【完整版】基于PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計(論文)

IPAGE2摘要目前，輸送帶系統(tǒng)在工業(yè)的各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、運轉(zhuǎn)可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現(xiàn)自動化、管理維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸。對于輸送帶的控制，它的控制形式也多種多樣，它可以由單片機，PLC，以及計算機來控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。而接觸繼電器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴展性差。PLC因其可靠性高、功能完善而越來越受到企業(yè)的青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步為PLC所取代。根據(jù)所學知識和文獻資料對基于PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計所采用的方法是PLC集中控制的辦法，利用PLC內(nèi)部存儲來執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并采用數(shù)字量，模擬量的輸入和輸出來完成控制過程，從而實現(xiàn)對傳送帶的智能控制。而且PLC能把計算機的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來，使PLC和組態(tài)控制軟件的聯(lián)系更加緊密，使其模擬量控制、位置控制控制等使其遠程通信功能更加完善。因此本次設(shè)計選擇了用PLC來控制輸送帶的整個運行過程，利用PLC簡單可視化的程序，實現(xiàn)自動控制的目的。PLC的運用使得系統(tǒng)的電路變得簡明清楚，而且十分便于日后的運行維護帶式輸送機。關(guān)鍵詞：PLC；輸送帶；集中控制DesignOfTheConveyorBeltControlSystemForProductionlineBasedonPLCAbstractAtpresent,beltconveyorsystemintheindustrialareasinwhichthereisawiderangeofapplications.Itssimplestructure,smoothrunning,runreliable,lowenergyconsumptionandenvironmentalpollutiononsmall,easytofocusoncontrolandautomation,andeaseofmaintenance,andmanagementinacontinuousloadconditionsfortransport.Conveyorbeltforthecontrol,itbedonebysingle-chipPhone,aswellascomputer,PLC,thepasttocontrolrelaycontrolsystemwithtouch.Contactwithrelaycontrolsystemwiringcomplex,anti-interferenceabilityispoor,vulnerabletofailureandpoorcontact,andscalability.PLCduetoitsmoreandmoreenterprises,traditionalcontactrelaycontrolsystemreplacedbyPLCforstep-by-step.Basedontheknowledge-basedinformationanddocumentationofPLCconveyorbeltproductionlinecontrolsystemdesignisthemethodusedbythecentralizedcontrolPLCapproaches,usingPLCinternalstoragetoperformlogicaloperations,sequencecontrol,timer,countingandarithmeticoperations,suchasvolume,andadoptsthedigital,andanaloginputandoutputtocompletecontrolovertheprocess,theconveyorbeltofintelligentcontrol.ButPLCtomanyofthefeaturesofthecomputerandrelaycontrolsystemsintoone,sothatgroupmentalityandPLCcontrolsoftware,andmorecloselyconnectedtotheanalogcontrol,positioncontrol,andcontroltheirremotecommunicationismuchmorerefined.ThereforethisdesignchoicePLCtocontroltheuseoftheconveyorbelt,usedduringtheentirerunPLCsimplevisualizationoftheprocess,theautomaticcontrol.UsethePLCThecircuitmakesthesystemmoreconciseclearand10foreasyfuturemaintenanceoftherunningbeltconveyor.Keywords:PLC;conveyorbelt;centralizedcontrol目錄TOC\o"1-3"\u1引言 11.1設(shè)計目的和意義 11.2國內(nèi)外帶式輸送機技術(shù)現(xiàn)狀及差距 21.2.1大型帶式輸送機的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 31.2.2技術(shù)性能上差距 41.2.3控制系統(tǒng)上差距 51.3本文所做的工作 52基于PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)方案設(shè)計 62.1膠帶運輸機 62.1.1膠帶運輸機的類型及適用條件 62.1.2膠帶運輸機結(jié)構(gòu) 62.2方案比較 72.3方案確定 82.3.1設(shè)計任務(wù) 92.3.2系統(tǒng)設(shè)計思路 103基于PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)硬件設(shè)計及選型 123.1可編程控制器PLC的選型 123.1.1PLC的組成結(jié)構(gòu) 123.1.2PLC的工作原理 133.1.3機型的選擇

163.1.4SiemensS7-200介紹 173.1.5本設(shè)計的PLC配置 183.1.5本設(shè)計PLC的IO配置及外圍電路設(shè)計 203.2傳感器選型 223.2.1

光電傳感器 223.2.2

稱重傳感器 223.2.2

跑偏開關(guān) 243.3被控裝置的選擇 263.3.1

傳送帶電機 263.3.2

電動推桿 273.3.3液壓推桿 293.3.4

滾筒電機 304基于PLC生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 314.1PLC程序設(shè)計 314.1.1

編程軟件介紹(STEP7MicroWIN) 314.1.2

軟件編程分析及編程 324.1.3PLC編程 324.2上位機組態(tài)監(jiān)控界面 374.2.1組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成及其簡介 374.2.4系統(tǒng)方案的開發(fā)步驟 394.2.5系統(tǒng)組態(tài)界面 405

系統(tǒng)仿真測試及結(jié)果 425.1傳感器1#模塊仿真 425.2傳送帶模塊仿真 435.3稱重比較模塊仿真 435.4傳感器2#模塊仿真 455.5傳感器3#模塊仿真 465.6膠帶跑偏保護和急停報警及報警復(fù)位 475.7系統(tǒng)運行指示 485.8仿真結(jié)果總分析 486結(jié)論與展望 49參考文獻 50致謝 511引言1.1設(shè)計目的和意義目前，輸送帶系統(tǒng)在工業(yè)的各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如，在采礦業(yè)的輸送帶系統(tǒng)、火電廠的燃料煤進料系統(tǒng)、食品工業(yè)的輸送帶系統(tǒng)等這些領(lǐng)域都采用了輸送帶。輸送帶運行的可靠性與穩(wěn)定性，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。對于輸送帶的控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。而接觸繼電器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴展性差。特別是在采礦業(yè)中，現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣，直接影響人體的健康和企業(yè)的正常作業(yè)。PLC因其可靠性高、功能完善而越來越受到企業(yè)的青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步為PLC所取代。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。目前可編程序控制器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個部門和工業(yè)過程的各個角落，已成為企業(yè)提高裝備技術(shù)水平的重要標志。在寶鋼的二期三期工程中使用了國外多個廠家三十幾種機型計六百多臺套的可編程序控制器，在廣西玉柴機器有限公司的柴油機生產(chǎn)線中使用了近二百臺羅克韋爾自動化公司的可編程序控制器，像這樣大范圍使用可編程序控制器的系統(tǒng)已很常見。因此，本設(shè)計對PLC的研究是有很強的實用性和研究意義的。由于PLC是一種專門為在工作環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。而且PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備東應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。所以本次設(shè)計選擇了用PLC來控制皮帶機的整個運行過程，PLC的運用使得系統(tǒng)的電路變得簡明清楚，而且十分便于日后的運行維護。此次畢業(yè)設(shè)計的意義是：由于PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動的首選控制裝置，而且膠帶機的運輸系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，運量大，所用的設(shè)備種類多，要求高。對于高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化炸藥的運輸系統(tǒng)就必須做到減少環(huán)節(jié)，消除停頓，實行不間斷的運輸連續(xù)化、控制、檢測自動化，才能達到高產(chǎn)高效減員提效的目的。1.2國內(nèi)外帶式輸送機技術(shù)現(xiàn)狀及差距國外帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等各種機型；另一方面是帶式輸送機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機已達到表1所示的主要技術(shù)指標，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個特點：(1)設(shè)備大型化。(2)應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機電一體化。(3)輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。(4)新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。表1-1國外帶式輸送機的主要技術(shù)指標主參數(shù)順槽可伸縮帶式輸送機大巷與斜井固定式強力帶式輸送機運距m6000～7500＞6000帶速4.5～64～7,最高達10輸送量3500～50004000～5000驅(qū)動功率kW1500～40003500～7000，最大達15000我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，帶式輸送機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術(shù)特征指標如表2所示表1-2國內(nèi)帶式輸送機的主要技術(shù)指標主參數(shù)順槽可伸縮帶式輸送機大巷與斜井固定式強力帶式輸送機運距m2000～3000＞3000帶速3.5～44～5,最高達8輸送量2500～30003000～4000驅(qū)動功率kW1200～20001500～3000，最大達100001.2.1大型帶式輸送機的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距（1）帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)長距離、大功率帶式輸送機的技術(shù)關(guān)鍵是動態(tài)設(shè)計與監(jiān)測，它是制約大型帶式輸送機發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設(shè)計規(guī)范，設(shè)計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅(qū)動裝置的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)是一個非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。國外已開發(fā)了帶式輸送機動態(tài)設(shè)計方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設(shè)計達到了最高水平（輸送帶安全系數(shù)n=5～6），并使輸送機的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。（2）可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù)長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅(qū)動時。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動時應(yīng)有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.3～0.1ms2，解決承載帶與驅(qū)動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅(qū)動點的功率會出現(xiàn)不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。當電機功率>50kW時，可控啟動傳輸-CST(用于大慣性負載平滑啟動的多級減速齒輪裝置,多用于煤礦和礦山中帶式輸送機的驅(qū)動)顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達98%以上。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。1.2.2技術(shù)性能上差距我國帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。（1）裝機功率我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最大裝機功率為4×250kW，國外產(chǎn)品可達4×970kW，國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的30%～40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。（2）運輸能力我國帶式輸送機最大運量為3000t<n0，所以稱為異步電機。s=（n0-n）n0，稱為轉(zhuǎn)差率，是異步電（動）機的對重要的一個參數(shù)。sN為額定轉(zhuǎn)差率。它和感應(yīng)電機基本上是相同的。主要做電動機用，一般不做發(fā)電機。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。缺點是功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。異步電機是一種交流電機，其負載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。異步電機包括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應(yīng)電機應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機為異步電機。普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對驅(qū)動球磨機、壓縮機等大功率、低轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，常采用同步電機。由于異步電機的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械等，采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機的調(diào)速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。通過對本系統(tǒng)傳送帶所需電機容量的計算和經(jīng)濟實用各方面考慮，所選電機電機MI,M2,M3,M4電機選型為YB2-711-2額定功率0.37KW，電流0.96A，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)分2800，效率70%，功率因數(shù)0.81，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.2，堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)流5.5A，重量17.5Kg。圖3-10輸送帶電機的外部電路3.3.2

電動推桿（1）工作原理。電動機經(jīng)齒輪減速后，帶動一對絲桿螺母。把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，利用電動機正反轉(zhuǎn)完成推桿動作。如通過各種杠桿、搖桿或連桿等機構(gòu)可完成轉(zhuǎn)動、搖動等復(fù)雜動作。通過改變杠桿力臂長度，可以增大或加大行程。（2）主要用途。電動推桿是通用型的輔助驅(qū)動裝置，可廣泛運用于醫(yī)療、家具、家庭、電子、電力、機械、冶金、交通、礦山、石油、化工、起重、運輸、建筑、糧飼加工等行業(yè)。具有節(jié)能環(huán)保，性能可靠，動作靈敏，運行平穩(wěn)，推拉力相同，環(huán)境適應(yīng)性好等特點。設(shè)計新穎精致、體積小、精度高、完全同步、自鎖性能好、衛(wèi)生，電機直接驅(qū)動，不需要管道的氣源、油路，現(xiàn)已大量用于生產(chǎn)線、汽車、透氣窗開啟、軍工、舞臺、紡織、污水處理等各個行業(yè)設(shè)備上。（3）主要結(jié)構(gòu)。電動推桿由驅(qū)動電機、減速齒輪、螺桿、螺母、導(dǎo)套、推桿、滑座、彈簧、外殼及渦輪、微動控制開關(guān)等組成。電動推桿是一種新型的電動執(zhí)行機構(gòu)，在一定范圍行程內(nèi)作往返運動，一般電動推桿標準行程在，100，150，200，250，300，350，400mm，特殊行程也可根據(jù)不同應(yīng)用條件要求設(shè)計定做。電動推桿可以根據(jù)不同的應(yīng)用負荷而設(shè)計不同推力的電動推桿，一般其最大推力可達20kN，空載運行速度為4~45mms，推桿電機以24V12V220380V直流交流永磁電機為動力源，把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運動。推動一組連桿機構(gòu)來完成風門、閥門、閘門、擋板等切換工作。采用電動推桿作為執(zhí)行機構(gòu)不僅可減少采用氣動和液壓所需的氣液源裝置和輔助設(shè)備，也可減少執(zhí)行機構(gòu)的重量。采用電動推桿執(zhí)行機構(gòu)，在改變控制開度時，需要供電，在達到所需開度時就可不再供電，因此從節(jié)能看，電動推桿執(zhí)行機構(gòu)比氣動執(zhí)行機構(gòu)有明顯節(jié)能優(yōu)點。適用于遠距離操縱而廣泛用于電力、化工、冶金、礦山、輕工、交通、船舶等部門的風門、閥門、閘門等機構(gòu)的啟閉、物料裝卸、流量控制等?，F(xiàn)已被越來越多的部門肯它來代替機構(gòu)手、液墳閥、減速傳動機構(gòu)的自動裝置。行程控制。渦輪蝸桿傳動形式：電機齒輪上的渦桿帶動渦輪轉(zhuǎn)動，使渦輪內(nèi)的小絲桿作軸向移動，由連接板帶動限位桿相應(yīng)作軸向移動，至所需行程時，通過調(diào)節(jié)限位塊壓下行程開關(guān)斷電，電動機停止運轉(zhuǎn)（正反控制相同）。齒輪傳動形式：電機通過減速齒輪后帶動安裝于內(nèi)管的小絲桿，帶動與之連接一起的做軸向運行螺母，至所設(shè)定的行程時螺母觸角壓住限位開關(guān)斷開電源，電機停止運動（反向與之相同）。從滿足系統(tǒng)要求和經(jīng)濟實用各方面考慮，本系統(tǒng)選用DT70ΔΔΔⅢ—60速度60mms，推力700N，電機功率180W，行程長度500，600。圖3-11電動推桿外部電路3.3.3液壓推桿該產(chǎn)品與電動推桿、氣缸、液壓缸相比,具有如下優(yōu)點：可以帶負荷啟動,而電動推桿很困難；具有超負荷保護能力,不會損壞電機和機件；同一臺電液推桿其推、拉力可無線調(diào)速,因而驅(qū)動力范圍廣,這是電動推桿和氣無法可比的；在推力和速度相同的情況下,消耗的電能僅有電動推桿的一半；本產(chǎn)品采用全液壓傳動,動作靈敏、運行平穩(wěn),能有效緩沖外來的沖擊力,行程制準確氣缸和電動推桿是做不到的；電液推桿采用機、電、液一體化全封閉結(jié)構(gòu),工作油路循環(huán)于無壓的封閉鋼筒里體積小、不漏油,便于安裝、維修.在惡劣的工作環(huán)境下,不吸塵,不進水,內(nèi)部不銹蝕,使用壽命比氣缸電動推桿長久；投資小,氣缸需建空壓站,液壓缸需要液壓站,而電液推桿不需任何附屬設(shè)備。工作原理與結(jié)構(gòu)簡介。其工作原理電液推桿以電動機為動力源,通過雙向齒輪泵輸出壓力油,經(jīng)油路集成塊的控制,至油缸,實現(xiàn)活塞桿的往復(fù)運動。過載自動保護功能電液推桿工作時,當活塞桿所受外力超過調(diào)定的輸出力或活塞到終點電機仍在轉(zhuǎn)動,路中的油壓增高調(diào)定的限額,溢流閥迅速而準確的溢流,實現(xiàn)過載保護,電機雖在轉(zhuǎn)動,但會燒毀。自鎖功能

電液推桿的油路集成塊中,設(shè)計了壓力自鎖機構(gòu),電機停止,活塞桿能自鎖在一定位置上,處于保壓狀態(tài)。本設(shè)計選用型號型號XDG450-50最大輸出力(kgf)，推力450，拉力310，輸出速度，推速50，拉速65，電機功率0.55KW，行程范圍（mm）50-2000.圖3-12液壓推桿的外部電路3.3.4

滾筒電機從滿足系統(tǒng)要求和經(jīng)濟實用各方面考慮，電機M5選型，YB-632-2,0.25KW，電流0.66A，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)分2800，效率68%，功率因數(shù)0.81，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.2，堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)流5A，重量13.5Kg。圖3-13滾筒電機的外部接線圖4基于PLC生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計由PLC程序設(shè)計及上位機上位機組態(tài)監(jiān)控界面組成。PLC的程序設(shè)計使用STEP7MicroWIN軟件完成，上位機組態(tài)監(jiān)控使用組態(tài)王完成。4.1PLC程序設(shè)計4.1.1

編程軟件介紹(STEP7MicroWIN)STEP7MicroWIN是專門為S7-200設(shè)計的，在個人計算機上運行的編程軟件，其基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)任務(wù)，例如，創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。利用該軟件可以設(shè)置PLC的工作方式和參數(shù)，上傳和下載用戶程序，進行程序的運行監(jiān)控。它具有簡單的語法的檢查，對用戶程序的文檔管理和加密等功能，并提供在線幫助。通過對話方式，用戶只需要輸入一些參數(shù)，就可利用自動生成PID控制，網(wǎng)絡(luò)通信，高速計數(shù)器，位置控制等較復(fù)雜的用戶程序。其項目的組成：（1）程序塊：主程序(OB1)、可選的子程序和中斷程序。程序結(jié)束時不需要加入無條件結(jié)束或返回指令。（2）數(shù)據(jù)塊：用于對V存儲器賦初值，由數(shù)據(jù)和注釋組成。（3）系統(tǒng)塊：用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，一般可采用默認的參數(shù)值。（4）符號表：用符號來代替存儲器的地址，使程序更容易理解。（5）狀態(tài)表：用來監(jiān)視、修改和強制程序執(zhí)行時指定的變量的狀態(tài)。（6）交叉引用表：列舉出各操作數(shù)出現(xiàn)的位置和指令的助記符。計算機通信參數(shù)的設(shè)置與在線連接的建立：（1）PCPPI電纜的安裝與設(shè)置。（2）計算機與PLC在線連接的建立。（3）PLC中信息的讀取。（4）CPU事件的歷史記錄。4.1.2

軟件編程分析及編程圖4-1程序結(jié)構(gòu)圖4.1.3PLC編程（1）傳送帶輸送模塊編程。其主要實現(xiàn)的功能是使傳送帶具有具有雙速運行功能，即低速運行和高速運行，低速運行時就是電機Δ連接啟動然后運行，高速運行就是電機先Δ啟動2s后Y運行，從而實現(xiàn)雙速功能。圖4-2傳送帶輸送模塊編程（2）傳感器1#模塊。當包裝箱經(jīng)過傳感器1#時，PLC接受到光電傳感器1#發(fā)出信號時，滾筒電機Q0.3開始運行，大概5s后停止，然后液壓推桿Q0.4下降2s停止。圖4-3傳感器1#模塊（3）稱重模塊。包裝箱落在稱重平臺上，由稱重平臺上的稱重傳感器給PLC模擬信號，當大于等于系統(tǒng)設(shè)定值5Kg時，液壓推桿上升2s停止，然后電機M5運行2s后停止，當小于系統(tǒng)給定值5Kg時，電動推桿1#動作后復(fù)位，然后升降框（液壓推桿）上升到初始位置。圖4-4稱重模塊1圖4-5稱重模塊2（4）傳感器2#模塊。當包裝箱經(jīng)過傳感器2#時，電動推桿2#動作，把包裝箱推進小車1#。圖4-6傳感器2#模塊（5）傳感器3#模塊。當包裝箱經(jīng)過傳感3#時，電動推桿3#動作，把包裝箱推進小車2#。圖4-7傳感器3#模塊（6）膠帶跑偏和報警保護及報警復(fù)位。傳送帶1#2#3#4#上都裝有跑偏傳感器，當跑偏超過10s時，系統(tǒng)開始進行聲光報警。只有按下報警復(fù)位按鈕時報警才能解除。圖4-8膠帶跑偏和報警保護及報警復(fù)位（7）系統(tǒng)運行指示燈當系統(tǒng)打開時，即按下啟動按鈕，運行指示燈就會亮。圖4-9系統(tǒng)運行指示燈4.2上位機組態(tài)監(jiān)控界面4.2.1組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成及其簡介在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個目標應(yīng)用項目在計算機硬盤中占據(jù)唯一的物理空間（邏輯空間），可以用唯一的一個名稱來標識，就被稱為一個應(yīng)用程序。在同一計算機中可以存儲多個應(yīng)用程序，組態(tài)軟件通過應(yīng)用程序的名稱來訪問其組態(tài)內(nèi)容，打開其組態(tài)內(nèi)容進行修改或?qū)⑵鋺?yīng)用程序裝入計算機內(nèi)存投入實時運行。組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分有多種標準，這里以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構(gòu)成兩種標準討論其體系結(jié)構(gòu)。

4.2.2組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分以使用軟件的工作階段劃分也可以說是按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件是由兩大部分構(gòu)成的：系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：是自動化工程設(shè)計工程師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應(yīng)用系統(tǒng),供系統(tǒng)運行環(huán)境運行時使用。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。系統(tǒng)運行環(huán)境：在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標應(yīng)用程序被裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術(shù)，即在不退出系統(tǒng)運行環(huán)境的情況下可以直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)，使修改后的組態(tài)直接生效。自動化工程設(shè)計工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標應(yīng)用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工程項目。

4.2.3程序組件構(gòu)成組態(tài)軟件因為其功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構(gòu)成。其中必備的典型組件包括：（1）應(yīng)用程序管理器。應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管理工具。在自動化工程設(shè)計工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進行工程設(shè)計時，經(jīng)常會遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)用項目中的部分組態(tài)成果（如畫面）；經(jīng)常需要迅速了解計算機中保存了哪些應(yīng)用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現(xiàn)，但效率低下，極易出錯。有了應(yīng)用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。（2）圖形界面開發(fā)程序。它是自動化工程設(shè)計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應(yīng)用系統(tǒng),供圖形運行環(huán)境運行時使用（3）圖形界面運行程序。在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。（4）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序。有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單的數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進的組態(tài)軟件（如力控等）都有獨立的實時數(shù)據(jù)庫組件，以提高系統(tǒng)的實時性，增強處理能力。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的各種參數(shù)。（5）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序。在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標實時數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。（6）IO驅(qū)動程序。是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和IO設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPCClient是兩個通用的標準IO驅(qū)動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的IO設(shè)備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動程序被整合在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPCClient則多數(shù)單獨存在。擴展可選組件包括：（1）通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）組態(tài)程序。通用數(shù)據(jù)庫接口組件用來完成組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQLServer等）的互聯(lián)，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，通用數(shù)據(jù)庫既可以讀取實時數(shù)據(jù)，也可以讀取歷史數(shù)據(jù)；實時數(shù)據(jù)庫也可以從通用數(shù)據(jù)庫實時地讀入數(shù)據(jù)。通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）組態(tài)環(huán)境用于指定要交換的通用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、字段名稱及屬性、時間區(qū)段、采樣周期、字段與實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系等。（2）通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）運行程序。已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫連接被裝入計算機內(nèi)存，按照預(yù)先指定的采樣周期，對規(guī)定時間區(qū)段按照組態(tài)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立起通用數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)連接。（3）策略（控制方案）編輯組態(tài)程序。策略編輯生成組件是以PC為中心實現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件，具有很強的邏輯、算術(shù)運算能力和豐富的控制算法。策略編輯生成組件以IEC-1131-3標準為使用者提供標準的編程環(huán)境，共有4種編程方式：梯形圖、結(jié)構(gòu)化編程語言、指令助記符、模塊化功能塊。使用者一般都習慣于使用模塊化功能塊，根據(jù)控制方案進行組態(tài)，結(jié)束后系統(tǒng)將保存組態(tài)內(nèi)容并對組態(tài)內(nèi)容進行語法檢查、編譯。編譯生成的目標策略代碼即可以與圖形界面同在一臺計算機上運行，也可以下裝（Download）到目標設(shè)備（如PC104、WindowsCE系統(tǒng)等PC-Based設(shè)備）上運行。（4）策略運行程序。組態(tài)的策略目標系統(tǒng)被裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時完成與實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。最后是實用通訊程序組件。實用通訊程序極大地增強了組態(tài)軟件的功能，可以實現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換，是組態(tài)軟件價值的主要表現(xiàn)之一。通訊實用程序具有以下功能：可以實現(xiàn)操作站的雙機冗余熱備用；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程訪問和傳送；通訊實用程序可以使用以太網(wǎng)、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其功能。實用通訊程序組件可以劃分為Server和Client兩種類型，Server是數(shù)據(jù)提供方，Client是數(shù)據(jù)訪問方，一但Server和Client建立起了連接，二者間就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。4.2.4系統(tǒng)方案的開發(fā)步驟第一步，確定硬件控制方案和硬件設(shè)備的輸入輸出點數(shù)。硬件設(shè)備的輸入，輸出點數(shù)是指：有多少路傳感器，有多少執(zhí)行機構(gòu)。第二步，確定是單個系統(tǒng)，還是需要網(wǎng)絡(luò)模式，若是網(wǎng)絡(luò)模式，需要幾個計算機，都干什么用。如（數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲，報警記錄等）。第三步，在熟悉工藝過程的基礎(chǔ)上著手開發(fā)。（1）建立一個空工程。（2）定義外部設(shè)備（組態(tài)王為每種設(shè)備都提供了一個測試，用于檢查和計算機連通了沒有）。（3）定義全局變量（整個工程都用到的變量，每個變量都對應(yīng)一個實際設(shè)備的寄存器）。（4）車間動畫制作。（5）動畫連接。（6）制作報表、曲線。（7）制作報警窗口。4.2.5系統(tǒng)組態(tài)界面按照系統(tǒng)設(shè)計的的要求，相應(yīng)的步驟進行系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計，組態(tài)畫面帶有啟動按鈕，停止按鈕，急停按鈕，低速運行按鈕，高速運行按鈕，聲光報警復(fù)位按鈕等。畫面上還帶有，產(chǎn)品合格計數(shù)，和當前時間顯示，以及系統(tǒng)運行指示燈。在畫面的左下方是系統(tǒng)的組成畫面。當系統(tǒng)啟動，傳送帶電機組M1，M2，M3，M4，系統(tǒng)可以選擇低速啟動運行和高速啟動運行，當物件包裝箱在輸送帶1#上運行，在運動到傳感器1#時，給PLC一個信號，這時升降框上的兩個滾筒中的電機M5開始轉(zhuǎn)動，運行2s，使包裝箱正好架在兩個滾筒上，這時電機M5停止，升降框（液壓推桿）下降2s，則包裝箱正好落在稱重平臺上，由稱重平臺上的稱重傳感器給PLC模擬信號，當大于等于系統(tǒng)設(shè)定值5Kg時，液壓推桿上升2s停止，然后電機M5運行2s后停止，當小于系統(tǒng)給定值5Kg時，電動推桿1#動作后復(fù)位，然后升降框（液壓推桿）上升到初始位置。合格的包裝箱運送到4#輸送帶上，在光電傳感器接受到信號后，輸送給PLC，同時也輸送個信號給外部計數(shù)器（計數(shù)儀表），同時電動推桿3#動作，把包裝箱推到運貨小車2#上，當不合格的包裝箱在輸送帶2#上，在經(jīng)過光電傳感器2#時，傳感器給PLC個信號，推桿電機動作，把包裝箱推到小車1#上，然后復(fù)位。動畫的動作就是按照上述進行設(shè)計的。圖4-10系統(tǒng)組態(tài)界面5

系統(tǒng)仿真測試及結(jié)果5.1傳感器1#模塊仿真圖5-1傳感器1#模塊仿真1圖5-2傳感器1#模塊仿真2當給PLC個開關(guān)信號，Q0.3點亮5s后熄滅，同時Q0.4點亮2s后熄滅。5.2傳送帶模塊仿真圖5-3傳送帶模塊仿真1圖5-4傳送帶模塊仿真2當I0.1打開，Q0.1點亮，當Q0.2打開，Q0.1點亮2s后熄滅，同時Q0.2點亮。5.3稱重比較模塊仿真圖5-5稱重比較模塊仿真1圖5-6稱重比較模塊仿真2當模擬信號小于給定值5V時，電動推桿1#動作，也就是先點亮Q0.6，2s后熄滅點亮Q0.7。圖5-7稱重比較模塊仿真3圖5-8稱重比較模塊仿真4當模擬信號大于給定值5V時，先點亮Q0.5（液壓推桿上升）2s后熄滅，然后Q0.3點亮2s后熄滅。5.4傳感器2#模塊仿真圖5-9傳感器2#模塊仿真1當傳感器2#接到信號，電動推桿2#動作，也就是先點亮Q1.0，2s后熄滅點亮Q1.1。。圖5-10傳感器2#模塊仿真25.5傳感器3#模塊仿真圖5-11傳感器3#模塊仿真1圖5-12傳感器3#模塊仿真2當傳感器3#接到信號，電動推桿3#動作，也就是先點亮Q1.2，2s后熄滅點亮Q1.3。5.6膠帶跑偏保護和急停報警及報警復(fù)位圖5-13膠帶跑偏保護和急停報警及報警復(fù)位1圖5-14膠帶跑偏保護和急停報警及報警復(fù)位2當系統(tǒng)I1.1,I1.2,I1.3,I1.4,打開時，Q1.4,10s后才能點亮，當I1.0打開時，Q1.4即時點亮。5.7系統(tǒng)運行指示圖5-15系統(tǒng)運行指示當系統(tǒng)啟動按鈕打開時，即打開I0.4,Q1.5即時點亮。5.8仿真結(jié)果總分析根據(jù)本設(shè)計結(jié)果的模擬仿真，系統(tǒng)能夠完全按照設(shè)計時的要求來完成相應(yīng)的動作，這些動作是通過指示燈亮滅來顯示出來的。所以理論上本系統(tǒng)的程序設(shè)計能滿足本系統(tǒng)的控制要求。但在實際工業(yè)現(xiàn)場上，可能會碰到一些實際問題，需要現(xiàn)場安裝調(diào)試，克服困難，從而實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場要求。6結(jié)論與展望通過這次畢業(yè)設(shè)計。我學會了西門子S-7200PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知識的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的程序用到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。這樣，我就只能一個一個問題的去解決，通過查閱資料或者是請教同學，一次一次的調(diào)試程序，最后達到設(shè)計要求。使得我對PLC的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。而且根據(jù)設(shè)計需要，準備把本次設(shè)計分成了幾個大模塊來研究。然后計劃對電氣設(shè)備選擇，如PLC的選型，傳感器的選型，電機選型等。最后進行了對本次設(shè)計中的系統(tǒng)流程圖，PLC的外部接線圖以及關(guān)于PLC的程序梯形圖進行了初步設(shè)計和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計。剛開始這些問題真的很麻煩，但是靜下心做時，依然很難，但通過查資料，看書，這些問題一個一個的解決，使我更加有信心的做好它。最后通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了PLC控制技術(shù)和組態(tài)王在工業(yè)應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，使我更深刻的理解了PLC的編程思想和組態(tài)王使用，也能更好的將所學知識應(yīng)用到實踐中動。參考文獻[1]陳浩.案例解說PLC、觸摸屏及變頻器綜合應(yīng)用.中國電力出版社，2007.7[2]蔡行健，黃文鈺.深入淺出西門子人機界面.北京航空航天大學出版社，2002.12.1[3]吳麗，胡健.西門子PLC應(yīng)用基礎(chǔ)與實訓(xùn).化學工業(yè)出版社，2010.6[4]顏全生.電工高級技能實訓(xùn).西安電子科技大學出版社，2007.9[5]張文明，劉志軍.組態(tài)軟件控制技術(shù).北方交通大學出版社，2006.8.1[6]汪志鋒.工控組態(tài)軟件.電子工業(yè)出版社，2007.6.1[7]羅宇航.流行PLC實用程序及設(shè)計.西安電子科技大學出版社，2006.12.1[8]呂衛(wèi)陽，徐榮昌.PLC工程應(yīng)用實例解析.中國電力出版社，2007.4[9]董愛華，李良.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).中國電力出版社，2007.12[10]杜從商.PLC編程應(yīng)用技術(shù)（西門子）.機械工業(yè)出版社，2010.6[11]Blocker,DeborahL.;Green,DavidG.Softwarecontrolinterfacetoaprogrammablelogiccontroller，1976.6[12]Lamb,RaymondW.Programmabl