皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)PLC控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 課 題：皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)PLC控制 學(xué) 號： 2014580202104 姓 名： 張迪 學(xué) 院： 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級： 車輛工程2010級3班 指導(dǎo)教師： 周冬莉 設(shè)計(jì)日期： 年 月 日 摘 要 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備應(yīng) 該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則 針對中小型皮帶

2、運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)采用繼電器控制存在可靠性差、勞動(dòng)力強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低的問題，開發(fā)一種基于PLC的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制裝置。本控制系統(tǒng)選用CPM2A系列PLC作為控制器。在硬件電路設(shè)計(jì)中，完成PLC選型及外部低壓電器的選用，設(shè)計(jì)了硬件接線圖，提出了接線要求，使之具有控制和保護(hù)作用。在軟件設(shè)計(jì)中，給出了程序流程圖，并設(shè)計(jì)出梯形圖程序。將硬件和軟件有機(jī)結(jié)合，使控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，打到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。 關(guān)鍵詞：皮帶運(yùn)輸機(jī) PLC 集中控制 目錄1 前言 . 3 1.1設(shè)計(jì)的目的和意義 . 3 1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的現(xiàn)狀 . 3 1.3交流調(diào)速的發(fā)展概況 . 4 1.4 方案的確定 . 4 1.5主要任務(wù) . 5

3、 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的組成 . 6 2.1基本原理 . 6 2.2概述 . 6 2.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇 . 7 2.2.2 變頻器 . 8 2.2.3 PLC控制器 . 11 2.2.4 其余部件 . 13 3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 15 3.1 控制系統(tǒng)軟件的功能 . 15 3.2 控制系統(tǒng)的主要指標(biāo) . 15 3.3 PLC程序設(shè)計(jì) . 15 3.3.1 PLC編程器 . 15 3.3.2 MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件 . 17 3.3.3 安裝FXGP-WIN-C編程軟件 . 17 3.3.4 FXGP-WIN-C編程軟件的應(yīng)用 . 18

4、3.3.5設(shè)置編輯文件的路徑 . 19 3.3.6編輯文件的正確進(jìn)入及存取 . 19 3.3.7文件程序編輯 . 20 3.3.8 設(shè)置通訊口參數(shù) . 21 3.3.9 FXGP與PLC之間的程序傳送 . 22 3.3.10 程序的運(yùn)行與調(diào)試 . 23 3.3.11退出系統(tǒng) . 24 3.4 I/O地址分配如下表3-1 . 24 4 結(jié)論 . 34 5 致謝 . 35 6參考文獻(xiàn) . 36 附錄 . 37 梯形圖 . 37:1前言 1.1設(shè)計(jì)的目的和意義 冶金、煤礦、化工、機(jī)械、鋼鐵、建材、食品等工業(yè)生產(chǎn)中，需要廣泛使用皮帶運(yùn)輸機(jī)，它為企業(yè)的生產(chǎn)承擔(dān)了絕大多數(shù)散料運(yùn)輸任務(wù)。 可編程控制器(PL

5、C)是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。由于PLC采用的控制系統(tǒng)或設(shè)備具有可靠性高,控制易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈括， 能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場模擬調(diào)試，編程簡單，安裝方便，較好的抗干擾能力,被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱之一，正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。 利用PLC可以使皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制狀態(tài)，并且使皮帶運(yùn)輸機(jī)具有完善的控制特性及簡易的操作、基本免維護(hù)的工作量，達(dá)到一種經(jīng)濟(jì)、安全、可靠且運(yùn)行效率高的狀況, 其獨(dú)特的易于使用性、可靠性和靈活性越來越受到廣大工程技術(shù)人員的青睞。對于港口、廠區(qū)廣泛使用的皮帶運(yùn)輸機(jī)，應(yīng)

6、用PLC控制，可以使皮帶機(jī)生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。通過PLC進(jìn)行控制提高了企業(yè)生產(chǎn)的效率，為工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力。1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的現(xiàn)狀 電氣傳動(dòng)技術(shù)以運(yùn)動(dòng)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置-電動(dòng)機(jī)為控制對象，以微電子裝置為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下完成電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)工作機(jī)械的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或反復(fù)運(yùn)動(dòng)。 因電機(jī)的種類的不同，我們可以將分為直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。自19世紀(jì)80年代起至19世紀(jì)末，工業(yè)上傳動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)一直被直流電機(jī)壟斷，到了19世紀(jì)末，出現(xiàn)了三相電源和結(jié)構(gòu)簡單且堅(jiān)固耐用的交流鼠籠

7、型電機(jī)以后，交流電機(jī)才在不調(diào)速的領(lǐng)域代替了直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置。 對生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制，在初級階段是由人工進(jìn)行的。工作人員憑自己的感官或借助于儀表等來監(jiān)視生產(chǎn)過程，用頭腦做出判斷決策，并視情況進(jìn)行必要的控制。在高級階段，這種監(jiān)視、判斷決策和控制由機(jī)器承擔(dān)，按照人們的意志自動(dòng)完成，這是閉環(huán)自動(dòng)控制。國內(nèi)外皮帶輸送機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：長距離、大運(yùn)量、高速是帶式輸送機(jī)的最新發(fā)展方向。與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車類)相比，皮帶輸送機(jī)不僅具有長距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。與其他設(shè)備相比，皮帶輸送機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)輸送物料種類廣泛；(2)輸送能

8、力范圍寬；(3)輸送線路的適應(yīng)性強(qiáng)；(4)靈活的裝卸料，可以靈活實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)或多點(diǎn)上料或卸料；(5)可靠性和安全性高；(6)費(fèi)用低。 國外皮帶輸送機(jī)發(fā)展趨勢：國外皮帶輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：(1)皮帶輸送機(jī)功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如大傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；(2)皮帶輸送機(jī)本身的技術(shù)向長運(yùn)距、大運(yùn)量、高帶速等大型皮帶輸送機(jī)方向發(fā)展；(3)皮帶輸送機(jī)本身關(guān)鍵零部件向高性能、高可靠性方向發(fā)展。在煤礦井下，由于受環(huán)境條件的限制，其皮帶輸送機(jī)的技術(shù)指標(biāo)要比地面用帶式輸送機(jī)的指標(biāo)為低。  1.3交流調(diào)速的發(fā)展概況 交流變頻調(diào)速的優(yōu)

9、越性早在20年代就已被人們所認(rèn)識，但受到器件的限制，未能推廣。50年代初，中小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)多采用晶閘管調(diào)壓調(diào)速;大中型繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用晶閘管靜止型電氣串級調(diào)速系統(tǒng)。70年代發(fā)展起來的變頻調(diào)速，比上述兩種調(diào)速方式效率更高，性能更好。交流調(diào)速系統(tǒng)大致經(jīng)歷過三個(gè)階段: （1） 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)； （2） 串級調(diào)速系統(tǒng)； （3） 變頻調(diào)速系統(tǒng)。 80年代中期隨著第三代電力半導(dǎo)體器件如:門極可關(guān)斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極晶體管IGBT的相繼出現(xiàn)，交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展。日、美、德、英等在結(jié)合現(xiàn)代微處理器控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，推出了一系列的變頻器，且不斷進(jìn)行更新?lián)Q

10、代.這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調(diào)速效率提高到了前所未有的水平。國內(nèi)皮帶輸送機(jī)的發(fā)展趨勢： （1） 大型化、智能化 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸能力要加大，控制自動(dòng)化水平要提高，長運(yùn)距、高帶速、大運(yùn)量、大功率是皮帶輸送機(jī)今后發(fā)展的必然趨勢。 （2） 提高關(guān)鍵零部件的性能和可靠性 設(shè)備開機(jī)率的高低主要取決于輸送機(jī)關(guān)鍵零部件的性能和可靠性。而要提高關(guān)鍵零部件的性能和可靠性，除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有零部件的性能和可靠性外，還要不斷開發(fā)研究新的技術(shù)和零部件，如高性能可控軟啟動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效儲(chǔ)帶裝置、快速自移機(jī)尾、高壽命托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能進(jìn)一步提高。

11、 （3） 擴(kuò)大功能、一機(jī)多用化 皮帶輸送機(jī)是一種理想的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，但目前其效能還沒有充分發(fā)揮，資源有所浪費(fèi)。如將皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)作適當(dāng)修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。（4）開發(fā)專用機(jī)種 中國煤礦的地質(zhì)條件差異較大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角(>25°)直至垂直提升、長運(yùn)距下運(yùn)帶式輸送機(jī)等，而有些場合常規(guī)的帶式輸送機(jī)是無法滿足要求的。為了滿足煤礦井下的某些特殊要求，應(yīng)開發(fā)滿足這些特殊要求帶式輸送機(jī)，如波紋擋邊輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)、線摩擦多驅(qū)動(dòng)帶式輸

12、送機(jī)、大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)、打傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)等。 礦井開采是整個(gè)國家乃至世界的工業(yè)基礎(chǔ)，而其產(chǎn)品運(yùn)輸又是最重要的工序之一，它的成本直接關(guān)系到工業(yè)各部門。所以，世界各國都在不斷的改革礦井運(yùn)輸問題。 1.4 方案的確定 隨著工業(yè)水平的發(fā)展，人們對皮帶運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)控制程度要求越來越高，一般的自動(dòng)控制方案有繼電器控制、單片機(jī)控制、PLC控制等。但是用復(fù)雜的繼電器控制的，存在可靠性差、可塑性差、接線復(fù)雜、自動(dòng)化程度低等一系列缺點(diǎn)，并且為了在日益激烈的競爭中提高市場競爭力，采用PLC的改造勢在必行；有的也采用單片機(jī)作為控制單元，但是單片機(jī)開發(fā)周期較長，抗干擾性差，可靠性低、靈活性差，選用PLC

13、作為控制單元是較為合適的方案。本文提出了利用PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成控制系統(tǒng)的見解與方法，給出了控制系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。 我認(rèn)為本系統(tǒng)采用PLC軟件控制它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高； (2) 模塊化組合結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)構(gòu)成十分靈活； (3) 編程語言簡單易學(xué)，便于掌握能進(jìn)行在線修改； (4) 柔性好體積小，維護(hù)方便。 1.5 PLC控制器 1.PLC概述可編程程序控制器(Programable  controller )因?yàn)樵缙谥饕獞?yīng)用于開關(guān)量的控

14、制，因此也稱為PLC(Programable Logic controller )即是可編程邏輯控制器。現(xiàn)代的可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，高度集成的新型工業(yè)控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。 PLC自問世以來，經(jīng)過20年的發(fā)展，己經(jīng)成為最受歡迎的工業(yè)控制類產(chǎn)品。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 2.典型的PLC控制功能有以下幾點(diǎn):  （1）順序控制；  （2）過程控制；  （3）數(shù)據(jù)處理； 

15、; （4）通信聯(lián)網(wǎng)和顯示打印。  3. PLC的基本組成與各部分的作用PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：（1）主機(jī) 主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。P

16、LC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。（2）輸入/輸出（I/O）接口 I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾

17、十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。（3）電源 圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。 （4）編程器 編程器是PLC的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。 （5）輸入/輸出擴(kuò)展單元 I/O擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）。 （6）外部設(shè)備接口 此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。2皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)PLC控制設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容圖1皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)作示意簡圖在建材、化工、機(jī)械、冶金、礦山等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送原料或物品。供料由電閥DT控制，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4分別用于驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸PD1、PD2、PD3、PD4。儲(chǔ)料倉設(shè)有空倉和滿倉信號，其動(dòng)作示意簡圖如圖1所示。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA。2.2控制要求1、手動(dòng)運(yùn)行供料電磁閥DT、PD1、PD2、PD3、PD4可以單獨(dú)起動(dòng)、停止，