基于PLC的物料傳送系統(tǒng)

1、【摘要】本設計采用PLC(可編程控制器）來實現(xiàn)貨車進站開啟出倉口送出物料，建立一個模擬系統(tǒng)硬件模型，通過傳送帶將物料從高處傳送到低處，最后貨車將物料送走。能實現(xiàn)貨車進站，啟動開倉口；物料出倉，傳送帶將物料從高處逐層送到低處；物料傳送到貨車后廂，傳送完畢，貨車開走。系統(tǒng)不但考慮到幾個皮帶機之間的時間間隔，還考慮到了當某臺皮帶機出現(xiàn)故障時的解決辦法，達到有效的自動控制，優(yōu)化運行效果，減少運行費用等目的。 【關鍵詞】PLC; 傳送帶；物料傳送引 言 傳輸帶是一種連續(xù)、快速、高效的物料傳輸設備,廣泛應用于煤炭、電力、建材、化工、機械、輕工業(yè)等行業(yè)的物料傳輸系統(tǒng)。一般傳輸帶的電氣控制系統(tǒng)采用硬接線方式的

2、繼電器控制系統(tǒng),設備故障率高、可靠性低、體積大、維修和改造不方便。本文介紹一種傳輸帶的PLC 控制系統(tǒng)。PLC( Programmable Logical Controller) 即可編程邏輯控制器,是微型電子計算機與常規(guī)控制元件,如繼電器等互相結合形成的新型工業(yè)自動化控制裝置。它是在一位機、順序控制器和計算機控制的基礎上發(fā)展起來的;把繼 電器控制簡單易行、成本低、容易掌握等優(yōu)點和計算機的功能完善、靈活方便、通用性好等特點結合起來;拋棄了傳統(tǒng)的計算機編程語言和表達形式,而是以計算機軟件技術構成人們習慣的繼電器模型,進而得到以繼電器電路梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化軟件;對于繼電器、計時器、

3、定時器輸入信號等內(nèi)部資源,他可以自如地使用軟件構成的邏輯功能多次進行調用。PLC 不但能代替繼電器控制簡單的開、關順序,而且能夠控制模擬量,還具有通訊及聯(lián)網(wǎng)功能,可形成分布式控制系統(tǒng),監(jiān)測其他的控制器;并能與上位機進行通訊聯(lián)系,收集生產(chǎn)中的數(shù)據(jù),向各主管部門傳送重要信息。自60 年代末PLC 產(chǎn)生至今,PLC 控制技術已在工業(yè)控制領域占領主導地位,國外專家預言,PLC 技術將在工業(yè)自動化的3 大支柱( PLC、機器人和CAD/ CAM) 中躍居首位。在生產(chǎn)過程、科學研究和其他產(chǎn)業(yè)領域中，電氣控制技術的應用都是十分廣泛的。在機械設備的控制中，電氣控制亦比其他的控制方法使用得更為普遍。隨著科學技術

4、的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的問世和微處理機技術的應用，出現(xiàn)了可編程序控制器PLC，它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，還可以進行復雜的過程控制和構成分布式自動化系統(tǒng)，使電氣控制技術應用廣泛。目前PLC在我國的應用相當廣泛，尤其是小型PLC，采用類似繼電器邏輯的過程操作語言，使用十分方便。PLC取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。在物料傳送控制過程中，不但考慮到幾個皮帶機之間的時間間隔，還考慮到了當某臺皮帶機出現(xiàn)故障時的解決辦法。另外，當某臺皮帶機上有重

5、物時，還考慮到了其他皮帶機的動作過程。目 錄引 言31. 緒論51.1 物料傳送系統(tǒng)的功能及意義51.2 PLC的基本概念51.3 PLC的基本結構51.4 PLC技術特點及主要功能61.5 PLC控制系統(tǒng)的功能61.6 PLC的可靠性71.7 PLC的應用領域81.8 PLC控制的的優(yōu)點82. 物料傳送系統(tǒng)的整體設計92.1 工作原理圖92.2 物料傳送系統(tǒng)控制結構及工作情況92.3 傳送帶控制原理92.4 傳送帶控制原理流程圖103. 物料傳送系統(tǒng)硬件設計113.1系統(tǒng)的硬件部分113.2 PLC的選型113.2.1 物料傳送系統(tǒng)對PLC裝置的要求113.2.2 PLC I/O地址分配11

6、3.3 直流電機113.3.1 電機概述113.3.2電機控制方法123.4 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)外部接線圖133.5 物料傳送系統(tǒng)的硬件實物圖133.6 PLC的調試和安裝144. 物料傳送系統(tǒng)的程序設計154.1 MELSOFT系列GX Developer編程軟件的操作方法154.2 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)梯形圖154.3 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)程序185. 結束語20參考文獻21英文翻譯221. 緒論1.1 物料傳送系統(tǒng)的功能及意義 物料傳送系統(tǒng)對于生產(chǎn)過程中傳送質量過大或者傳輸距離太遠的工作的效率提高有很重要的現(xiàn)實意義。在提高傳送速度的同時，又能保證對整個傳送系統(tǒng)的

7、監(jiān)控。本設計所使用的物料傳送裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型。它使用PLC和直流電機等裝置，可以實現(xiàn)貨車進站開啟出倉口送出物料，通過傳送帶將物料從高處傳送到低處，最后貨車將物料送走。能實現(xiàn)貨車進站，啟動開倉口；物料出倉，傳送帶將物料從高處逐層送到低處；物料傳送到貨車后廂，傳送完畢，貨車開走。物料傳送系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行。傳送工作基本實現(xiàn)無人化建立自動物料傳送系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工人的勞動強度，提高工人的使用效率，因此物料傳送系統(tǒng)系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。物料傳送本身并不需要使用人員，人員的使用僅僅局限于在上位機

8、上對整個控制系統(tǒng)進行控制與操作。利用可編程控制器（PLC），設計成本低，效率高的物料傳送系統(tǒng)。1.2 PLC的基本概念PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，

9、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?！癙LC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”1.3 PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： （1）電源。PLC的電源在整個系統(tǒng)中起

10、著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。 （2）中央處理單元(CPU)。中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行

11、邏輯或算數(shù)運算的結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 （3）存儲器。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 （4）輸入輸出接口電路。1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選

12、通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 （5）功能模塊。如計數(shù)、定位等功能模塊。 （6）通信模塊。如以太網(wǎng)、RS485、各種通訊模塊等。1.4 PLC技術特點及主要功能 （1）PLC是以微處理器為核心的工業(yè)控制器，既擅長于大規(guī)模的開關量控制，也可以此組成DCS,其控制的可靠性和可組態(tài)的方便性是傳統(tǒng)的繼電器控制方法所無法比擬的。 （2）PLC使用簡單、易于理解的“梯形圖”語言編程，消除了計算機技術和傳統(tǒng)的電氣技術之間的專業(yè)鴻溝。 （3）PLC控制功能強，抗干擾能力強。可在一般的工業(yè)區(qū)現(xiàn)場安裝使用。 （4）PLC產(chǎn)品系列化，結構模塊化，系統(tǒng)配置

13、靈活方便。 （5) PLC通信網(wǎng)絡化。越來越多的廠家把形成開放式的網(wǎng)絡作為產(chǎn)品目標。 (6) PLC專用I/O模塊智能化使得PLC繼電器控制系統(tǒng)的替代物迅速轉變?yōu)槟軌蛟谥圃鞙y試、質量管理、過程控制和其他領域中應用的多用途控制器。 (7)PLC運算速度不斷提高，處理能力不斷強化。 (8）PLC與現(xiàn)場總線技術結合，可組成開放的設備網(wǎng)絡。 （9）PLC微型化。隨著PLC結構上的改善和更新，聯(lián)網(wǎng)功能的加強，以及大規(guī)模集成電路技術和表面貼裝技術的發(fā)展，已經(jīng)可以在增強處理能力的同時大大減少PLC的正機所使用的元件數(shù)量，從而不僅減小了PLC體積提高可靠性，更重要的是降低了成本。 （10）順序控制功能。這是P

14、LC最基本、最廣泛的應用領域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。 （11）運動控制功能。在機械加工行業(yè)，PLC與計算機數(shù)控集成在一起，用以完成機床的運動控制。 （12）定時控制功能。PLC為用戶提供一定數(shù)量的定時器，并設置了定時指令。 （13）計數(shù)控制功能。PLC為用戶提供的計數(shù)器分為普通計數(shù)器，可逆計數(shù)器、高速計數(shù)器等，用來完成不同用途的計術控制。 （14）步進控制功能。PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位計存器，用移位寄存器可方便的完成步進控制功能，在一道工序完成之后，自動進行下一道工序。 （15）數(shù)據(jù)處理功能。大部分PLC都具有一定的數(shù)據(jù)處理功能，能完成加、減、乘、除、乘方、開

15、方等數(shù)據(jù)運算以及與、或、非、異或，求反等邏輯運算和移位數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)操作。 （16）模/數(shù)和數(shù)模/轉換功能。目前，不但大中型PLC具有模擬數(shù)量處理功能，而且很多小PLC也具有模擬數(shù)量處理功能。17通信機聯(lián)網(wǎng)功能。目前絕大多數(shù)PLC具有了通信能力，能夠在PLC與PLC之間、PLC與計算機之間進行同位鏈接和上位鏈接。1.5 PLC控制系統(tǒng)的功能 （1）信號采集功能的拓展。除了采集開關量、模擬量和脈沖量外，還應該能夠采集如視頻信號、聲音信號及圖像信號等所有現(xiàn)場有的信號； （2）輸出控制功能的拓展。除了輸出開關量、模擬量和脈沖量外，還應該能夠輸出如視頻信號、聲音信號及圖像信號等所有

16、現(xiàn)場可以及接收的信號； （3）邏輯處理功能的拓展。充分應用PC的邏輯處理能力和PLC現(xiàn)有的邏輯能力相結合。 （4）數(shù)據(jù)運算功能的拓展。進行各種類型的整數(shù)運算、實數(shù)運算、二進制運算、浮點型運算等各種形式的運算。 （5）定時功能的拓展。達到延時控制、定時控制、時間的運算可以精確到毫秒級。 （6)計數(shù)功能的拓展。達到計數(shù)控制、高速計數(shù)頻率可以達到數(shù)百赫茲。 （7）中斷處理功能的拓展。實現(xiàn)內(nèi)部中斷和外部中斷。提高對輸入輸出的響應速度和精度。 （8）存儲功能的拓展。存儲容量擴大，提高數(shù)據(jù)掉電不丟失的技術能力。 （9）網(wǎng)絡通信功能的拓展。采用開放式的網(wǎng)絡通訊模塊，實現(xiàn)穩(wěn)定的遠程控制。通過豐富以上功能，為未

17、來工業(yè)自動化、遠程化、信息化和智能化創(chuàng)造條件。1.6 PLC的可靠性 隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對電氣控制設備的可靠性的要求也越來越高，PLC應當具有很強的抗干擾能力，能夠在非常惡劣的環(huán)境下長期連續(xù)可靠地工作，平均無故障時間增加，故障的修復時間縮短。就PLC而言，我們認為可靠性應該是作為選取的首要條件。其次是性能和維修方便等原因。 就可靠性而言，應該從PLC的硬件和軟件兩個方面采取有效措施來提高系統(tǒng)的可靠性。具體的方式如下： （1）選用性能優(yōu)良的開關電源，對選用的電子器件進行嚴格篩選，對印刷電路板的設計、加工及焊接都采取更為先進的工藝措施。 （2）采用合理的系統(tǒng)結構與制造工藝，加固和簡化安

18、裝模式，具有較強的抗震動、抗沖擊、耐高溫、耐低溫、防腐蝕、防爆炸等能力。 （3）采用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時間繼電器，減少與輸入和輸出有關的硬件，減少接線，降低應觸電不良而造成的故障。 （4）對輸入信號進行濾波，普通輸入端采用RC濾波器，高速輸入端采用數(shù)字濾波器，實現(xiàn)對高頻干擾信號的濾波作用。 （5）輸入輸出電路與內(nèi)部CPU電路之間采用光電隔離，使得工業(yè)現(xiàn)場的外部電路與PLC的內(nèi)部電路之間實現(xiàn)電氣上光電隔離。其信息依靠光耦合見和電磁器進行傳遞。同時，CPU還必須有抗電磁干擾的屏蔽措施，保證PLC不受外界的干擾。 （6）內(nèi)部各模塊均采用電磁屏蔽措施，防止外界輻射干擾。例如

19、，原有的計算機采集卡由于干擾大而無法正常工作，改用內(nèi)部各模塊均采用電磁屏蔽的卡件，可以正常工作。 （7）采用逐行掃描和不間斷中斷的方式工作這樣即可保證實現(xiàn)有序和確定的控制作用，又可以處理各種中斷請求，從而保證了對應急情況的及時響應，使PLC能夠可靠地工作。 （8）設置昔日運行監(jiān)控程序，一旦程序出現(xiàn)了死循環(huán)，使之能夠立即跳出、系統(tǒng)啟動并發(fā)出報警信號。系統(tǒng)運行監(jiān)控程序可保證PLC的用戶程序正常，避免出現(xiàn)死循環(huán)二影響其工作的可靠性。 （9）設置故障檢測及診斷，用來檢測系統(tǒng)硬件或用戶程序是否正常工作，健兒能夠自動地作出相應的處理，如：報警、封鎖輸出、保護數(shù)據(jù)等。 （10）這樣可以使系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性

20、幾乎為零，做到萬無一失。這樣做的相對來說成本是比較高的。要達到以后的PLC使用起來更為方便，在硬件方面，PLC的硬件應該是高度集成化，使得系統(tǒng)集成為系列化與規(guī)格化的各種模塊，這樣就可以達到使用起來非常的方便，在軟件方面，PLC應采用程序來建立控制邏輯，用程序來代替硬件接線，編制程序比硬件接線要方便很多。具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）編程組態(tài)的簡單化。 （2）設計和調試周期縮短。即實現(xiàn)PLC的系列化、標準化和通用化，用軟件功能取代繼電器控制系統(tǒng)珠海大量的中間繼電器、時間繼電器和技術器等器件，是控制柜的設計、安裝和接線工作量減少，用戶程序的大部分可以喜愛實驗室模擬進行，調試好后在將PLC控制系統(tǒng)

21、放到生產(chǎn)現(xiàn)場聯(lián)機調試，即快速由安全方便，大大縮短了設計和調試周期。 （3）接線和安裝的簡單化。即所有的接線一次性接好后，更換模塊時，把接線器安裝到新模塊上即可，可不必在接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要做些必要的軟件設定就可以工作。 （4）增加控制或改進時更為方便。即在控制要求改變需要變更控制系統(tǒng)功能是，不必改變I/O通道外部接線，只要改變存儲器中的控制程序即可。 （5）維護方便。 即PLC具有很強的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，而且各種模塊上大多有運行和故障狀態(tài)指示裝置，便于用戶了解和運行情況和查找故障。 （6）模塊豐富且靈活性好，采用模塊化硬件結構及軟件設計，并形成大、中、小系列產(chǎn)品，使

22、PLC不僅適應大小不同、功能繁復的系統(tǒng)控制要求。用戶可以根據(jù)需要靈活組合成各種規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。 （7）易于實現(xiàn)機電一體化。要實現(xiàn)PLC結構緊湊、體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強，機器與電氣部件被有機地結合在一個設備內(nèi)，易于制造機電一體化的產(chǎn)品。 （8）經(jīng)濟合理化。1.7 PLC的應用領域 由于PLC的自身特點和優(yōu)勢，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應用，如：機械、冶金、化工、電力、運輸和建筑等眾多領域，它的應用范圍大致介于繼電器控制裝置與工業(yè)過程控制計算機之間，適用于控制功能要求比較復雜和輸入、輸出點數(shù)較多的場合。包括以下幾個方面： （1）開關量的邏輯控制，它包括順序邏輯控制、動作邏輯控制

23、、定時邏輯控制、計數(shù)邏輯控制和組合邏輯控制等。它即可以用于單擊控制，也可以用于多級控制和自動化生產(chǎn)線控制。 （2）的控制應開發(fā)出各種模塊和相關軟件。我認為PLC用于過程控制是一個發(fā)展的新趨勢。 （3）脈沖量運動控制，可以是單坐標控制，即控制對象做直線運動。也可以是多坐標控制，即控制對象作平面運動或空間運動。 （4）數(shù)據(jù)處理和信息控制，具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳達、轉換功能，通過它可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理功能。如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品加工中的一些大型控制系統(tǒng)。它也PLC應用的一個重要的方面。1.8 PLC控制的的優(yōu)點 （1）采用PLC控制則PLC采用了計算機

24、技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實質上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好LC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作。 （2）PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序。PLC通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，

25、速度快，程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 （3）PLC采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，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。PLC大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便。2. 物料傳送系統(tǒng)的整體設計2.1 工作原理圖 具體工作原理圖如下：如圖2-1所示圖2-1 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)工作原理圖2.2 物料傳送

26、系統(tǒng)控制結構及工作情況 本物料傳送系統(tǒng)由四條皮帶運輸機組成，分別用四臺電動機帶動。啟動時先啟動最末一條皮帶機，經(jīng)過5s延時，再依次啟動其他皮帶機。停止時應先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其他皮帶機。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，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。 當條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5s后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。 2.3 傳送帶控制原理按下啟動按鈕SB1，X0輸入點通電則Y3通電，外部線圈KM4通電，電機D運行，同時定時器啟動開始延時；5秒后，Y2通電，外部線圈KM3通電，電機C運行，同

27、時定時器啟動開始延時；5秒后Y1通電，外部線圈KM2通電，電機B運行，并在同時啟動定時器；5秒后Y0通電，外部線圈KM1通電，電機Y0運行。按下停止按鈕SB2，X5輸入點通電則Y0斷電，外部線圈KM1斷電，電機A運行停止，同時開始計時；5秒后，Y1斷電，外部線圈KM2斷電，電機B運行停止，同時開始計時；5秒后，Y2斷電，外部線圈KM3斷電，電機C運行停止，同時啟動定時器；5秒后，Y3斷電，外部線圈KM4斷電，電機D運行停止。當出現(xiàn)A故障時，外部模擬開關SQ1通電，則X1通電，啟動定時器。5秒后，Y0斷電，外部線圈KM1斷電，A電機停止運行，并觸發(fā)定時器；5秒后，Y1斷電，外部線圈KM2斷電，電

28、機B停止運行并開始計時；5秒后，Y2斷電，外部線圈KM3斷電，電機C停止運行并開始計時；5秒后，Y3斷電，外部線圈KM4斷電，電機D停止運行。當出現(xiàn)B故障時，外部模擬開關SQ2通電，則X2通電，Y0斷電，外部線圈KM1斷電，A電機運行停止，啟動定時器。5秒后，Y1斷電，外部線圈KM2斷電，B電機停止運行，并觸發(fā)定時器；5秒后，Y2斷電，外部線圈KM3斷電，電機C停止運行并開始計時；5秒后， Y3斷電，外部線圈KM4斷電，電機D停止運行。當加C故障時，外部模擬開關SQ3通電，X3通電則Y0、Y1斷電，外部線圈KM1斷電，外部線圈KM2斷電，電機A、B運行全部停止，與此同時，開始啟動定時器；5秒后

29、，Y2斷電，外部線圈KM3斷電，電機C停止運行并開始計時；5秒后，Y3斷電，外部線圈KM4斷電，電機D停止運行。當加D故障時，外部模擬開關SQ4通電，X4通電則Y0、Y1、Y2斷電外部線圈KM1斷電；外部線圈KM2斷電；外部線圈KM3斷電，電機A、B、C運行全部停止，與此同時開始啟動定時器；5秒后，Y3斷電，外部線圈KM4斷電，電機D停止運行。2.4 傳送帶控制原理流程圖 N 圖2-2 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)原理流程圖3. 物料傳送系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)的硬件部分（1）主要元件：直流電機，開關、按鈕、可編程控制器（PLC)。 （2）數(shù)字萬用表：測量電路焊接的短路情況，元件能否正常工作，工

30、作電壓大小。（3）電腦：調試程序和燒寫程序的媒介。 3.2 PLC的選型3.2.1 物料傳送系統(tǒng)對PLC裝置的要求 （1）從性能要求上考慮，應具有緊湊的設計、良好的擴展性以及強大的指令系統(tǒng)。 （2）從經(jīng)濟角度考慮，要求CPU的性能良好，經(jīng)濟耐用、調試維護方便等特點。FX2N-48MR是日本三菱公司的可編程控制器(PLC),繼電器輸出及輸入24點,輸出24點.FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器8K步，可擴展到16K步，最大可擴展到256個I/O點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴

31、展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。所以在本次設計中，選用的是三菱的FX2N-48MR。 圖3-1 三菱的FX2N-48MR型號PLC3.2.2 PLC I/O地址分配(1)輸入信號設有：SB1、SB2、分別為主機的啟動和停止輸入點.X0、X5；表示負載或故障設定的A、B、C、D四個按鈕分別接主機輸入點X1、X2、X3、X4。(2)輸出信號設有：KM1、KM2、KM3、KM4分別接主機的輸出點Y0、Y1 、Y2、Y3。3.3 直流電機3.3.1 電機概述 直流電機（direct current machine）是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發(fā)電機

32、）的旋轉電機。它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉換為電能。 定子： （1）主磁極 主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上。 （2) 換向極 換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產(chǎn)生

33、的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數(shù)目與主磁極相等。 (3) 機座 電機定子的外殼稱為機座。機座的作用有兩個：一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機的支撐和固定作用；二是機座本身也是磁路的一部分，借以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。 (4) 電刷裝置 電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固

34、定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調整，調好以后加以固定。 轉子： (1) 電樞鐵心 電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，以降低電機運行時電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。 (2) 電樞繞組 電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈（以下稱元件）按一定規(guī)律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊

35、分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。 (3) 換向器 在直流電動機中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流使電磁轉矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應產(chǎn)生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣。 (4) 轉軸 轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。3.3.2電機控制方法 直流電機的結構應由定子和轉子兩大部

36、分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞阻、換向器和風扇等組成。 直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產(chǎn)生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉動。圖3-2 直流電機3.4 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)外部接線圖 圖3-

37、3 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)外部接線圖3.5 物料傳送系統(tǒng)的硬件實物圖 圖3-4 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)硬件實物圖3.6 PLC的調試和安裝采用編程器對PLC 進行模擬調試,先檢查該程序是否有誤,再用模擬開關代替原電路中的輸入器件,反復檢查程序能否滿足現(xiàn)場實際控制的要求;確認完全正確后,才能把他裝進控制柜中,按圖3-3連線,最后通電試運行成功,即圓滿完成了任務。4. 物料傳送系統(tǒng)的程序設計4.1 MELSOFT系列GX Developer編程軟件的操作方法 本設計采用的編程軟件為MELSOFT系列GX Developer編程軟件，具體操作方法如下： （1）打開MELSOFT系列GX

38、Developer編程軟件，之后點擊，在下拉菜單欄點擊“創(chuàng)建新工程（N）”，再選擇，確定打開就可以繪制梯形圖，編寫本課題的程序。（2）在打開文件之后就可以繪制梯形圖，根據(jù)所編的程序的要求，在頁面上面的功能圖在繪制梯形圖中選擇需要的輸入元件，完成對梯形圖的繪制。（3）完成對梯形圖的繪制后，在確定PLC處于通訊狀態(tài)時，在軟件的菜單欄中點擊，并在下拉菜單中點擊“PLC寫入”，將程序編入三菱FX2N-48MR中。4.2 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)梯形圖下圖為物料傳送系統(tǒng)的電機控制模塊梯形圖圖4-1 物料傳送系統(tǒng)的電機控制模塊梯形圖下圖為物料傳送系統(tǒng)的急停模塊梯形圖圖4-2 物料傳送系統(tǒng)的電機的急停模

39、塊梯形圖下圖為電機A出現(xiàn)故障情況的梯形圖圖4-3 電機A出現(xiàn)故障情況梯形圖下圖為電機B出現(xiàn)故障情況的梯形圖圖4-4 電機B出現(xiàn)故障情況梯形圖下圖為電機C出現(xiàn)故障情況的梯形圖圖4-5 電機C出現(xiàn)故障情況梯形圖下圖為電機D出現(xiàn)故障情況的梯形圖圖4-6 電機D出現(xiàn)故障情況梯形圖4.3 基于PLC控制的物料傳送系統(tǒng)指令下圖為物料傳送系統(tǒng)的電機控制模塊指令 圖4-7 物料傳送系統(tǒng)的電機控制模塊指令下圖為物料傳送系統(tǒng)的電機急停模塊指令 圖4-8 物料傳送系統(tǒng)的電機急停模塊指令下圖為電機A出現(xiàn)故障情況的指令 圖4-9 電機A出現(xiàn)故障情況的指令下圖為電機B出現(xiàn)故障情況的指令 圖4-10 電機B出現(xiàn)故障情況的指

40、令下圖為電機C出現(xiàn)故障情況的指令 圖4-11 電機C出現(xiàn)故障情況的指令下圖為電機D出現(xiàn)故障情況的指令 圖4-12 電機D出現(xiàn)故障情況的指令5. 結束語本次設計主要介紹了物料傳送系統(tǒng)的原理與方法，系統(tǒng)設計的硬件、軟件和后期處理過程。設計基于PLC控制小車進站出站與各負載情況，實現(xiàn)了。編寫了基于飛思卡爾單片機的控制程序，實現(xiàn)了貨車進站，啟動開倉口；物料出倉，傳送帶將物料從高處逐層送到低處；物料傳送到貨車后廂，傳送完畢，貨車開走這些過程。本設計達到有效的自動控制，優(yōu)化運行效果，減少運行費用等目的。本設計成本低廉，使用簡單，控制方便，隨著電子技術的不斷發(fā)展，其適用范圍必然不斷擴大。本設計最大的缺點是不

41、能控制電機的轉速。由于設計成本過高，所以采用直流電機來進行模擬。該物料自動控制系統(tǒng)經(jīng)過調試和運行，其生產(chǎn)物料自動配送能力可以滿足各種產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，可以滿足相關物流公司的設備和生產(chǎn)的高水平和高效率運轉的。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，該系統(tǒng)猶如不知疲憊的搬運工，嚴格按照程序指令連續(xù)不斷地進行物料輸送。該系統(tǒng)的投入使企業(yè)徹底拋棄了手工操作，配料方式進入科學數(shù)據(jù)化生產(chǎn)，個人也從粉塵、噪音等惡劣的勞動環(huán)境中解脫出來。不僅如此，穩(wěn)定的高質量的配料更帶來了產(chǎn)品質量的提高。系統(tǒng)投入后，產(chǎn)品密度、假比重等主要技術指標有較大提高，所以，物流自動控制系統(tǒng)在生產(chǎn)制造和加工領域里，尤其是在大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)的物流公司現(xiàn)場

42、，的確是一項值得推廣的技術。整個系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用，它對于網(wǎng)絡信息時代企事業(yè)計算機集成制造過程以及網(wǎng)絡銷售領域等物流自動化系統(tǒng)的開發(fā)設計具有重要的參考價值。參考文獻1 王庭有.可編程控制器原理及應用M.北京：國防工業(yè)出版社，2011，64-68.2 李世基.微機與可編程控制器M.北京：機械工業(yè)出版社，1997,190-230. 3 臺方.可編程序控制器應用教程M.北京：中國水利水電出版社,2001,55-70.4 肖耀南.電氣運行與控制M.北京：高等教育出版社,2004,175-190.5 王阿根.電器可編程控制原理及應用M.北京：清華大學出版社,2009,35-50.6于學亮,葉萌. 淺析PL

43、C在天然氣自動化管道運輸中的應用J. 中國科技投資. 2012,4(27):23-35.7李響,馬永,何偲,王汀,牛雅寧,趙偉.塊狀物料機器手抓取式裝箱機設計J. 食品與機械. 2010,8(05):80-108.8羅及紅. 配料生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的PLC自動控制J. 機電工程技術. 2010,6(07):65-90.9Erdal Yilmaz,Sevan Katrancioglu.Application of PLC to dynamic control system for liquid He cryogenic pumping facility on JT-60U NBI system D，

44、Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2011, 28, 353-367.英文翻譯Based on PLC Control Material Transfer SystemConcord University College Fujian Normal University Department of Information Technology Electronic information engineering124132009025 Lin Huan Tutor：Li Yang【 Abstract 】Since the 1990 s, the continuous development of computer caused all areas of revolutionary change. Along with the microprocessor, the computer technology a