畢業(yè)論文---plc用于皮帶輸送機的集中控制

1、<p><b>　　畢業(yè)論文 </b></p><p>　　題 目：PLC用于皮帶輸送機的集中控制</p><p>　　姓 名： </p><p>　　系 別： 機械 </p><p>　　專業(yè)班級：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成時間： </p><p>　　摘要：本設計主要針對中小型皮帶輸送機的控制系統(tǒng)通常采用的繼電器控制存在的可靠性差、勞動強度大及生茶效率低的問題而提出的；改用基于PLC控制的皮帶輸

3、送機控制裝置，克服了上述問題的不足。本設計控制系統(tǒng)選用的是歐姆龍CPM2A系列PLC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的功能；在軟件設計中，給出了程序流程圖，編程語言采用了梯形圖邏輯的方式，將硬件和軟件有機的結合在一起，使控制系統(tǒng)運行可靠，達到了預期的設計目的。</p><p>　　關鍵詞：皮帶輸送機、PLC、集中控制</p&g

4、t;<p><b>　　目錄</b></p><p>　　封面………………………………………………………………………………………1</p><p>　　任務書……………………………………………………………………………………2</p><p>　　概要………………………………………………………………………………………3</p&

5、gt;<p>　　目錄………………………………………………………………………………………4</p><p>　　引言………………………………………………………………………………………5</p><p>　　1皮帶輸送機集中控制系統(tǒng)的結構及工作過程……………………………………….6</p><p>　　1.1皮帶輸送機的結構………………………………………

6、………………………….6</p><p>　　1.2皮帶輸送機控制的電氣要求……………………………………………………….6</p><p>　　1.2.1設計目的和技術要求…………………………………………………………….6</p><p>　　1.3皮帶輸送機控制方案的確定……………………………………………………….7</p><p>　　2

7、控制系統(tǒng)硬件電路的設計…………………………………………………………….8</p><p>　　2.1PLC的選擇及I/O分配表…………………………………………………………..8</p><p>　　2.2PLC外圍硬件電路設計與硬件電路圖……………………………………………..9</p><p>　　2.2.1PLC外圍硬件電路圖…………………………………………………

8、……………9</p><p>　　2.2.2硬件電路主電路圖及說明………………………………………………………10</p><p>　　2.3硬件電路的接線要求………………………………………………………………10</p><p>　　3控制系統(tǒng)的軟件設計…………………………………………………………………11</p><p>　　3.1程序流程圖

9、與梯形圖及其說明……………………………………………………11</p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………………………………………14</p><p>　　5總結及謝詞……………………………………………………………………………15</p><p>　　6參考文獻………………………………………………………………………………16</p>

10、<p>　　引言： 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、化工、制藥、倉儲、電廠等方面對于皮帶輸送機有了許多高新的要求。皮帶輸送機俗稱帶式運輸機，是一種連續(xù)性的帶式運輸機械，也是一種通用的機械，它既可以運送散狀物料，也可以運輸件式成品物料。工作過程中噪音較小、結構簡單，皮帶輸送機可用于水平或傾斜運輸。皮帶輸送機還用于裝船機、卸船機、堆取料機等連續(xù)運輸移動的機械上。以前的皮帶輸送機的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用

11、手工的操作方式，存在勞動強度大、能耗高、維護量大、可靠性能差等缺點。隨著工業(yè)大發(fā)展繼電器控制系統(tǒng)無法達到相應的要求，且使用元件過多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶的要求，采用PLC控制皮帶輸送機是十分必要的。</p><p>　　采用可編程控制器（PLC）控制的優(yōu)勢有如下幾條：</p><p>　　可靠性能高，皮帶機的綜合保護裝置以PLC控制器為核心，系統(tǒng)具有高可靠性和強抗干擾等特點，對環(huán)境要求

12、不高，適用于較為惡劣的工作場所。</p><p>　　配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，極強的處理能力，以及極大的輸入輸出I/O擴容量，當現(xiàn)場發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能夠方便靈活地進行系統(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，也可控制一條生產(chǎn)線，即可現(xiàn)場控制，也可遠程集中控制。</p><p>　　設備擴展性強，PLC具有很強的組網(wǎng)能力和擴展能力，

13、今后可以很方便的添加新設備，如果與計算機PC控制相結合，則功能就更高了，它既可一通過MPI又可以通過BUS總線與其它PC系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設備需要更換一套控制設備的弊端，因此節(jié)省了大量的人力和財力。</p><p>　　維護方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換和維護都相當?shù)姆奖憧旖荨?lt;/p><p>　　皮帶輸送機集中控制系統(tǒng)的結構及工作過程</p><p

14、><b>　　皮帶輸送機的結構</b></p><p>　　皮帶輸送機由皮帶、機架、驅(qū)動輥、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成，組成結構示意圖如圖1所示；原材料輸送機示意圖由圖2所示：</p><p>　　1、皮帶 2、托輥 3、轉(zhuǎn)動輪</p><p>　　圖1 皮帶輸送機的組成部分</p>&l

15、t;p><b>　　MO</b></p><p><b>　　PD1</b></p><p><b>　　PD2</b></p><p><b>　　PD3</b></p><p><b>　　PD4</b></p>

16、<p>　　圖2 原材料皮帶輸送機輸送示意圖</p><p>　　皮帶輸送機控制的電氣要求</p><p>　　1.2.1、設計目的和技術要求：</p><p>　　1）啟動時先啟動最后一臺PD4，然后每間隔15秒，依次向前啟動PD3、PD2、PD1皮帶機。</p><p>　　2）停車時先停最前面一臺PD1，待料運送完畢后，

17、每間隔30秒，向后PD2、PD3、PD4依次停止運行。</p><p>　　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運行，而該皮帶機后面的皮帶機待料運送完畢后依次每隔30秒停止，如：PD2發(fā)生故障，M1、M2立即停止運行，待料送完后，經(jīng)過30SM3停止運行，再經(jīng)過30SM4停止運行。</p><p>　　1、3皮帶輸送機控制方案的確定</p><p&g

18、t;　　皮帶輸送機通常采用采用傳統(tǒng)的繼電器控制和PLC控制兩種控制方法，兩種控制方法比較如下：</p><p>　　方式：傳統(tǒng)的繼電器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方式形成控制邏輯，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的方式存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變邏輯程序即可，不需要硬件連接，是軟的連接。</p><p>　　速度：傳統(tǒng)

19、的繼電器控制邏輯是依靠觸電的機械動作實現(xiàn)控制的，工作速度低、毫秒級的、且機械觸點有抖動現(xiàn)象；PLC控制是由程序指令控制電子電路來實現(xiàn)的，速度快、微妙級、嚴格同步且無抖動現(xiàn)象。</p><p>　　控制：傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的時間滯后動作來實現(xiàn)延時控制的，時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難且是有級調(diào)時。PLC控制是采用集成電路做成的計時器，時鐘脈沖是由晶體振蕩產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便

20、且是無級調(diào)時，不受環(huán)境影響。</p><p>　　通過對兩種控制方式的大概比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實現(xiàn)皮帶輸送機的自動化控制，而采用傳統(tǒng)繼電器控制方式，還停留在以人工手動操作為主（當然也可以實現(xiàn)自動化控制，但是線路較為復雜，使用硬件元器件太多，不經(jīng)濟也不劃算，且維修困難），控制效果也就不是很明顯，為此采用PLC控制是很好的選擇。</p><p>　　控制系統(tǒng)硬件電路的設計&l

21、t;/p><p>　　2．1 PLC的選擇及I/O分配表</p><p>　　輸入信號：啟動開關 1 個</p><p>　　停車開關 1 個</p><p>　　故障輸入 4 個（M1、M2、M3、M4）</p><p>　　（注：

22、這里不考慮跑偏開關、張力保護器、物料探測器等）</p><p>　　以上共6個輸入的開關量信號，考慮以后的擴充，預留50%的備用點，共9個數(shù)字量輸入點DI。</p><p>　　輸出信號：電動機啟動信號 4 個（M1、M2、M3、M4）</p><p>　　綜 合 報 警 燈 1 個</p><p>　

23、　停 車 1 個</p><p>　　故 障 4 個（M1、M2、M3、M4）</p><p>　　以上共需要10個數(shù)字量輸出信號DO，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整擴充，預留30%的備用點，共需要13個輸出點。</p><p>　　根據(jù)以上輸入DI點及輸出DO點的要求，我們選用日本歐姆龍（OMRO

24、N）公司的CPM2A系列30點I/O的可編程PLC（其輸入點DI為12點，輸出點DO為18點）,它具有如下優(yōu)點：</p><p>　　同步控制：CPM2A/2C的高速計數(shù)器功能可以和脈沖輸出功能結合起來，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個特定的脈沖輸出。</p><p>　　2)高速處理功能：高速處理包括50ms的快速響應輸入，0.64ms的掃描周期，高速處理在很大程度上可以提高勞動效率，以包

25、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。 </p><p>　　3）高速計數(shù)器功能：CPM2A/2C支持單軸高速計數(shù)20KHZ單相和5KHZ雙向，線性計算從-8388608到388607,25KHZ的四軸高速計算等。</p><p>　　4）脈沖輸出位置控制：CPM2A/2C支持4種脈沖輸出的有2個點；10—10KHZ脈沖輸出的有1個點；PWM輸出1.0-999.9

26、KHZ的1個點，其具有同步功能。</p><p>　　5）RS232通訊端口：CPM2A/2C提供一個內(nèi)置的RS232端口，能很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，將來擴充時刻選擇其它的組網(wǎng)模塊。</p><p>　　6）價格低廉：在價格方面PLC也是比較便宜的，因為一個PLC可控制整個控制系統(tǒng)，歐姆龍PLC經(jīng)濟實惠，價格低于西門子及三菱PLC，且性能穩(wěn)定，性價比較高。

27、</p><p>　　一般情況下輸入點與輸入信號，輸出點與輸出信號在控制上一一對應，分配好以后，按系統(tǒng)配置的通道與接點信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，個報警因素按邏輯關系并聯(lián)后接到報警輸出點，I/O分配表如下表1所示：</p><p>　　表1 I/O分配表</p><p>　　2.2 PLC外圍硬件電路設計與硬件電

28、路圖</p><p>　　2.2.1 PLC外圍硬件電路圖（見圖3）</p><p>　　SB1為啟動按鈕（地址00000），SB2為停止按鈕（地址00001），SB3……SB6為四臺電機對應的故障信號（電機正常時為常開，故障時為常閉），01004為故障報警輸出，當任何一臺電機發(fā)生故障時，HA便開始報警，電機故障信號由熱繼電器FR和空氣開關QF的輔助觸點串聯(lián)后輸出的。</p>

29、<p><b>　　L N</b></p><p>　　SB1 HA</p><p>　　SB2 TA QF2</p><p>　　SB3

30、 HL1</p><p>　　SB4 HL2 FU2</p><p>　　SB5 HL3</p><p>　　SB6

31、 HL4</p><p>　　KM1 FR1</p><p>　　KM2 FR2</p><p>　　DC COM KM3 FR3</p><p>　　-24VDC KM4 FR4</p><p>&

32、lt;b>　　+24VDC</b></p><p><b>　　L2/N</b></p><p>　　COM L1</p><p>　　圖三 PLC與外設之間接線原理圖</p><p>　　2.2.2 硬件電路主電路圖（圖4）及說明</p><p><b>　　

33、V U W</b></p><p><b>　　QF0</b></p><p><b>　　FU0</b></p><p>　　QF1 QF2 QF3 FU4</p><p>　　FU1 FU2

34、 FU3 FU4</p><p>　　KM1 KM2 KM3 KM4</p><p>　　FR1 FR2 FR3 FR4</p><p>　　M1 M2

35、 M3 M4</p><p><b>　　圖4 主電路圖</b></p><p>　　電氣主回路主要由塑殼空氣開關QF1……QF5、熔斷器FU1……FU5、接觸器KM1……KM5及熱繼電器FR1……FR4組成。</p><p>　　2.3 硬件電路的接線要求</p><p>　　在硬

36、件電路圖（見圖3、圖4）的基礎上，對一些相關的控制接線作如下要求：</p><p>　　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。</p><p>　　2）電動機容量小于45KW或其容量不超過電源變壓器容量的15%容量時，均采用直接啟動方式。</p><p>　　3）交流接觸器的觸點容量根據(jù)電動機容量確定，所有接觸器線圈的控制電壓為220

37、VAC。</p><p>　　4）所有電機都配有相應的低壓電路保護，具有短路、過載、過電流等保護功能，這些保護的元件選型QF、FR、FU均根據(jù)電機容量選取。</p><p>　　5）電控系統(tǒng)采用380VAC三相四線制供電。</p><p>　　6）PLC的故障輸出端直接接到AC220V報警上。</p><p>　　3、控制系統(tǒng)的軟件設計<

38、;/p><p>　　根據(jù)工藝要求和用戶使用需要，同時考慮到設備使用的安全性，故障保護與報警</p><p>　　狀態(tài)顯示的要求，以及實現(xiàn)系統(tǒng)各設備協(xié)調(diào)工作的功能，用梯形圖編制整個控制程序。在考慮到皮帶輸送機發(fā)生故障時，每臺皮帶機運行相隔的時間用定時器控制。在集中控制方式下，通過定時器控制依次啟動個電機。</p><p>　　3.1 程序流程圖與梯形圖及其說明</p

39、><p>　　首先PLC上電自檢初始化，然后按下啟動按鈕SB1，M4電機先行啟動，然后每間隔15S一次啟動M3、M2、M1電機。當需要皮帶輸送機停止時，只需要按下停車按鈕SB2，則M1立即停止，接著每隔30S依次停下M2、M3、M4電機。SB3---SB6是故障輸入點，是對應與PD1---PD4的設備，該故障是塑殼開關QF2---QF5的輔助觸點與熱繼電器輔助觸電的串聯(lián)，如SB3是QF2和FR1輔助觸電的串聯(lián)。當某臺

40、電機出現(xiàn)故障時，這臺電機和它前面的電機立即停止，通過30S后其后面的一次間隔30S停止。為了分析問題方便，并根據(jù)控制要求做出系統(tǒng)工作過程流程圖如圖5所示：</p><p>　　根據(jù)控制要求及流程圖，做成梯形圖如圖6所示，在程序中01000、01001、01002、01003控制電機M4、M3、M2、M1；01004作為故障報警燈輸出控制；01006、01007、01008、01009作為電機M1、M2、M3、M4

41、的故障報警輸出；01005作為停車指示顯示輸出。每臺電機啟動時間定時器分別采用定時器TIM000(T000)、TIM001(T001)、TIM002(T002)控制，停止延時定時器用TIM003(T003)、TIM004(T004)、TIM005(T005)控制。</p><p><b>　　PLC上電</b></p><p><b>　　啟動</b&

42、gt;</p><p>　　啟動SB1 停止按鈕SB2</p><p>　　M4電機啟動 有故障 M4停止</p><p>　　15S后 30S后</p><p>　　M3電機啟動 有故障 M3停止 30S后

43、 M4停止</p><p>　　15S后 30S后</p><p>　　M2電機啟動 有故障 M2停止 30S后 M3停止 30S后 M4停止</p><p>　　15S后 30S后</p><p>　　M1電機啟動 有故障 M1停止 30S后 M2停止 3

44、0S后 M3停止 30S后 M4停止</p><p>　　圖5 皮帶機控制方框流程圖</p><p>　　00000 </p><p><b>　?。?0000）</b></p><p><b>　　20000</b></p><p>&l

45、t;b>　　20000</b></p><p><b>　　IL(02)</b></p><p>　　20000 T003 01006 M4</p><p><b>　　(01000)</b></p><p><b>　　01000</b&g

46、t;</p><p><b>　　01000</b></p><p><b>　　01001</b></p><p><b>　　01002</b></p><p>　　20000 T004 01007 T000 M3</p><p

47、><b>　　(01001)</b></p><p><b>　　01001</b></p><p>　　20000 T005 01008 T001 M2</p><p><b>　　(01002)</b></p><p><b>　　

48、01002</b></p><p>　　T002 01005 01009 M1</p><p><b>　　(01003)</b></p><p>　　01005 01003</p><p><b>　　01009</b></p><p

49、><b>　　00001</b></p><p><b>　?。?1005）</b></p><p><b>　　01005</b></p><p><b>　　00002</b></p><p><b>　?。?1006）</b&g

50、t;</p><p><b>　　00003</b></p><p><b>　?。?1007）</b></p><p><b>　　00004</b></p><p><b>　?。?1008）</b></p><p><b

51、>　　00005</b></p><p><b>　?。?1009）</b></p><p><b>　　01006</b></p><p><b>　　（01004）</b></p><p><b>　　01007</b></p&

52、gt;<p><b>　　01008</b></p><p><b>　　01009</b></p><p><b>　　（ILC03）</b></p><p>　　圖6 皮帶輸送機控制梯形邏輯圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試</b&

53、gt;</p><p>　　根據(jù)CX-P編程的基本操作，建立一個新工程（或項目），創(chuàng)建一個程序，按照圖5的控制梯形邏輯圖編譯程序，將PC機上的程序下裝到PLC，將PLC中的程序上傳到PC機并將兩個程序進行比較，在執(zhí)行PLC程序時進行監(jiān)視，在線進行編程等。</p><p>　　在按下啟動按鈕00000，最后一臺皮帶機M4開始啟動，隨后定時15S間隔依次啟動M3、M2、M1。停車時按下停車按鈕

54、00001應先停止最前面一臺皮帶機M1，然后一次延時每間隔30S停M2、M3、M4。這就是在正常情況下的停車與開車。在有故障的情況下，立即斷開停止故障的皮帶機及其前面的皮帶機，并有相應報警輸出，然后定時器每間隔30S依次向后停止其它皮帶機。</p><p><b>　　5 總結及謝詞</b></p><p>　　時光如水，歲月如歌，3年的業(yè)余大學生活，我想應該是每個熱

55、于求知者人身中較為美好時光，是我們生活履歷的一個見證。</p><p>　　面對畢業(yè)，在我們心中最深的意識是畢業(yè)設計的制作與完成。從題目選定到論文的制作完成，工作過程是艱辛的，但是成果是令人欣慰的。不論是之前實驗還是實習，自己都沒有一個人去完成一件作品，在這將近半年的時間里，通過自己的不懈努力現(xiàn)在終于完成了我的設計。</p><p>　　回想當初報名成考時的情景，我這個80年代的中專畢業(yè)生

56、已經(jīng)落伍，我失落過，我迷茫過，但是我沒有氣餒，面對周圍就業(yè)本科同事多少有些不自在，再加上社會從某些方面來說需要更高的文憑，于是處于生活的需要，我從新走上了學校，在老師和同學的幫助下有了自己的目標。雖然目前面對的是?？频奈膽{，但是我話要一如既往的向本科奮斗，明年在參加本科的成考，暢想未來我充滿信心。</p><p>　　能順利完成這次畢業(yè)設計，衷心感謝我的指導老師，是他們的悉心指導，使我對課題的茫然無知到課題的順利

57、完成，課題的每一步進展都凝聚著兩位老師的心血，因此再次向我的兩位老師致以誠摯的謝意。還要感謝三年來我的各科任課老師，是他們交給我的專業(yè)知識，也教給我許多課外知識，這些知識將對我在社會工作及生活中起到很重要的作用。同時我也從各位老師哪里學到了許多做人的原則，這些將有益于我的終生。在這里，我衷心感謝關心我授我知識的各位老師，同時也對本文做出認真審閱的老師給以深深的敬意！并祝他們身體健康！工作順利！萬事如意！</p><p

58、>　　最后，感謝所用關心我、支持我、幫助過我的同學和朋友，有你們的陪伴是我一生幸福。</p><p><b>　　6 參考文獻</b></p><p>　　1 陳新華主編 電工技術與可編程序控制器實踐 北京機械工業(yè)出版社 2002</p><p>　　2 許世徐編著 可編程序控制器原理應用網(wǎng)絡 中國科技大學出版社</p&

59、gt;<p>　　3 宮淑貞編著 可編程控制器原理及應用 人民郵電出版社</p><p>　　4 王仁祥編著 常用低壓電器原理及其控制技術 機械工業(yè)出版社</p><p>　　5 王成福主編 可編程序控制器原理及應用 北京機械工業(yè)出版社 2006</p><p>　　6 王進秋主編 可編程序控制器原理及應用實例 北京