伸縮機(jī)原理與plc控制設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　伸縮機(jī)原理與PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　伸縮機(jī)原理與PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：可編程邏輯控制器（Programmale Logic Controller

2、）簡(jiǎn)稱PLC。由于PLC的可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活通用、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，所以PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴(kuò)大。對(duì)早期的PLC，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對(duì)當(dāng)今的PLC幾乎可以說(shuō)是凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC。尤其近幾年來(lái)，PLC的成本下降，功能又不斷增強(qiáng)，所以，目前PLC在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)用PLC取代繼電器來(lái)控制可伸縮式皮帶輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化了

3、電路。其中，PLC程序還通過(guò)西門子仿真軟件模擬運(yùn)行，驗(yàn)證了程序的正確性。同時(shí)又設(shè)計(jì)了可伸縮式皮帶輸送機(jī)的關(guān)鍵零件傳動(dòng)滾筒及所在軸。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC,可伸縮式皮帶輸送機(jī)，傳動(dòng)滾筒</p><p>　　Telescopic belt conveyor principle and PLC control design</p><p>　　Abstrac

4、t：Programmale Logic controller referred to PLC. Because of the highreliability，adaptability,flexibility,use convenient,simple maintenance,so the application of PLC in the rapidly expanding.In early PLC,always have relays

5、 place,can use.But in today’s PLC to control system that almost say there is need of place of PLC.Especially in rencent years,the cost of PLC,function and not increase,so,at the moment,PLCat home and abroad,has been wide

6、ly used in various industrics.</p><p>　　This design replaced by PLC relays to control telescopic belt conveyor and achieves its automatic control,simplifys the circuit. And PLC program is also run by Siemens

7、 emulation software simulation to verify the correctness of the program.At the same time,designed drive roller and the shaft where it belongs that is the key part.</p><p>　　KEY WORDS:PLC, Telescopic belt con

8、veyor,Drive roller</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 前言.................................................................1</p><p>　　2 可伸縮式皮帶輸送機(jī)簡(jiǎn)介...........................

9、....................6</p><p>　　2.1 可伸縮式皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu).............................................6</p><p>　　2.2 可伸縮式皮帶輸送機(jī)原理.............................................6</p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)滾

10、筒及所在軸設(shè)計(jì).................................................8</p><p>　　3.1 減速電機(jī)選擇.......................................................8</p><p>　　3.2 鏈輪設(shè)計(jì).........................................

11、..................8</p><p>　　3.3 確定筒皮厚度......................................................10</p><p>　　3.4 驅(qū)動(dòng)滾筒所在軸設(shè)計(jì)................................................11</p><p>　　3

12、.5 軸強(qiáng)度校核........................................................11</p><p>　　3.6 滾動(dòng)軸承校核......................................................13</p><p>　　3.7 鍵強(qiáng)度校核..............................

13、..........................13</p><p>　　4 可伸縮式皮帶輸送機(jī)控制設(shè)計(jì)..........................................15</p><p>　　4.1 S7-200系列PLC簡(jiǎn)介........................................... ......15</p><p

14、>　　4.1.1 S7-200的硬件組成.................................................15</p><p>　　4.1.2 S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）.................................21</p><p>　　4.2 PLC設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介............................

15、...........................22</p><p>　　4.2.1 PLC工作原理.....................................................22</p><p>　　4.2.2 PLC設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作.................................................23</p>

16、;<p>　　4.2.3 PLC程序設(shè)計(jì)方法.................................................23</p><p>　　4.3 PLC控制設(shè)計(jì).......................................................24</p><p>　　4.3.1 控制要求.............

17、...........................................24</p><p>　　4.3.2 控制方案........................................................24</p><p>　　4.3.3 主要電器元件選型.............................................

18、...24</p><p>　　4.3.4 變頻器參數(shù)設(shè)置..................................................25</p><p>　　4.3.5 PLC編程.........................................................25</p><p>　　4.3.6 電路

19、圖..........................................................28</p><p>　　總結(jié)...................................................................30</p><p>　　致謝........................................

20、...........................31</p><p>　　參考文獻(xiàn)...............................................................32</p><p>　　附錄一.................................................................33</p

21、><p>　　附錄二.................................................................37</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展,當(dāng)今的技術(shù)也日趨完善、競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈;單靠人工的操作已不能滿足于目前的制造業(yè)前景,也無(wú)法保證更高質(zhì)量的要求和高新技

22、術(shù)企業(yè)的形象. </p><p>　　人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中看到,自動(dòng)化給人們帶來(lái)了極大的便利和產(chǎn)品質(zhì)量上的保證,同時(shí)也減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了人員上的編制.在許多復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)控制、整體優(yōu)化、最佳決策等,熟練的操作工、技術(shù)人員或?qū)＜?、管理者卻能夠容易判斷和操作,可以獲得滿意的效果.人工智能的研究目標(biāo)正是利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)、模擬這些智能行為,通過(guò)人腦與計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作,以人機(jī)結(jié)合的模式,為解決十分復(fù)雜的

23、問(wèn)題尋找最佳的途徑.</p><p>　　我們?cè)诟鞣N場(chǎng)合看到了繼電器連接的控制，那已經(jīng)是時(shí)代的過(guò)去，如今的繼電器只能作為低端的基層控制模塊或者簡(jiǎn)單的設(shè)備中使用到；而PLC的出現(xiàn)也成為了劃時(shí)代的主題，通過(guò)極其穩(wěn)定的硬件穿插靈活的軟件控制，使得自動(dòng)化走向了新的高潮。PLC的最大特點(diǎn)在于：電氣工程師已不再電氣的硬件上花費(fèi)太多的心計(jì)，只要將按鈕開(kāi)關(guān)或感應(yīng)器的輸入點(diǎn)連接到PLC的輸入點(diǎn)上就能解決問(wèn)題，通過(guò)輸出點(diǎn)連接接觸器或

24、繼電器來(lái)控制大功率的啟動(dòng)設(shè)備，而小功率的輸出設(shè)備直接連接就可以。</p><p>　　PLC的內(nèi)部包含了具有中央處理器的CPU，并帶有外部I/O口擴(kuò)展的I/O接口地址和存儲(chǔ)器三大塊組成，CPU的核心是由一個(gè)或者多個(gè)累加器組成，它們具有邏輯的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，并能讀取程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容通過(guò)計(jì)算后去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的存儲(chǔ)和I/O接口；I/O口將內(nèi)部累加器和外部的輸入和輸出系統(tǒng)連接起來(lái)，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；

25、存儲(chǔ)器可以將I/O口輸入的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，并在工作時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)到累加器和I/O接口上，存儲(chǔ)器分程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,ROM可以將數(shù)據(jù)永久的存入存儲(chǔ)器中，而RAM只能作為CPU計(jì)算時(shí)臨時(shí)計(jì)算使用的緩沖空間。</p><p>　　PLC的抗干擾是極其優(yōu)秀的，我們根本不用去關(guān)心它的使用壽命和工作場(chǎng)合的惡劣，這些所有的問(wèn)題已不再成為我們失敗的主題，而留給我們的是關(guān)心如何來(lái)利用PLC的內(nèi)部資源為我們加強(qiáng)設(shè)備的控制

26、能力，使我們的設(shè)備更加的柔性。</p><p>　　PLC的語(yǔ)言并不是我們所想象的匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，而是采用原有的繼電器控制的梯形圖，使得電氣工程師在編寫(xiě)程序時(shí)很容易就理解了PLC的語(yǔ)言，而且很多的非電氣專業(yè)人士也對(duì)PLC很快認(rèn)識(shí)并深入。</p><p>　　以上僅僅是PLC的優(yōu)點(diǎn)之一，這也是人們比較容易理解的一部分，在很多的設(shè)備中，人們已不再希望看到太多的控制按鈕，它們不但容易

27、損壞而且極易產(chǎn)生人為的失誤，小的并不是主要的失誤也許你還能夠接受；但過(guò)大的甚至是致命的失誤是我們無(wú)法容忍的。新的技術(shù)總是為了給我們帶來(lái)更安全和便捷的操作，使得我們面臨的一大堆問(wèn)題一掃而光，你有了解過(guò)HMI嗎？這里說(shuō)HMI你根本不知道是啥，也沒(méi)有興趣了解，換一個(gè)中文把它說(shuō)明為觸摸屏或者人機(jī)界面你就知道了，它和PLC的結(jié)合給了我們更大的空間。</p><p>　　HMI控制不僅僅是減少了控制按鈕，增加控制的靈活性，更

28、主要的它是可順序性的，而且在能夠改變數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出反饋，在溫度控制曲線的模擬也能直觀的顯示出來(lái)。并且能夠通過(guò)編寫(xiě)功能幫助程序來(lái)提供各種力所能及的幫助，使得操作者減少不必要的失誤。HMI的廠商目前也越來(lái)越多，功能也越來(lái)越強(qiáng)，價(jià)格也越來(lái)越低，使用的面越來(lái)越廣。HMI的前景可以說(shuō)十分的看好。</p><p>　　在很多場(chǎng)合，單靠單機(jī)的控制是無(wú)法保證設(shè)備的順暢運(yùn)行，而通過(guò)設(shè)備與設(shè)備的信息交流達(dá)到我們想要的效果。比如在

29、前包裝和后工序的檢測(cè)，我們就要將包裝的信息反饋到檢測(cè)處，而檢測(cè)處的信息也要反饋到包裝來(lái)。這樣通過(guò)信息共享來(lái)使得兩者之間鏈接起來(lái)，形成一個(gè)共體，從而使的兩者間的配合更加的緊密，在彼此間達(dá)到映影相揮的效果。</p><p>　　PLC的通信已經(jīng)愈來(lái)愈體現(xiàn)它的價(jià)值，在PLC與PLC之間的通信，能夠通過(guò)信息的溝通和數(shù)據(jù)的共享來(lái)保證設(shè)備之間的相互協(xié)調(diào)，已達(dá)到互補(bǔ)的效果。PLC之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用RS232接口來(lái)傳送數(shù)據(jù)，而R

30、S232接口只能保證10米的傳輸距離，如果在1000米的距離內(nèi)我們可以通過(guò)來(lái)進(jìn)行通信，更長(zhǎng)的距離只能通過(guò)MODEL來(lái)進(jìn)行傳輸。</p><p>　　PLC的數(shù)據(jù)傳送只是將內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送到對(duì)方的一塊連續(xù)的地址中，我們把它稱為一個(gè)表，對(duì)方的PLC通過(guò)讀取表中的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行操作。如果表中的數(shù)據(jù)是一個(gè)一般設(shè)置的數(shù)據(jù)的話，那只是一般的數(shù)據(jù)傳送，比如今天的油價(jià)上升了，我要把油價(jià)的價(jià)格傳送到所有的輸油機(jī)上，那就是數(shù)據(jù)的共享；而當(dāng)

31、表中的數(shù)據(jù)是一段控制PLC的指令程序，那就很有難度了，比如你要控制一臺(tái)機(jī)器人來(lái)按你想象的動(dòng)作工作，你會(huì)給它編制一段程序并以數(shù)據(jù)的形式發(fā)送過(guò)去。</p><p>　　信息輸送的式有單工位、半雙工位和全雙工位的分別。單工位的意義也就是說(shuō)兩者之間，一個(gè)只能發(fā)送，而一個(gè)只能接收，比如一個(gè)特務(wù)他只能接收上司的指示，而無(wú)法給上司回復(fù)；半雙工位也就是兩個(gè)能都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)發(fā)送和接受，比如你打電話時(shí)是不能接電話,對(duì)

32、方也一樣；而全雙工位是兩者之間都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，并可同時(shí)發(fā)送和接受。像互聯(lián)網(wǎng)就是典型的例子。</p><p>　　信息輸送的過(guò)程也有同步和異步之分：同步的意義在于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線是同步的，也就是數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)由CPU進(jìn)行發(fā)送，這需要彼此都要專門的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳送和接送，并且是強(qiáng)制性的，這種方法的特點(diǎn)在于它的速度極快、但相應(yīng)占用CPU的工作時(shí)間也相對(duì)的要長(zhǎng)、同時(shí)技術(shù)難度也非常的大。它的要求在于在

33、一幀的數(shù)據(jù)傳送中不能有一位的誤差，不然的話整個(gè)數(shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤，這在硬件上是一個(gè)比較大的難度。在一些專用的設(shè)備中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，像專用的醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字信號(hào)設(shè)備等，在比較單一數(shù)據(jù)的傳輸中 ，它的效果非常的好。而異步是應(yīng)用范圍最廣泛的，這得益于它的技術(shù)難度相對(duì)要小、同時(shí)不需要配制專門的時(shí)鐘信號(hào)、它的特點(diǎn)在于，它的數(shù)據(jù)是間隔性的，離散性的發(fā)送和接受，當(dāng)CPU太忙的時(shí)候可以停頓性去工作，在硬件上也減少了難度，同時(shí)數(shù)據(jù)的丟失相對(duì)要少，我們可以通過(guò)

34、數(shù)據(jù)的檢測(cè)來(lái)觀察我們發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤，像奇偶法、累加法和八位效驗(yàn)法等，都可以用來(lái)幫助我們檢測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤發(fā)生，通過(guò)反饋來(lái)進(jìn)行辨別。</p><p>　　信息的傳送口線有串口和并口之分：通常的PLC是8位機(jī)，當(dāng)然也有16位機(jī)。我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候可以是一位一位的發(fā)送給對(duì)方，也可以8位8位的將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)方，一位和8位區(qū)別也就是我們所說(shuō)的串口發(fā)送數(shù)據(jù)和并口發(fā)送數(shù)據(jù)。串口速度比較慢，但只要兩條或者三條口線就

35、能解決問(wèn)題，并能借用電話線來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。而并口的傳送速度是極快的，它是串口的256倍，在短距離占有優(yōu)勢(shì)，由于是TTL電平，一般限于1米的范圍，它并不適用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳送，這樣成本太昂貴了。</p><p>　　很多的情況下我們總喜歡采用串并轉(zhuǎn)換芯片來(lái)進(jìn)行傳輸，這種情況下不需要我們進(jìn)行過(guò)于復(fù)雜的寄存器設(shè)置了，而直接通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，但在通信中并不是一個(gè)十分可行的辦法，因?yàn)樵诎l(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)Ψ降腜LC

36、必須一直等待你的數(shù)據(jù)輸出，它不能去做其他的工作。</p><p>　　當(dāng)你在看書(shū)的時(shí)候，你聽(tīng)到有人敲門、你停下手上的事情、去打開(kāi)門、并同敲門者對(duì)話、這個(gè)時(shí)候電話響了、你示意接個(gè)電話、在接完電話后、回過(guò)頭來(lái)同敲門者繼續(xù)對(duì)話、對(duì)話完畢后、你繼續(xù)看你的書(shū)，這種情況我們把它稱為中斷，它具有權(quán)威性，也具有優(yōu)先性，PLC具備了這樣的功能。它的特點(diǎn)在于我們?cè)谠O(shè)備的操作過(guò)程中可能會(huì)遇到緊急的突發(fā)事件，我們要立刻的停下手上的工作，

37、去處理更重要的事情，這種情況是我們經(jīng)常所遇到的，PLC在去執(zhí)行緊急的任務(wù)時(shí)，總會(huì)先保存目前的狀態(tài)，比如程序的地址，CPU的累加器數(shù)據(jù)等，就像我們?nèi)ラ_(kāi)門時(shí)要記下我們看的書(shū)在第幾頁(yè)了或者干脆作個(gè)記號(hào)，因?yàn)槲覀兇龝?huì)還要繼續(xù)接著看后面的書(shū)。CPU總是按照我們的意愿去做應(yīng)該做的事情，但你錯(cuò)誤的給它一件事情，它也會(huì)同樣的去做，這一點(diǎn)我們必須注意。</p><p>　　中斷并不是只有一個(gè)，有時(shí)會(huì)同時(shí)存在幾個(gè)中斷，中斷具有優(yōu)先的

38、級(jí)別，他們會(huì)根據(jù)人的要求去執(zhí)行更高級(jí)別的中斷。這種中斷中的中斷也就形成了中斷嵌套。當(dāng)然中斷的級(jí)別根據(jù)各種PLC內(nèi)部CPU的資源有關(guān)，同時(shí)也跟堆棧的容量大小也有關(guān)系。中斷的內(nèi)容有很多種，比如外部中斷、通信中的發(fā)送和接受中斷、定時(shí)和計(jì)數(shù)的時(shí)鐘中斷、還有WDT復(fù)位中斷等，它們豐富了CPU在處理各種事務(wù)時(shí)響應(yīng)種類。這樣講也許你并不能完全理解中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作順序，我們做一個(gè)小小的例子來(lái)說(shuō)明. </p><p>　　每一

39、個(gè)設(shè)備總是不會(huì)忘記有一個(gè)按鈕，它也是在我們遇到緊急情況時(shí)使用的，那就是急停按鈕。當(dāng)我們遇到人身事故和意外情況時(shí)我們只要按下它，機(jī)器立即停止所有的操作，并等待處理完意外后再恢復(fù)操作。急停按鈕連接PLC內(nèi)部CPU的內(nèi)部I/O接口上，當(dāng)按鈕給CPU一個(gè)外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，CPU對(duì)I/O進(jìn)行再次檢測(cè)，當(dāng)確認(rèn)有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，CPU保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)并將程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的外部I/O中斷程序中去，當(dāng)外部中斷程序處理完畢，程序計(jì)數(shù)器返回到主程序繼續(xù)工作。有一

40、點(diǎn)可以說(shuō)明的是我們一般會(huì)把急停按鈕的外部中斷升至最高級(jí)別，從而保證安全。</p><p>　　當(dāng)我們?cè)诠ぷ魍暌粋€(gè)工件時(shí)，給PLC一個(gè)信號(hào)，將PLC的內(nèi)部計(jì)數(shù)器加1來(lái)計(jì)算我們一天的工作量時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器能解決問(wèn)題，當(dāng)然它們也能夠在掉電的情況下保持?jǐn)?shù)據(jù)，促使數(shù)據(jù)不丟失，這也是我們所渴望的。</p><p>　　PLC還具有高級(jí)計(jì)數(shù)器的功能，當(dāng)我們?cè)诮邮芤恍└咚俚臄?shù)據(jù)時(shí)，這里所說(shuō)的高速是在在

41、微秒級(jí)的數(shù)據(jù)，比如條碼掃描機(jī)在不斷的掃描數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器DSP計(jì)算的高速信號(hào)等，我們就要采用到高級(jí)計(jì)數(shù)器來(lái)幫助我們進(jìn)行計(jì)數(shù)。它在PLC執(zhí)行程序時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)高級(jí)計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的中斷，就會(huì)立即放下手上的工作。經(jīng)過(guò)再次編程的梯形圖程序說(shuō)明我們?cè)趫?zhí)行程序時(shí)高級(jí)計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)的執(zhí)行對(duì)應(yīng)的工作，從而將高級(jí)計(jì)數(shù)器的級(jí)別升至高一級(jí)別。</p><p>　　你也許聽(tīng)過(guò)太多的這個(gè)詞:“死機(jī)”，大致的意思是CPU工作量過(guò)大，內(nèi)部資源不足等情況

42、造成程序無(wú)法運(yùn)行。PLC也有類似的情況，在PLC內(nèi)部有一個(gè)看門狗WDT，我們可以設(shè)置WDT一個(gè)程序運(yùn)行的時(shí)間，當(dāng)程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)錯(cuò)誤時(shí)或者程序繁忙時(shí)，程序的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)WDT的設(shè)置時(shí)間，CPU轉(zhuǎn)而WDT復(fù)位狀態(tài)。程序重新開(kāi)始運(yùn)行，但對(duì)中斷不會(huì)進(jìn)行破壞。</p><p>　　PLC的發(fā)展已經(jīng)從單一的模式進(jìn)入了通信的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，并同其它的工控網(wǎng)板和I/O卡板輕易的進(jìn)行共享。組態(tài)軟件可以將所有的這些硬件連接起來(lái)

43、，通過(guò)更直觀的動(dòng)畫(huà)圖片來(lái)進(jìn)行控制，并可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在異地進(jìn)行控制，像神舟五號(hào)的發(fā)射就是采用這種辦法來(lái)使飛船升空。</p><p>　　更高層次的發(fā)展需要我們不斷的努力來(lái)取得。PLC的出現(xiàn)已經(jīng)足足影響了幾代人，我們也從上一輩的經(jīng)驗(yàn)中獲取了更多的知識(shí)和教訓(xùn)，來(lái)不斷的發(fā)展PLC技術(shù)，將它推向更高浪潮。</p><p>　　本課題研究的可伸縮式皮帶輸送機(jī)是一種比普通平帶輸送機(jī)增加了伸縮功能以及升降

44、功能的主要用于物流行業(yè)的設(shè)備，主要用來(lái)運(yùn)輸一些小型、重量輕的快遞件。以前的可伸縮式皮帶輸送機(jī)基本上都是用繼電器控制的，不易于實(shí)現(xiàn)集中控制并且控制線路復(fù)雜，即使稍微改動(dòng)控制要求則改動(dòng)電控箱的工作量將會(huì)很大（有可能電控箱的大小不合適，沒(méi)地方安裝電器元件，有可能以前設(shè)計(jì)的電路要修改甚至重新設(shè)計(jì)，電器元件的位置也要重新安排），給改動(dòng)帶來(lái)很大的麻煩，既浪費(fèi)時(shí)間精力，又浪費(fèi)成本。本課題針對(duì)這一現(xiàn)象，研究怎樣用PLC（可編程邏輯控制器）取代繼電器來(lái)控

45、制可伸縮式皮帶輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可伸縮式皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制并且研究其動(dòng)作原理。</p><p>　　本課題研究的可伸縮式皮帶輸送機(jī)是連續(xù)性運(yùn)輸貨物最常用的設(shè)備，其不僅具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集中化控制。而PLC控制是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化常用的控制方式，其應(yīng)用范圍極其廣泛，可實(shí)現(xiàn)柔性控制，簡(jiǎn)化了控制電路（比如說(shuō)，本課題設(shè)計(jì)研究的可伸縮式皮帶輸送機(jī)用到的遙控器發(fā)射器、遙控接收器如果用繼

46、電器控制，則要增加幾個(gè)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能并且還要修改遙控接收器的內(nèi)部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求，而PLC控制不需要這么麻煩，只需修改內(nèi)部程序即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制要求），并且PLC還能和觸摸屏連接以及與其他PLC通訊，為以后實(shí)現(xiàn)可伸縮式皮帶輸送機(jī)的集中控制做好了鋪墊。</p><p>　　2 可伸縮式皮帶輸送機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 可伸縮式皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)</p><

47、p>　　本設(shè)計(jì)研究的可伸縮式皮帶輸送機(jī)是由三節(jié)車廂、傳動(dòng)滾筒及所在軸、改向滾筒、張緊滾筒、托輥、小車、滑輪、滾輪組成的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)可伸縮式皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的A4圖紙（1張）。</p><p>　　其中17、25是將鏈輪和滾筒組裝在一根軸上的，在此軸上鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)同時(shí)存在，節(jié)省了安裝空間。</p><p>　　2.2 可伸縮機(jī)皮帶輸送機(jī)原理</p><p&g

48、t;　　本設(shè)計(jì)研究的可伸縮式皮帶輸送機(jī)的原理見(jiàn)圖見(jiàn)可伸縮式皮帶輸送機(jī)的原理簡(jiǎn)圖的A4圖紙（3張）。</p><p>　　伸縮原理：見(jiàn)縮回狀態(tài)原理簡(jiǎn)圖的的圖紙，位于第一節(jié)車廂的鏈條C、D端通過(guò)小車與第二節(jié)車廂連在一起，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)鏈條動(dòng)作時(shí)，第二節(jié)車廂也動(dòng)作，其速度v2等于鏈條速度v1；位于第二節(jié)車廂的鏈條A、B端也通過(guò)小車與第三節(jié)車廂連在一起，并且其E、F端固定在第一節(jié)車廂上，當(dāng)?shù)诙?jié)車廂伸出時(shí)由于E、F端不動(dòng)，所

49、以將帶動(dòng)鏈輪L3、L4轉(zhuǎn)動(dòng)，并且第三節(jié)車廂的速度v3=2v2（見(jiàn)下圖1.2，鏈輪L4速度示意圖；鏈輪L4滾動(dòng)，M點(diǎn)是瞬心，O點(diǎn)速度就是第二節(jié)車廂的速度v2，則N點(diǎn)的速度v3=2rω，而v2=rω，所以v3=2v2，但第三節(jié)的速度相對(duì)于第二節(jié)的速度就是v2，所以第三節(jié)可以伸出來(lái)而不會(huì)與第二節(jié)保持同速）。</p><p>　　圖2.1 鏈輪L4速度示意圖</p><p>　　升降原理：見(jiàn)升降原

50、理簡(jiǎn)圖的圖紙，當(dāng)啟動(dòng)油泵1的電機(jī)后，伸縮機(jī)上升；當(dāng)電磁閥通電后，二位三通換向閥4處于右邊卸荷狀態(tài)，伸縮機(jī)下降；單向閥3是伸縮機(jī)能保持在一定高度而不下降；溢流閥2能保持油泵1的出口壓力恒定。</p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)滾筒及所在軸設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 減速電機(jī)選擇</p><p>　　已知條件：輸送量Q=300t/h,帶速v=0.8m/s,帶寬B=500

51、mm，皮帶長(zhǎng)度L1=120m，輸送機(jī)傾角β=30°，驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)包角α=40°，伸縮機(jī)長(zhǎng)度L2=5.8m，伸縮機(jī)寬度B0=1m，伸縮機(jī)高度H=0.5m,滾筒直徑D取180mm</p><p>　　查《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》知驅(qū)動(dòng)功率簡(jiǎn)易計(jì)算法：</p><p>　　所以選擇減速電機(jī)功率Pd=2.2KW,額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min，輸出轉(zhuǎn)速nz=84r/min,速比=1

52、7，輸出扭矩=250N*M。</p><p><b>　　3.2鏈輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）取鏈輪齒數(shù)Z1=Z2=28，初選中心距a0=20P;</p><p><b>　?。?）鏈節(jié)數(shù)Lp</b></p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)）式7-16，</p><p>

53、;　?。?）計(jì)算功率Pca</p><p>　　查表7-7（機(jī)械設(shè)計(jì)）知KA=1，則</p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)）式7-14，</p><p><b>　　（4）確定鏈節(jié)距p</b></p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)）式7-15，</p><p>　　查表7-8（機(jī)械設(shè)計(jì)）知</p>

54、<p>　　查表7-9（機(jī)械設(shè)計(jì)）知KP=1，則</p><p>　　查圖7-11（機(jī)械設(shè)計(jì)），取鏈號(hào)為10A，</p><p>　　查表7-1（機(jī)械設(shè)計(jì)）知節(jié)距p=15.875mm。</p><p>　　由于點(diǎn)（nz，P0）在功率曲線左側(cè)，所以與所選系數(shù)KZKL一致。</p><p><b>　　（5）確定中心距a&

55、lt;/b></p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)）式7-17，</p><p>　　中心距減小量△a=（0.002~0.004）a=0.635~1.27，則實(shí)際中心距a´=a-△a=316.23~316.865,取a´=316.5mm。</p><p><b>　　（6）鏈速v</b></p><p&g

56、t;　　（機(jī)械設(shè)計(jì)）式7-1，</p><p>　　（7）計(jì)算作用于軸上的壓軸力Fp</p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)）式7-9，</p><p><b>　?。?）鏈輪尺寸</b></p><p>　　查表7-1（機(jī)械設(shè)計(jì)）知d1=10.16mm，h2=15.09mm；</p><p>　　查表7

57、-3（機(jī)械設(shè)計(jì)）公式如下：</p><p>　　取da=150mm；</p><p>　　取dg=124mm；</p><p>　　鏈輪輪轂L1=32mm。</p><p>　　3.3 確定筒皮厚度</p><p>　　按經(jīng)驗(yàn)公式（新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)）確定，</p><p>　　注：Z---

58、--滾筒所受合張力，kg；</p><p>　　R-----滾筒半徑，mm；</p><p>　　A0-----兩幅板之間距離，cm；</p><p>　　t--------筒皮厚度，mm。</p><p>　　考慮加工筒皮時(shí)存在厚度誤差，取t=6mm；考慮輪輻承受一定載荷，取輪輻厚度8mm。</p><p>　　3.

59、4 驅(qū)動(dòng)滾筒所在軸設(shè)計(jì)</p><p>　　軸材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表14-2（機(jī)械設(shè)計(jì)）知許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=60MP;</p><p>　　查表14-4（機(jī)械設(shè)計(jì)）取A0=110；</p><p>　　（機(jī)械設(shè)計(jì)）式14-2，</p><p>　　考慮第Ⅰ段軸要安裝軸承，所以取dⅠ=40mm，軸承右端用套筒定位；所以=43mm；第二

60、段是非定位軸間并考慮單鍵槽影響，所以dⅡ=45mm；鏈輪右端用軸間定位，所以dⅢ=50mm；dⅣ=dⅠ=40mm。</p><p>　　LⅠ=71mm；LⅡ=30mm；LⅢ=786mm； LⅣ=49mm。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)滾筒所在軸結(jié)構(gòu)圖如下圖3.4：</p><p>　　圖3.4 驅(qū)動(dòng)滾筒所在軸結(jié)構(gòu)圖</p><p><b&g

61、t;　　3.5 軸強(qiáng)度校核</b></p><p>　　查表6-7（機(jī)械設(shè)計(jì)）知KA=1.4，則Pc=KAPz=1.4×2=2.8KW；</p><p>　　查表6-6（機(jī)械設(shè)計(jì)）知Kα=0.89;</p><p>　　查《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》知q=0.35kg/m；</p><p>　　式6-29（機(jī)械設(shè)計(jì)），&l

62、t;/p><p>　　不考慮傳動(dòng)帶的緊邊拉力與松邊拉力的差別以及離心拉力的影響，近似按式6-30（機(jī)械設(shè)計(jì)）計(jì)算傳動(dòng)帶作用在軸上的壓軸力Fpp，</p><p>　　不考慮軸以及滾筒自重，在x軸方向進(jìn)行受力分析：</p><p>　　坐標(biāo)軸如下圖3.5.1 坐標(biāo)軸示意圖</p><p>　　圖3.5.1 坐標(biāo)軸示意圖</p><

63、;p>　　軸受力圖、彎矩圖、扭矩圖如下圖3.5.2 軸受力分析圖</p><p>　　圖3.5.2 軸受力分析圖</p><p>　　FN1=[3857×832+26×(780+118)]/898≈6550N</p><p>　　FN2=3857+2976×2-6550=3259N</p><p>　　MB

64、=6550×66≈432N˙m</p><p>　　MC=6550×118-3857×52≈572N˙m</p><p>　　MD=6550×780-3857×714-2976×662≈385N˙m</p><p>　　根據(jù)彎矩圖與扭矩圖可知C截面是危險(xiǎn)截面，按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，取α=1，<

65、;/p><p>　　所以設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度并有一定的裕度。</p><p>　　3.6 滾動(dòng)軸承校核</p><p>　　軸承預(yù)期壽命Lh1=4×365×24=35040h；</p><p>　　所選的軸承代號(hào)是6308，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知Cr=40800N,</p><p>　　因?yàn)?000型是球

66、軸承，所以ε=3；輕微沖擊，所以fp=1.1，則P=fpFr=1.1×6550=7205N；</p><p>　　查表12-4（機(jī)械設(shè)計(jì)）知，ft=1；</p><p>　　則軸承應(yīng)具有的徑向額定動(dòng)載荷</p><p>　　因?yàn)樗人x軸承的徑向額定動(dòng)載荷（Cr=40800N）小并且相差不太多，所以所選軸承型號(hào)合適；</p><p>

67、;<b>　　因?yàn)檩S承壽命</b></p><p>　　所以，所選軸承可滿足壽命要求。</p><p><b>　　3.7 鍵強(qiáng)度校核</b></p><p>　　查表4-1（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)），由dⅠ=40mm選擇b×h=12×8；根據(jù)鏈輪輪轂長(zhǎng)L1=32mm，選擇鍵長(zhǎng)L=28mm；</p>

68、<p>　　查表5-2（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）取[σp]=110MP;</p><p>　　工作長(zhǎng)度l=L-b=28-12=16mm，k=0.5h=0.5×8=4mm；</p><p>　　則（機(jī)械設(shè)計(jì)）式5-1，</p><p>　　所以鍵的強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　4 可伸縮式皮帶輸送機(jī)控制設(shè)計(jì)</p>

69、<p>　　4.1 S7-200系列PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　4.1.1 S7-200的硬件組成</p><p>　?。?）主機(jī)外部結(jié)構(gòu)及作用[2]</p><p>　　SIEMENS S7-200 CPU 22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖4.1.1.1 S7-200 CPU224型PLC主機(jī)外形。</p><p&

70、gt;　　圖4.1.1.1 S7-200 CPU224型PLC主機(jī)外形</p><p>　?、佥斎虢泳€端子。在底部端子蓋下是PLC的輸入接線端子盒為傳感器提供的24V直流電源。輸入接線端子用于連接外部輸入設(shè)備，以備CPU采集輸入設(shè)備發(fā)出的控制信號(hào)。</p><p>　?、谳敵鼋泳€端子。在頂部端子蓋下是輸出接線端子和PLC的工作電源。輸出端子用于連接被控設(shè)備，以備CPU在輸出刷新掃描階段將輸

71、出信號(hào)準(zhǔn)確的傳遞給被控設(shè)備。</p><p>　?、跴LC狀態(tài)指示燈。</p><p>　　<1>CPU狀態(tài)指示燈：綠色燈點(diǎn)亮表示CPU處于RUN（運(yùn)行）模式，橙色燈點(diǎn)亮表示CPU處于STOP（停止）模式，紅色燈點(diǎn)亮表示CPU處于系統(tǒng)故障狀態(tài)。</p><p>　　<2>輸入/輸出接線端子狀態(tài)指示燈：PLC的每個(gè)輸入或輸出端子都有一個(gè)狀態(tài)指示

72、燈，指示燈點(diǎn)亮，表示該端子狀態(tài)為ON,指示燈熄滅表示該端子狀態(tài)為OFF。</p><p>　?、芡ㄐ沤涌?。用于連接計(jì)算機(jī)、手持式編程器、PLC等。</p><p>　?、軮/O擴(kuò)展單元接口。用于連接各種I/O擴(kuò)展單元模塊、功能模塊等。</p><p>　　⑥模擬電位器。模擬電位器用來(lái)改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，如過(guò)程量的控制參數(shù)、定時(shí)器的預(yù)置值等。</p>

73、<p>　　⑦方式開(kāi)關(guān)。方式開(kāi)關(guān)用來(lái)手動(dòng)切換CPU的工作方式，開(kāi)關(guān)切換到STOP，可以停止程序的執(zhí)行；開(kāi)關(guān)切換到RUN，可以啟動(dòng)程序的執(zhí)行；開(kāi)關(guān)切換到TERM（terminal），允許通過(guò)（STEP7-Micro/Win）軟件來(lái)控制CPU的狀態(tài)。</p><p>　?、啻鎯?chǔ)卡。該卡位可以選擇安裝擴(kuò)展卡。擴(kuò)展卡有E2PROM存儲(chǔ)卡、電池和時(shí)鐘卡等模塊。E2PROM存儲(chǔ)模塊，用于用戶程序的復(fù)制。電池模塊，用

74、于長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)，使用CPU224內(nèi)部存儲(chǔ)電容數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)190h，而使用電池模塊存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)200天。</p><p>　?。?）輸入/輸出接線[2]</p><p>　　CPU22X系列PLC的特點(diǎn)：CPU22X主機(jī)的輸入點(diǎn)為24VDC雙向光耦輸入電路，輸出有繼電器和晶體管（MOS型）兩種類型。輸入/輸出接口電路時(shí)PLC與輸入設(shè)備、輸出設(shè)備傳遞信號(hào)的接口部件，以S7-200CPU22

75、4為例介紹PLC的輸入/輸出接口電路。</p><p>　　CPU224 DC/DC/DC型接線端子。</p><p>　　CPU224 DC/DC/DC型是指該主機(jī)CPU電源電壓24VDC,輸入電壓24VDC和24VDC傳感器電源輸出。CPU224主機(jī)共有I0.0~I1.1等10個(gè)輸出點(diǎn)。CPU224輸入電路采用了雙向光耦合器，24VDC極性可任意選擇，1M為IB0字節(jié)輸入端子的公共端，

76、2M為IB1字節(jié)輸入端子的公共端。在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅(qū)動(dòng)器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)獨(dú)立公共端，共有1L、2L兩個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載電源。</p><p>　　CPU224 DC/DC/DC型的I/O端子接線如圖4.1.1.2 CPU224 DC/DC/DC型的I/O端子接線</p><p>　　圖4.1.1.2 CPU224 DC/DC/DC型的I

77、/O端子接線</p><p>　　CPU224 AC/DC/繼電器型接線端子。</p><p>　　CPU224 AC/DC/繼電器型是指該主機(jī)CPU電源電壓220VAC，輸入電壓24VDC、繼電器輸出型（即輸出電壓可以選擇24VDV，也可以選擇220VAC）。數(shù)字量輸出分為3組，每組有一個(gè)獨(dú)立公共端，共有1L、2L和3L 3個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載電源。</p><

78、p>　　CPU224 AC/DC/繼電器型的I/O端子接線如圖 4.1.1.3 CPU224 AC/DC/繼電器型的I/O端子接線</p><p>　　圖 4.1.1.3 CPU224 AC/DC/繼電器型的I/O端子接線</p><p>　　（3）CPU22X系列主機(jī)性能[2]</p><p>　　S7-200CPU22X系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)如表4.1.

79、1.1 S7-200CPU22X系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　表4.1.1.1 S7-200CPU22X系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　CPU22X 系列PLC主機(jī)具有：30kHz高數(shù)計(jì)數(shù)器，20kHz高速脈沖輸出；RS-485通信/編程口，PPI、MPI通信協(xié)議和自由口通信能力；CPU222及以上CPU還有PID控制和擴(kuò)展的能力，內(nèi)部資源及指令系統(tǒng)更加豐富，

80、功能更加強(qiáng)大。</p><p>　?。?）主機(jī)I/O擴(kuò)展[2]</p><p>　　S7-200系列的PLC主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量I/O和模擬量I/O，在采購(gòu)時(shí)，用戶可以根據(jù)需要選擇最合適的主機(jī)產(chǎn)品，以滿足工程項(xiàng)目的具體需要。對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)不夠或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就必須增加I/O擴(kuò)展模塊，對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)充；或增加特殊功能模塊完成特殊控制任務(wù)。</p><p

81、><b>　　I/O擴(kuò)展模塊。</b></p><p>　　S7-200系列PLC的I/O擴(kuò)展模塊有以下幾種：</p><p>　　<1>輸入擴(kuò)展模塊EM221：有3種產(chǎn)品，即8點(diǎn)DC、16點(diǎn)DC和8點(diǎn)AC。</p><p>　　<2>輸出擴(kuò)展模塊EM222：有5種產(chǎn)品，即8點(diǎn)DC、4點(diǎn)DC(5A)、8點(diǎn)AC、8點(diǎn)

82、繼電器和4點(diǎn)繼電器（10A）。</p><p>　　<3>輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM223：有6種產(chǎn)品，其中DC輸入/DC輸出的有3種，DC輸入/繼電</p><p>　　出的有3種，其對(duì)應(yīng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分別是4點(diǎn)（I4/O4）、8點(diǎn)（I8/O8）和16點(diǎn)（I1/O16）。</p><p>　　<4>模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231：共有3種產(chǎn)品，

83、4路AI、2路熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。其中，前者是普通的模擬量輸入模塊，可以用來(lái)接標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流信號(hào)；后兩種是專門為特定的物理量輸入到PLC而設(shè)計(jì)的模塊。</p><p>　　<5>模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM232:只有一種2路模擬量輸出的擴(kuò)展模塊產(chǎn)品。</p><p>　　<6>模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM235：只有一種4路AI、1路AQ（占用2路輸出地址）的

84、產(chǎn)品。</p><p><b>　　特殊功能模塊。</b></p><p>　　當(dāng)需要PLC完成特殊功能任務(wù)時(shí)，CPU主機(jī)可以通過(guò)連接特殊功能擴(kuò)展模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的特殊功能模塊如下。</p><p>　　<1>定位模塊EM235。用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制，控制范圍從微型步進(jìn)電機(jī)到智能伺服系統(tǒng)。集成的脈沖接口能產(chǎn)生高達(dá)2

85、00kHz的脈沖信號(hào)，并指定位置、速度和方向。</p><p>　　<2>調(diào)制解調(diào)器模塊EM241。用于代替連接于CPU通信口的外部MODEM功能。在與使用該模塊的系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，只需要在安裝有STEP7-Micro/WIN編程軟件的計(jì)算機(jī)上連接一個(gè)外置MODEM即可。</p><p>　　<3>ProfiBus-DP模塊EM277。通過(guò)該模塊可以將S7-200PL

86、C與DP網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，傳輸速度達(dá)12Mb/s。</p><p>　　<4>以太網(wǎng)模塊GP234。通過(guò)該模塊可以把PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)中。</p><p>　　最大I/O配置的預(yù)算。</p><p>　　最大I/O配置預(yù)算需要考慮的問(wèn)題包括：</p><p>　　<1>I/O點(diǎn)數(shù)數(shù)量。</p><p

87、><b>　　<2>電流提供。</b></p><p><b>　　<3>模塊電流。</b></p><p><b>　　<4>電流預(yù)算規(guī)則</b></p><p>　　其中，各CPU所能提供的最大5VDC電流以及各模塊擴(kuò)展消耗的電流如表4.1.1.2 CPU

88、提供的電流以及各模塊擴(kuò)展消耗的電流</p><p>　　表4.1.1.2 CPU提供的電流以及各模塊擴(kuò)展消耗的電流</p><p>　?、軘U(kuò)展I/O模塊的編址。</p><p>　　每種主機(jī)上集成的I/O點(diǎn)，其地址是固定的。進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以再CPU右邊連接多個(gè)擴(kuò)展模塊，每個(gè)擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號(hào)取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。S7-200系統(tǒng)擴(kuò)展對(duì)

89、輸入/輸出的地址空間分配規(guī)則為：</p><p>　　<1>同類型輸入/輸出點(diǎn)的模塊進(jìn)行順序編址。</p><p>　　<2>對(duì)于數(shù)字量，輸入/輸出映像寄存器的單位長(zhǎng)度為8bit（1B）。本模塊高位實(shí)際位數(shù)未滿8bit的，未用位不可分配給I/O鏈的后續(xù)模塊，后續(xù)同類地址編排須重新從一個(gè)新的連續(xù)的字節(jié)開(kāi)始。</p><p>　　<3>

90、;對(duì)于模擬量，輸入/輸出以2點(diǎn)或2個(gè)通道（2個(gè)字）遞增方式來(lái)分配空間。本模塊中未使用的通道地址不能被后續(xù)同類模塊繼續(xù)使用，后續(xù)同類地址編排須重新從新的2個(gè)字以后的地址開(kāi)始。</p><p>　?。?）S7-200主機(jī)掃描周期[2]</p><p>　　S7-200PLC工作在RUN模式下，系統(tǒng)周期性循環(huán)掃描執(zhí)行用戶程序，完成控制任務(wù)。每個(gè)掃描周期分為5個(gè)階段：輸入采樣掃描階段、執(zhí)行用戶程序

91、掃描階段、處理通信請(qǐng)求階段、CPU自診斷階段和輸出刷新掃描階段。</p><p>　　4.1.2 S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）</p><p>　　S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）見(jiàn)表4.1.2 S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）</p><p>　　表4.1.2 S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）</p><p>　

92、　續(xù)表4.1.2 S7-200的內(nèi)部編程元件（軟繼電器）</p><p>　　4.2 PLC設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介</p><p>　　4.2.1 PLC工作原理</p><p>　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)

93、始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。</p><p>　　PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中

94、，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。</p><p>　　PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫(xiě)入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。</p><p>　　輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管

95、）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。</p><p>　　4.2.2 PLC設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作</p><p>　　進(jìn)行PLC控制設(shè)計(jì)時(shí)必須做好以下3方面基礎(chǔ)工作：</p><p>　?、倭私庀到y(tǒng)的概況：包括系統(tǒng)的控制目標(biāo)、控制方案、控制規(guī)模、整體功能、具體功能、控制精度、I/O種類和數(shù)量、是否需要通訊、通訊內(nèi)容與方式、是否需要顯示、顯示內(nèi)容與方式、操作方式等等，應(yīng)盡量對(duì)系統(tǒng)有

96、一個(gè)全面的了解。</p><p>　?、谑煜な褂玫腜LC類型、功能、編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng)，能熟練的操作編程器和控制器。</p><p>　?、鄹鶕?jù)控制系統(tǒng)的控制要求、設(shè)備、器件條件、工藝過(guò)程，結(jié)合采用的PLC的功能強(qiáng)弱，確定PLC在整個(gè)控制系統(tǒng)中所承擔(dān)的工作任務(wù)。</p><p>　　4.2.3 PLC程序設(shè)計(jì)方法</p><p>　　PLC程

97、序設(shè)計(jì)常用的方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法等。</p><p>　?。?）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒(méi)有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間和設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。</p&g

98、t;<p>　?。?）繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法：將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為具有相同功能的PLC外部硬件接線圖和梯形圖。</p><p>　?。?）順序控制設(shè)計(jì)法：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開(kāi)始一步一步的設(shè)計(jì)下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫(huà)出功能流程圖。</p><p>　?。?）邏輯設(shè)計(jì)法：通過(guò)中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來(lái)。實(shí)際上就是找到了輸出和輸入的關(guān)系，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)

99、。用這種方法設(shè)計(jì)PLC程序，設(shè)計(jì)者可以順利的設(shè)計(jì)出正確的PLC程序。</p><p>　　4.3 PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 控制要求</p><p>　?。?）皮帶可以正反轉(zhuǎn)，由一個(gè)按鈕控制切換，切換時(shí)間間隔2S；皮帶啟動(dòng)時(shí)，以正轉(zhuǎn)啟動(dòng)；皮帶速度可調(diào)。</p><p>　?。?）伸出、縮回的前提條件是皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)以后且點(diǎn)動(dòng)控

100、制并且伸出時(shí)有防撞保護(hù)。</p><p>　?。?）有上升、下降功能，點(diǎn)動(dòng)控制，有上升限位保護(hù)。</p><p>　?。?）有電源指示燈（紅色），工作指示燈（綠色），急停指示燈（紅色）。</p><p>　　（5）控制電壓用24V安全電壓。</p><p>　　4.3.2 控制方案</p><p>　　皮帶的速度、正

101、反轉(zhuǎn)控制通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中速度控制通過(guò)變頻器上的旋轉(zhuǎn)按鈕手動(dòng)調(diào)速；伸縮機(jī)的伸出與縮回通過(guò)兩個(gè)接觸器的通斷去控制伸縮電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)而控制設(shè)備的伸出與縮回并且裝有伸出限位和縮回限位以及防撞保護(hù)；伸縮機(jī)的上升與下降通過(guò)一套液壓裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)并且裝有上升限位；除了皮帶電機(jī)不用裝熱保護(hù)繼電器外（因?yàn)樽冾l器有過(guò)載保護(hù)功能），伸縮電機(jī)和油泵電機(jī)都裝熱保護(hù)器以防止電機(jī)過(guò)載；主電路上裝三相斷路保護(hù)器以防止短路，控制電路上裝相序保護(hù)器以防止因相序改變而使電

102、機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.3.3 主要電器元件選型</p><p>　?。?）PLC:根據(jù)控制要求，知共需要12個(gè)數(shù)字量輸入，9個(gè)數(shù)字量輸出，并且不需要快速動(dòng)作，所以選擇PLC型號(hào)——CPU 224XP AC/DC/RLY，訂貨號(hào)——6ES7 214-2BD23-0XB0，該機(jī)某些參數(shù)如下：220V交流電源；24V直流輸入；繼電器輸出；14個(gè)數(shù)字量輸入，10個(gè)數(shù)字量輸出；2個(gè)模擬量

103、輸入，一個(gè)模擬量輸出。</p><p>　?。?）變頻器：根據(jù)皮帶電機(jī)額定功率是2.2KW，所以選擇三菱變頻器型號(hào)——3相400V，F(xiàn)R-D740-2.2K-CHT。</p><p>　　（3）遙控器：根據(jù)需要6個(gè)遙控輸入，選擇遙控器型號(hào)：F21-E1/E1B，該遙控器有6個(gè)輸入可用。</p><p>　?。?）相序保護(hù)器：為了防止電機(jī)正反轉(zhuǎn)、伸縮、升降反向，所以需

104、要加相序保護(hù)，選擇施耐德RM4 T相序保護(hù)器。</p><p>　?。?）斷路器：因?yàn)槿鄶嗦菲鞅Ｗo(hù)整個(gè)電路，根據(jù)電機(jī)功率，所以選擇允許最大電流32A的施耐德三相斷路器；而二相斷路器只保護(hù)控制電路電流小，所以選擇允許最大電流16A的施耐德二相斷路器。</p><p>　　（6）熱保護(hù)繼電器：根據(jù)伸縮電機(jī)的功率計(jì)算出額定電流選擇施耐德AC380V熱保護(hù)繼電器，且將旋鈕旋到4A處。</p

105、><p>　　（7）接觸器：施耐德220V/380V接觸器，型號(hào)LC1-D12C，其主觸點(diǎn)通380V交流電，控制線圈通220V交流電。</p><p>　?。?）繼電器：選擇220V交流繼電器。</p><p>　?。?）開(kāi)關(guān)：上升限位開(kāi)關(guān)選擇220V交流接近開(kāi)關(guān)；伸縮限位開(kāi)關(guān)選擇220V行程開(kāi)關(guān)；防撞開(kāi)關(guān)選擇微動(dòng)開(kāi)關(guān)。</p><p>　?。?

106、0）指示燈：220V交流指示燈。</p><p>　　4.3.4 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　Pr.79=3(外部/PU組合運(yùn)行模式1)；</p><p>　　Pr.80=2.2（電機(jī)容量2.2KW）；</p><p>　　Pr.83=380(電機(jī)額定電壓380V);</p><p>　　Pr.84=50（電機(jī)

107、額定頻率50Hz）；</p><p>　　Pr.1=50（電機(jī)上限頻率50Hz）；</p><p>　　Pr.2=30（電機(jī)下限頻率30HZ）；</p><p>　　Pr.8=2（減速時(shí)間2s）；</p><p>　　注：皮帶速度改變通過(guò)旋轉(zhuǎn)變頻器上的旋轉(zhuǎn)按鈕，旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的頻率然后按SET按鈕即可。</p><p>　

108、　4.3.5 PLC編程</p><p>　?。?）輸入輸出分配如下表4.3.5 I/O表</p><p>　　表4.3.5 I/O表</p><p><b>　?。?）PLC程序</b></p><p>　　該程序的編制方法是經(jīng)驗(yàn)法，分塊編制。程序中有符號(hào)注釋，程序塊注釋，易于看懂。</p><p&

109、gt;<b>　　具體程序見(jiàn)附錄一。</b></p><p><b>　　程序解釋：</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)1是指示燈控制：PLC通電則電源指示燈Q0.7亮，PLC不通電則電源指示燈Q0.7不亮；急停I1.2有輸入則急停指示燈Q0.6亮，急停I1.2沒(méi)有輸入則急停指示燈Q0.6不亮 ；在急停I1.2和皮帶停I0.1沒(méi)有輸入時(shí)，皮帶正轉(zhuǎn)Q

110、0.0或者皮帶反轉(zhuǎn)Q0.1只要有一個(gè)接通則工作指示燈就亮，如果皮帶停I0.1或者急停I1.2有輸入則工作指示燈熄滅。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)2是皮帶以正轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制：在急停I1.2和皮帶反轉(zhuǎn)Q0.1都沒(méi)接通的前提下，皮帶開(kāi)I0.0有輸入的一瞬間皮帶正轉(zhuǎn)Q0.0接通，皮帶以正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)3、4、5、6是皮帶正反轉(zhuǎn)切換的控制：</p><p>