基于三菱FX1N-60MR系列PLC四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)設計

1、4節(jié) 傳送帶控制系統(tǒng)設計 湖南科技大學信息與電氣工程學院 課程設計報告 題 目： 四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)設計 專 業(yè)： 12級自動化 班 級： 一班 姓 名： 學 號： 指導教師： 潘昌忠 2015年 01月 01日信息與電氣工程學院課程設計任務書2014 2015 學年第一學期專業(yè)： 12級自動化一班 學號： 1209010303 姓名： 羅永恒 課程設計名稱： 現(xiàn)代控制系統(tǒng)綜合課程設計設計題目： 四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)設計完成期限：自 2014 年 12月 18 日至 2015 年 1月 1 日共 2 周一、控制要求(1) 當傳送帶開始工作時，傳送帶應從后往前依次開始工作。停止時，要先送完貨物再依

2、次從前往后停止。當某節(jié)出現(xiàn)故障時，它前面的傳送帶應立即停止，而后面的應正常工作一段時間后再停止。模塊上的A、B、C、D分別是各節(jié)傳送帶的運行燈，L1L4分別是貨物的位置燈，BaBd分別是故障按鈕，KM1KM4分別是故障燈。(2) 按下啟動按鈕，傳送帶D、C、B、A依次動作（燈D、C、B、A依次亮），然后貨物燈L1L4依次亮，代表貨物隨傳送是帶移動，按下L1L4其中的一故障按鈕，相應的故障燈亮。傳送帶AD依次停。（以上燈亮的間隔時間可自定）(3) 按下停止按鈕，傳送帶停止工作（所有燈滅）。二、I/O分配輸入：啟動按鈕SB 停止按鈕ST傳送帶故障按鈕AD輸出：傳送帶工作燈BaBd貨物位置燈L1L4

3、運行故障指示燈KM1KM4三、設計要求1、 畫出PLC的輸入輸出設備的接線圖；2、 完成梯形圖、指令表的程序設計；3、 完成課程設計報告。 指導教師（簽字）： 批準日期： 年 月 日摘要可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 現(xiàn)今的社會科技發(fā)展迅速在工業(yè)方面、計算機技術、半導體技術、控制技術、數(shù)字技術、通信網(wǎng)絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關，這些高新技術推動了PLC的發(fā)展。今天我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為可編程控制器的小電腦在為我們服務，可編程

4、控制器在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、家用電器等各測、控制領域的應用中獨占鰲頭。本四級傳送帶電路采用PLC為控制核心，具備順序起動和順序停止功能，當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止的自動控制等功能。利用本次設計，初步掌握PLC的基本控制功能，學會運用PLC控制基本工業(yè)控制。 關鍵詞 PLC 傳送帶 皮帶機 控制技術目錄第一章 概論.51.1 PLC的概述.5 1.1.1 PLC的起源.5 1.1.2 PLC的主要特點.5 1.1.3 PLC的發(fā)展.51.2 四節(jié)傳送帶的起源與發(fā)展.5 1.2.1 四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的起源.5 1.2.2 四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的發(fā)展.5第二

5、章 三菱FX1N-60MR系列PLC的介紹.6 2.1一體式可編程控制器.6 2.2輸入輸出最大128 點.6 2.3內(nèi)置RUN/STOP 開關.6 2.4程序內(nèi)存. 6 2.5時鐘功能. 6 2.6對應于RUN中寫入. 6 2.7其他功能.6第三章 方案設計.73.1 設計要求.73.2 設計環(huán)境.7 3.3 設計方案選取.7 3.4 I/O分配表.7 3.5 程序設計.9 3.5.1 傳送帶啟動程序.9 3.5.2 貨物燈運行程序.9 3.5.3 傳送帶停止程序.9 3.5.4 遇故障停止程序.10第四章 硬件連接圖.11 4.1四節(jié)傳送帶實驗模塊.11 4.2PLC的實物連接圖.11第五

6、章 實驗結果.12第六章實驗結果分析與改進.12 6.1 結果分析.12 6.1.1 優(yōu)點分析.12 6.1.2 缺點分析.12 6.2 改進措施.12第七章 實驗小結.12第八章 參考文獻.13第1章 概論1.1 PLC的概述 1.1.1 PLC的起源PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導線將它同開關器件巧妙地連接，構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀60年代末，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任務。隨著微電子技術、計算機技術和數(shù)據(jù)通信技術的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產(chǎn)流程迅速、頻

7、繁變更的需求，PLC技術出現(xiàn)并快速發(fā)展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。 1.1.2 PLC的主要特點1、 可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在10-20萬h，且均有完善 的自診斷功能。2、 結構形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機床，組合式適于集控制 系統(tǒng)。最少的PLC只有6點，而AB的ControlLogix系統(tǒng)的容量達128000點。 3、當前PLC產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)

8、展潮流。 1.1.3 PLC的發(fā)展1、PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，主要用在離散制造、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側重于開關量順序控制方面。PLC在自身發(fā)展同時，也在吸收DCS系統(tǒng)的優(yōu)點。PLC在過程控制的發(fā)展將是與現(xiàn)場總線技術結合，發(fā)展向下拓展功能，開放總線。2、 市場占有率。1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進入90年代以來，世界PLC的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。 當前，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。1.2四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的起源及發(fā)展 1.2.1四節(jié)傳送

9、帶系統(tǒng)的起源皮帶式傳送帶設備1868年，在英國出現(xiàn)了皮帶式傳送帶輸送機，1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，傳送帶輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。 1.2.2四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的發(fā)展 未來傳送帶設備的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。 水力輸送裝置的長

10、度已達440公里以上帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結構。擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性物料的傳送帶設備。第2章 三菱FX1N-60MR系列PLC的簡介FX1N-60MR系列三菱PLC是功能很強大的微PLC，I/O口總數(shù)為60，輸入點數(shù)：36，輸出點數(shù)：24點，可擴展到多達128 I/O點，并且能增加特殊功能模塊或擴展板。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項使得FX1N-60MR在體積、通信和特殊功能模

11、塊等重要的應用方面非常完美。2.1一體式可編程控制器 電源、CPU、存儲器、輸入輸出組成一個單元的可編程控制器，同時在AC 電源DC 輸入型中內(nèi)置傳感器用DC24V 電源。2.2輸入輸出最大128 點 輸入輸出擴展設備最大可擴展至128 點，擴展模塊只可以使用FX0N 系列和FX2N 系列，另外也可和FX0N-3A、FX2N-16LINK-M、FX2N-32CCL 連接。2.3內(nèi)置RUN/STOP 開關 通過內(nèi)置開關可進行RUN/STOP 操作，同時，也可從外圍設備或一般輸入端子X000-X017 下達RUN/STOP 指令。2.4程序內(nèi)存 按照標準，內(nèi)置8K 步的EEPROM （不需電池）2

12、.5時鐘功能 內(nèi)置時鐘功能，可進行時間控制。如果裝上FX1N-5DM 型顯示模塊，可簡單 地進行時間顯示和設定。2.6對應于RUN 中寫入 采用計算機軟件能在可編程控制器RUN 時變更程序。2.7其他功能2.7.1基本單元的輸入輸出高速處理功能 2.7.2輸入高速計數(shù)功能 1 相：60KHZ 2 點， 10KHZ 4 點 2 相：30KHZ 1 點， 5KHZ 1 點 2.7.3輸入脈沖捕捉功能 不用編制復雜的程序，就能捕捉到最小10s(X0， X1) 或50s(X2X5) 的短信號。 2.7.4輸入外部中斷功能 通過最小10s(X000， X001) 或50s(X002X005) 的外部信號

13、，可優(yōu)先處理中斷 程序 第三章 方案設計3.1設計要求 設計一個四節(jié)傳送帶，要求運行步驟如下1. 當傳送帶開始工作時，傳送帶應從后往前依次開始工作。停止時，要先送完貨物再依 次從前往后停止。當某節(jié)出現(xiàn)故障時，它前面的傳送帶應立即停止，而后面的應正常工 作一段時間后再停止。模塊上的A、B、C、D分別是各節(jié)傳送帶的運行燈，L1L4分 別是貨物的位置燈，BaBd分別是故障按鈕，KM1KM4分別是故障燈。2. 按下啟動按鈕，傳送帶D、C、B、A依次動作（燈D、C、B、A依次亮），然后貨物 燈L1L4依次亮，代表貨物隨傳送是帶移動，按下L1L4其中的一故障按鈕，相應的 故障燈亮。傳送帶AD依次停。（以上

14、燈亮的間隔時間可自定）3.按下停止按鈕，傳送帶停止工作（所有燈滅）。 3.2設計環(huán)境 三菱FX1N-60MR系列PLC，四節(jié)傳送帶的實驗模塊，導線若干3.3設計方案選取分析題意可知， 該四節(jié)傳送帶的工作流程可以采用最基本的經(jīng)驗設計法實現(xiàn)，經(jīng)驗設計法的好處是：按照要求一步步進行功能實現(xiàn)，并能很方便快捷地在此基礎上進行修改，調(diào)試，并最終實現(xiàn)全部功能；由于四節(jié)傳送帶的工作沒有嚴格的按部就班的工作順序（主要因為故障的存在），用順序功能圖的方法設計較為麻煩，相比較而言，經(jīng)驗設計法更為簡單易行。3.4 I/O分配表輸入啟動按鈕SBX0停止按鈕STX1故障按鈕AX10故障按鈕BX20故障按鈕CX30故障按鈕

15、DX40輸出傳送帶工作燈BDY4傳送帶工作燈BCY3傳送帶工作燈BBY2傳送帶工作燈BAY1貨物位置燈L1Y21貨物位置燈L2Y22貨物位置燈L3Y23貨物位置燈L4Y24傳送帶故障燈KM1Y11傳送帶故障燈KM2Y12傳送帶故障燈KM3Y13傳送帶故障燈KM4Y143.5 程序設計 3.5.1啟動程序： X000為啟動按鈕，一旦X000接通，Y004自鎖得電，使得BD傳送帶開始工作，同時定時器計時1s后Y003得電，使得BC傳送帶工作，同理BB，BA依次得電工作，用Y021， Y022，Y023常閉觸點與定時器T3串聯(lián)為防止T3持續(xù)為高電平。 3.5.2貨物燈運行程序： 該功能實現(xiàn)貨物燈循環(huán)

16、點亮的功能，當最后一個傳送帶運行時，T3計時2s后貨物燈Y021得電自鎖點亮L1，定時器T4開始計數(shù)，2s后，T4的常閉觸點斷開，使Y021失電，同時Y022得電自鎖點亮L2，同理，L3,L4依次點亮，其中定時器T7為了實現(xiàn)貨物燈的循環(huán)運轉。 3.5.3傳送帶停止程序：該功能為實現(xiàn)傳送帶停止功能，當X001接通，Y015視為中間繼電器自鎖，使得T18，T8,T9,T10依次得電，其常閉觸點斷開，使得傳送帶BA，BB，BC，BD依次停止。3.5.4 遇故障停止程序：該功能為實現(xiàn)故障停止功能，如X010接通，即傳送帶BA出現(xiàn)故障，Y011故障燈亮，且自鎖，同時定時器開始工作，計時1s，2s，3s后

17、傳送帶BB，BC，BD依次停止，T13用于使傳送帶BD停止工作，同時可以使自己復位，為下一次啟動做準備，X020，X030，X040接通后工作原理相同，不同的是發(fā)生故障傳送帶之前的傳送帶被Y012，Y013，Y014立即停止，復位方式與復位作用相同。第4章 硬件連接圖4.1四節(jié)傳送帶實驗模塊 4.2 PLC的實物連接圖第5章 運行結果第五章 實驗結果 有效實現(xiàn)了題目要求的所有功能，由于是一個動態(tài)結果，所以在此無法展示實驗結果第6章 實驗結果分析及改進6.1結果分析 6.1.1 優(yōu)點分析采用經(jīng)驗法設計梯形圖設計思想相對簡單，修改起來方便快捷，且后一步的修改通常不會對前步造成很大的影響，在實際操作

18、中，可以分模塊實現(xiàn)功能，一步步實現(xiàn)，最后把功能組合到一起，形成一個大的梯形圖。 6.1.2 缺點分析采用經(jīng)驗設計梯形圖所耗費時間較長，與順序功能圖設計法比較，程序不及順序功能圖所編寫的程序易懂，由于沒有順序功能圖作為基礎，使得梯形圖框架結構較為散亂，不直觀。6.2 改進措施1. 在本梯形圖中可以在傳送帶停止程序中添加T10的常閉觸點，用以自動復位T8，T9， T10，T18，為下一次啟動做準備，從而省去手動復位這一環(huán)節(jié)。2. 可以嘗試順序功能圖設計方法重新編寫程序，使得程序更加通俗易懂，簡明清晰，由 于傳送帶存在多線圈同時輸出的情況，所以采用STL指令比采用起保停編程方式更簡 單 3.在實驗中引入組態(tài)王進行實時仿真第7章 實驗小結 在科學技術發(fā)展的推動下，電梯技術將產(chǎn)生各種新的變化，新的功能?；赑LC的電梯傳動控制系統(tǒng)充分利用PLC的功能，速度給定及波形均由軟件產(chǎn)生，系統(tǒng)結構簡單，體積小，操作更方便，更靈活。與MCGS組態(tài)動畫配合起來更加形象生動。 通過這次比較完整的四節(jié)傳送帶模擬系統(tǒng)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富。總之，這次課程設計讓我受益匪淺。 四節(jié)傳送