào)整與擴充，留有15%的備用點，共需要12個輸出點。所以我們選用日本三菱公司FX2N-48MR系列48點I/O（輸入為24點輸出為24點）可編程控制器，它具有以下幾個特點：（1) 同步控制 FX2N-48MR的高速計數(shù)功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個特定的輸出脈沖。（2) 高速處理高速處理包括50ms的快速響應輸入，更短的掃描周期（0.64ms/LD）和1ms的定時器，高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，以包裝機械為例，這可以顯著縮短檢測標簽記號和檢測產(chǎn)品之間的時間間隔。（3) 高速計數(shù)器FX2N-48MR支持單軸高速計數(shù)20kHz單相或5kHz雙相，線形

10、計數(shù)方式（加/減）從-8388608到388607四軸高速計算（中斷計數(shù)方式）2kHz 單相 加或減從0000到FFFF（4) 脈沖輸出位置控制 FX2N-48MR支持4種脈沖方式2點：10-10kHz脈沖輸出 1點：10-10kHz(加/減速定位)脈沖輸出2點：PWM輸出0.1-999.9Hz 0-100% 1點：同步控制功能（5) RS232端口 FX2N-48MR提供一個內(nèi)置的RS232C端口能方便地連接可編程終端，確認操作環(huán)境和調(diào)試時能實現(xiàn)可視化。 （6) 價格低廉 在價格方面PLC也是比較便宜的，因為1個PLC就可以控制整個控制系統(tǒng)。一般情況下輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制一一對

11、應。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號分配給每一個輸入信號和輸出信號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點，各報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點。I/O分配表如圖所示號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點，各報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點。I/O分配表如表2所示。表2 I/0分配表輸入啟動按扭SB1（X01）；停車按扭SB2（X02）；故障按扭SB3（X03）、SB4（X04）、SB5（X05）、SB6（X06）。輸出報警燈Y012；故障輸出點四個Y06、Y07、Y010、Y011；停車輸出點Y05；電機點四個：電機M4（Y04）、電機M3（Y03）、電機M2（Y02）、

12、電機M1（Y01）。2.2 PLC外圍硬件電路的設計與硬件電路圖2.2.1 PLC外圍硬件電路圖圖3 PLC與外設之間的接線圖2.2.2硬件電路主電路圖及說明在圖4所示中，通過QF1的閉合，電流經(jīng)過接觸器的線圈，使主電路吸合，使四臺電機啟動，控制皮帶機運作。線圈KM1控制電機M1、線圈KM2控制電機M2、線圈KM3控制M3、線圈KM4控制M4。在主電路中，如果某一臺電機發(fā)生故障，都可由對應的低壓電器來切斷電路，進行保護。刀開關(guān)QF起電源隔離作用。熔斷器FU作為電路后備短路保護。熱繼電器FR具有對電機過載保護作用，與電動機的反時限特性匹配。2.3硬件電路的接線要求 在硬件電路圖的基礎上圖4，對一

13、些相關(guān)的控制接線做一些要求：(1）采用“遠程集中”控制，完全由PLC按照工藝要求來啟動生產(chǎn)線上各個設備。(2）電動機容量小于10KW或其容量不超過電源變壓器容量15%20%，可實行直接啟動 圖4 主電路(3）交流接觸器的容量根據(jù)電機功率來選取，所有接觸器線圈電壓均為AC220V。 (4）所有電機都配有相應的低壓電器保護；具有短路、過載、過電流、斷相等保護功能。(5）電控系統(tǒng)采用三相四線制供電系統(tǒng)。(6）PLC的故障輸出端直接接到AC220V報警器。圖4控制接線要求3.控制系統(tǒng)的軟件設計3.1軟件設計思路根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要，同時考慮到各設備的安全性、故障保護與報警運行狀態(tài)顯示的要求，

14、以及實現(xiàn)系統(tǒng)各設備協(xié)調(diào)工作功能，用梯形圖語言編制整個控制程序。在考慮皮帶機發(fā)生故障時，每臺皮帶機運行相隔的時間用定時器控制。在集控方式下，系統(tǒng)啟動后，通過定時器控制，依次啟動各臺電機。3.2程序流程圖與梯形圖及說明首先PLC上電初始化，然后按下啟動按扭(X01)，M4電機先啟動，然后每隔15S啟動M3、M2、M1電機。當需要電機停止工作時，只需要按下按扭（X02），第一臺電機立即停止工作，以免繼續(xù)送料，接著通過每隔30S停止M2、M3、M4電機。當電機出現(xiàn)故障時，按下故障按扭（每臺電機都有個故障按扭），這臺電機以及此電機之前的電機馬上停止工作，在通過30S定時器停止后面的電機。為了分析問題方便

15、，根據(jù)控制要求做出系統(tǒng)動作過程的流程圖如圖5所示： 圖5流程圖根據(jù)控制要求及流程圖，做出梯形圖,如圖6所示，在程序中，Y04、Y03、Y02、Y01控制電機M4、M3、M2、M1；Y012作為故障報警燈,Y06、Y07、Y010、Y011故障輸出，Y05為停車輸出。每個電動機啟動的時間用定時器控制。當按下啟動按扭X1時，使線圈KM4的通電，使KM4主電路通電，接觸器閉合，電機M4啟動，然后每隔15S（由定時器T0、T01、T02控制）KM3、KM2、KM1線圈通電，主電路閉合，相應的電動機開始工作。接下來是停車過程，按下停車按扭（X02），使M1電機停止，然后每隔30S按M2、M3、M4順序停

16、止。通過低壓電器的保護（短路、過載，過電流等）切斷電路，保證安全。在出現(xiàn)故障時是用手動來控制的。當M2電機發(fā)生故障時，可按下X05按扭，M2與M1電機立即停止，然后通過T04的定時30S，切斷M3；通過T03定時30S，切斷M4。 X01 M01 M01 T02 Y05 Y011 Y01（M1）T05,#0300 Y05 y01 M01 T03 Y06 Y04（M4） Y4 y011T0,#0150 Y04 X02 Y05 Y05T01,#0150 Y03 X03 Y06T02,#0150 Y02 X04 Y07 M01 T04 Y07 T0 Y03（M3） X05 Y010T03,#0300

17、 Y03 X06 Y011 Y06 Y012 M01 T05 Y011 T01 Y2（M2） Y07 T04,#0300 Y02 Y010 Y011END 圖6 梯形圖程序4.抗干擾的設計4.1設備選型在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次還應了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應用實績。 在選擇國外進口產(chǎn)品要注意：我國是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于

18、我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標準（GB/T13926）合理選擇。 4.2綜合抗干擾設計主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如何抑制措施。主要內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。5.系統(tǒng)調(diào)試用CX-P編程的基本操作有：建立一個

19、新工程，創(chuàng)建一個程序，編譯程序，將PC機上的程序傳送到PLC，將PLC中的程序傳送到PC機，將PC機中的程序與PLC中的程序進行比較，在執(zhí)行PLC程序時進行監(jiān)視，在進行在線編程等。 在按下啟動按鈕X01,最后一臺皮帶機M4(Y04)開始起動,在通過定時15S后,依次起動M3、M2、M1皮帶運輸機。停車時應先停止最前面的皮帶機M1(Y01),停車按鈕為X02,按下此按鈕通過線圈Y05對常閉觸點的控制,將M1電機停止,在通過程序的控制依次使M2、M3、M4皮帶機停止,這就是在正常情況的啟動與停止控制。在有故障的情況下,按下對應的皮帶機的故障按鈕就能使電機停止并及時報警,于此同時定時器開始定時,一段

20、時間后全部的電機停止工作。另外還將四個故障按鈕并聯(lián)起來,一起接在一個報警器上，有故障能及時報警,請同學們注意。結(jié) 論 根據(jù)所選的器材，工具和電路圖連接電路，在電腦上編輯程序，寫入PLC中并校驗程序，使其達到預定的現(xiàn)象和效果，達到目的。采用可編程控制器PLC控制的系統(tǒng)優(yōu)勢有：可靠性高，皮帶機綜保裝置以 PLC控制器為核心，系統(tǒng)具備高可靠性和強抗干擾性等特點，對環(huán)境要求不高,適用于惡劣環(huán)境中工作。配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，具有極強的處理能力，以及大的I/O容量。當現(xiàn)場控制要求發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺單機，又可控制一條生產(chǎn)線；既可現(xiàn)場控制，又可遠程控制。設備擴展性強，PL