多級運輸皮帶模擬控制

1、 信息科學與工程學院課程設計報告( 20102011 學年 第 二 學期 ) 題 目 多級運輸皮帶模擬控制 院（系、部） 控制系 課 程 名 稱 電氣控制技術(shù)綜合課程設計專 業(yè) 自動化 年 級 2008級 學 號 0815321011 姓 名 耿曉宇 指 導 老 師 鄭義民 晏來成 2011 年 7月2日引言 可編程控制器（PLC），是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理為核心用作數(shù)字控制的專用計算機?？删幊炭刂破魇菍楣I(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)計算機。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、模擬式的輸入與輸

2、出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及有關(guān)設備，都遵循易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成統(tǒng)一的整體，易于擴充其功能的原則進行設計，因此，可編程控制器以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用性高、通用靈活、體積小、使用壽命長凳一系列優(yōu)點，在汽車、鋼鐵、航空航天、化工、食品、造紙、等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。 本實驗通過對多級運輸皮帶模擬控制的設計，學習PLC在帶式傳送機控制系統(tǒng)中的應用，提高對PLC的深入學習程度與解決問題，分析問題的能力。同時鞏固對PLC的學習與應用。 目 錄 一、設計任務4二、系統(tǒng)設計要求 5 2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理6 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表7 2.3 PLC原理接線圖8

3、2.4 系統(tǒng)可靠性設計8 三、控制系統(tǒng)設計83.1控制系統(tǒng)程序流程設計93.2控制程序設計思路10 四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析11 4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 12 4.2結(jié)果分析12 結(jié)束語13 參考文獻13 附錄：程序1、 設計任務多級運輸皮帶模擬控制圖1 多級運輸皮帶系統(tǒng)示意圖圖2 傳送帶電動機主電路圖控制要求：1. 料罐進料、放料由電磁閥YV1和YV2控制，當料罐中的料位低于下料位監(jiān)測點SQ4時，進料閥YV1動作，向料罐中進料；當料位高于上料位監(jiān)測點SQ3時，進料閥YV1關(guān)閉。2. 當裝料小車到達裝車點時，裝車位開關(guān)SQ1=1，此時黃燈亮，按下起動按鈕SB1，黃燈閃，2s后，黃燈滅，同時皮

4、帶4起動。再經(jīng)過2s后皮帶3起動，再經(jīng)過2s后皮帶2起動，再經(jīng)過2s后皮帶1起動。再過2s后，放料閥YV2動作，進行放料。當小車裝滿后達到規(guī)定重量時，SQ2動作，放料閥YV2關(guān)閉。之后每隔2s依次停皮帶1、皮帶2、皮帶3和皮帶4。在皮帶14全部停止的情況下，綠燈亮，表示可以開車，而在皮帶14運行時，紅燈亮，表示不能開車。3. 按下停止按鈕SB2，放料閥YV2關(guān)閉之后每隔2s依次停皮帶1、皮帶2、皮帶3和皮帶4。按下急停按鈕SB3，放料閥和皮帶同時停止。4. 電路應設總的短路保護，每臺電動機應設短路保護和過載保護。5. 當某臺皮帶機發(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

5、帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，經(jīng)過2s延時后，M3停，再過2s，M4停。6. 用指示燈顯示各電磁閥、行程開關(guān)、按鈕和皮帶的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。7. 用4個數(shù)碼管顯示從放料閥打開到關(guān)閉的時間，以秒為單位。當小車重新回到裝車點時，顯示清零。二、系統(tǒng)總體方案設計 2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理本設計使用三菱FX2N-64MR，LC-IV型可編程控制器教學實驗裝置，四節(jié)傳送帶模擬控制，GX-developer仿真軟件來實現(xiàn)設計。FX2N-64MR 指標：FX2N-64MR-001 輸入點32，32點晶體管輸出，CPU 處理速度 :0.065 s/ ，基本指令64K 步大容量內(nèi)存實現(xiàn)了系列中

6、最快的高速處理大幅增加軟元件數(shù)量 :M:7680,S:40%,T:512,D:40768，高速計數(shù)器功能 : 單相 100kHz × 6 點 10kHz × 2 點，獨立 3 軸定位 ( 脈沖輸出 ) 功能，強化密碼功能具備各種功能強大的擴展板和適配器： 3 通道端口；16 通道模擬量入出； 200KHZ 高速計數(shù)和定位，連接 FX2N擴展設備實現(xiàn)最多達 384 點 I/O 控制。PLC的基本結(jié)構(gòu)如下;PLC工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。2 輸入刷新過程。當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行

7、階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。3 一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5 掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù)6由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應延遲。多級運輸皮帶模擬控制工作原理：傳送帶輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術(shù)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。而

8、本設計的多級運輸皮帶模擬控制則采用PLC來控制并模擬四級傳送帶的工程應用，能夠比較真實得在現(xiàn)工廠生產(chǎn)中遇到的一系列問題，例如故障，急?；蛲Ｖ沟壬a(chǎn)命令，采用輸出繼電器來控制電機的運轉(zhuǎn)和停止，并通過發(fā)光二極管進行顯示，而輸入和檢測開關(guān)或其他控制開關(guān)，選用PLC的輸入繼電器進行模擬，能夠較真實的反應實際生產(chǎn)。 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表輸入輸出輸入繼電器控制按鈕作用輸出繼電器作用X000SB0啟動Y020電機M1X001SB1停止Y021電機M2X002SB2皮帶1故障Y022電機M3X003SB3皮帶2故障Y023電機M4X004SB4皮帶3故障Y024進料閥X005SB5皮帶4故障Y025放

9、料閥X006SQ1上料位檢測Y026紅燈X007SQ2下料位檢測Y027黃燈X010SB6裝車位開關(guān)Y030綠燈X012SQ3裝料滿檢測Y000Y017數(shù)碼管X013SB7急停2.3 PLC接線圖設計 PLC外部接線圖如下圖所示：2.4 PLC可靠性設計1. 可編程控制器是專門為工業(yè)控制設計的，在設計和制造過程中廠家采取了多層次抗干擾措施，使系統(tǒng)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強電設備一起工作。運行的穩(wěn)定性和可靠性很高，PLC整機平均無故障工作時間高達幾萬小時。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能也越來越強，使用越來越方便。但是，整機的可靠性高只是保證系統(tǒng)可靠工作的前提，還必須在設計和安裝PLC系統(tǒng)過程中采

10、取相應的措施，才能保證系統(tǒng)可靠工作。如果PLC的工作環(huán)境過于惡劣，如溫度過高、濕度過大、振動和沖擊過強，以及電磁干擾嚴重或安裝使用不當?shù)?，都會直接影響PLC的正常、安全、可靠的運行， 加上外圍電路的抗干擾措施不力，而使整個控制系統(tǒng)的可靠性大大降低，甚至出現(xiàn)故障。因此，在系統(tǒng)設計時應予以充分的考慮，在硬件上進行適當配置并輔以相應的軟件，以實現(xiàn)系統(tǒng)故障的防范。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，PLC系統(tǒng)的抗干擾能力是整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。因此，分析研究PLC應用中的可靠性和抗干擾技術(shù)是十分必要的。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，一是在硬件上采取措施;二是在軟件上設計相應的保

11、護程序;因此，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾非常重要。對于多級傳動帶系統(tǒng)，應充分考慮到對PLC的各種不利因素，在硬件、軟件的設計和安裝中采取適當?shù)谋Ｗo措施，就完全可以使控制系統(tǒng)安全、可靠地運行，輸出繼電器相互自鎖 ，并在總電路設短路保護，而且每臺電動機應設短路保護和過載保護。3、 控制系統(tǒng)設計 3.1控制系統(tǒng)程序流程設計 程序主要流程圖如下圖所示流程的說明：中間的為主程序，兩側(cè)的為子程序，主程序完成較為順序執(zhí)行的過程，而子程序則包括進料停止和故障，其中急停過載保護和每臺電機的過載保護選擇同樣的輸入繼電器來完成同樣的功能。 3.2 控制程序設計思路主程序采用步進梯形圖編寫，而子程序則寫在主程序的外圍，每次都要執(zhí)行到。有利于減少程序的步數(shù)，使編程更加簡單合理，4、 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)沒有考慮很多情況同時發(fā)生，或發(fā)生的順序不同時對系統(tǒng)的影響，并做了簡要的修改，已完成題目的要求。例如，急停后啟動究竟是從原來的地方繼續(xù)運行，還是從同開始，考慮到生產(chǎn)實際情況，選擇了前者。 4.2結(jié)果分析及運行系統(tǒng)的總體運行效果較為滿意，對于可能發(fā)生的額外情況，可能還需再做程序的修改和調(diào)試。結(jié)束語在多級運輸皮帶模擬控制系統(tǒng)的設計中，實現(xiàn)了兩個目的：1對我們進行了電氣工程師的綜合訓練，訓練了我的閱讀資料，程序設計，