基于PLC的傳送帶控制設(shè)計(jì)-

1、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院機(jī)床電氣控制與PLC技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書題目 基于PLC的傳送帶控制設(shè)計(jì) 專業(yè)、班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：一、主要內(nèi)容1.熟悉題目、收集資料，充分了解技術(shù)要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)；2.總體設(shè)計(jì)。正確選定設(shè)計(jì)方案，畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；3.硬件設(shè)計(jì)。選擇電器元器件，確定電器元器件明細(xì)表。用CAD畫出電氣原理圖，并作簡要分析；4.軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求確定I/O分配表，畫出系統(tǒng)工作流程圖，設(shè)計(jì)程序及編寫程序說明，給出編程原件明細(xì)表等；5.系統(tǒng)調(diào)試；6.整理編寫課程設(shè)計(jì)說明書。二、課題要求 1.控制要求傳送帶由PLC控制系統(tǒng)控制的電動(dòng)機(jī)所控制

2、2.設(shè)計(jì)要求1）控制系統(tǒng)采用PLC來實(shí)現(xiàn)；2）提供短路保護(hù)、過載保護(hù)等措施；3）具有傳送帶正反轉(zhuǎn)，自動(dòng)下貨等功能；三、基本要求1根據(jù)題意, 用CAD畫出電氣原理圖和PLC端子接線圖。設(shè)計(jì)要合理，畫圖要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。2完成程序的編寫工作,并利用模擬器和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備完成調(diào)試工作。3. 完成課程設(shè)計(jì)說明書一份，闡明設(shè)計(jì)任務(wù)與依據(jù)，設(shè)計(jì)原則、方法、設(shè)計(jì)方案與成果，并力求論證充分、簡明通順、條理清晰、邏輯性強(qiáng)。四、主要參考文獻(xiàn) 完 成 期 限： 指導(dǎo)教師簽名： 課程負(fù)責(zé)人簽名： 劉斌斌 2012年 6 月 10日安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院機(jī)床電氣控制與PLC技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)課 題 基于PLC的傳送帶控制設(shè)計(jì)

3、專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 09機(jī)制（1）班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 趙為松 2012-6-20目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 課題介紹1.1 題目1.2背景介紹1.3可編程邏輯控制器的定義1.4可編程邏輯控制器的產(chǎn)生1.5可編程控制器的特點(diǎn)2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)目的2.2 控制要求2.3 設(shè)計(jì)要求目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11 課題介紹21.1 題目1.2 背景介紹1.3 可編程邏輯控制器的定義.1.4 可編程邏輯控制器的產(chǎn)生1.5 可編程控制器的特點(diǎn)2 總體方案設(shè)計(jì)42.1 設(shè)計(jì)目的42.2 控制要求42.3 設(shè)計(jì)要求43 硬件設(shè)計(jì)43.1 硬件方案框圖43.2 硬件選型53.3

4、主電路原理圖的設(shè)計(jì)63.4 控制電路原理圖的設(shè)計(jì)64 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試84.1 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配84.2系統(tǒng)工作流程框圖84.3 系統(tǒng)調(diào)試105 總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄141 課題介紹1.1 題目基于PLC的傳送帶控制設(shè)計(jì)1.2 背景介紹可編程序控制器簡稱PLC，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。有著160年歷史的西門子公司，同時(shí)作為自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與市場的領(lǐng)先者，以最先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，向用戶提供具有先進(jìn)、可靠的解決方案。自從1996年提出嶄新自動(dòng)化理念全集成自動(dòng)化(TIA,Totally Integrated Automation)以來，如

5、何幫助廣大的自動(dòng)化工程師廣泛深入的理解和掌握全集成自動(dòng)化（TIA）的三個(gè)要素，即共同的通信，共同的組態(tài)與編程、共同的數(shù)據(jù)庫?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)的通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置，被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一。人機(jī)界面是操作人員與PLC之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的接口設(shè)備。人機(jī)界面要用專用的組態(tài)軟件組態(tài)，由于人機(jī)界面品種的日益豐富和功能的不斷增強(qiáng)，學(xué)習(xí)和掌握組態(tài)軟件的使用方法需要花費(fèi)大量的時(shí)間，但目前基本上還沒有有關(guān)人機(jī)界面組態(tài)和應(yīng)用的教材和書籍?？删幊炭刂破髋c以往那些基于文本的高級(jí)編程語言不同，它采用的是一種全新的梯形圖和助記符編程方式，即用形象的圖形符號(hào)和連線來代替一行一行的文本，這種編程序的

6、方法使用起來比較方便，特別是對(duì)繼電器控制電路有所了解的技術(shù)人員來說，就更容易使用梯形圖語言。可編程控制器最有優(yōu)勢的技術(shù)是軟件開發(fā)環(huán)境，與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言不同，這類軟件一般采用強(qiáng)大的圖形化語言編程，面向測試工程師，而不是面向?qū)I(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面非常友好，就有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力。無疑是最好的選擇面向?qū)ο笏枷朐诳删幊炭刂破黝I(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，極大地發(fā)展了現(xiàn)代儀器的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。相信不久的將來，開發(fā)大型高度智能化的儀器也會(huì)像“搭積木”一樣簡單。該課程設(shè)計(jì)主要介紹了可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，PLC的定義，PLC的特點(diǎn)，和用PLC設(shè)計(jì)出的傳送帶控制的系統(tǒng)。1

7、.3可編程序邏輯控制器(PLC)定義可編程控制器英文全稱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(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)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(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制系統(tǒng)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)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種

8、類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇怯?jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程?？删幊炭刂破?PLC)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。由此可見，用PLC控制

9、的智能型舞臺(tái)藝術(shù)燈比傳統(tǒng)的舞臺(tái)藝術(shù)燈控制優(yōu)越的多。1.4可編程序邏輯控制器(PLC)的產(chǎn)生PLC產(chǎn)生在20世紀(jì)60年代末。提出PLC概念的是美國通用汽車公司。當(dāng)時(shí)汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的，汽車的每一次改型都是直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期越來越短，這樣，繼電器控制安裝就需要經(jīng)常的重新設(shè)計(jì)和安裝，既費(fèi)時(shí)，費(fèi)工又費(fèi)料。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出如下10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序。2）維修方便，采用規(guī)?；Y(jié)構(gòu)。3）可靠性高于繼電器控

10、制裝置。4）體積小于繼電器控制裝置。5）可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)。6）成本可與繼電器裝置競爭。7）可直接用115V交流輸入（美國市電為115V）.8）輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等。9）控制裝置擴(kuò)展時(shí)很方便。10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少為4KB。1969年末，美國數(shù)字設(shè)備公司DEC研制出了世界上第一臺(tái)PLC美國通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，并獲得了成功。這種新型的智能化工業(yè)控制裝置很快在美國其他工業(yè)控制領(lǐng)域推廣應(yīng)用，至1971年，以成功的將PLC用于食品，飲料，冶金，造紙等行業(yè)。PLC的出現(xiàn)受到了世界各國工業(yè)控制界的高度重視。1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制

11、出了日本第一臺(tái)PLC。1973年西歐國家也研制出了它們的第一臺(tái)PLC。我國的PLC研制始于1974年，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到20世紀(jì)70年代中期以后，PLC已廣泛的發(fā)展為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用中，大規(guī)模甚至超大規(guī)模集成電路，這時(shí)的PLC已不再是僅有邏輯判斷能力，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理，PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。 國際電工委員會(huì)1987年頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程控制器的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部儲(chǔ)存程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算

12、，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的指令，并通過數(shù)字和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?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.5可編程控制器的特點(diǎn)隨著微處理器，計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。PLC之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，PLC還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠性、通用性、靈活性、使用方便等問題。主要特點(diǎn)如下:（1）可靠性高。可靠性高是PLC最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。PLC具有較高的可靠性是因?yàn)樗捎梦㈦娮蛹夹g(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由

13、無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。（2）在設(shè)計(jì)制造過程中，抗干擾能力強(qiáng)，采用一系列硬件和軟件抗干擾措施。如:硬件方面采用隔離、濾波、精選元器件等。在微處理器與1/0 電路之間采用光電隔離措施，有效地抑制了外部干擾對(duì)PLC的影響，同時(shí)可以防止外部高壓進(jìn)入CPU單元。（3）應(yīng)用靈活。由于PLC己實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)和單元化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，而且

14、可以適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場合。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中的大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器及其它專用功能的器件，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。（4） 功能強(qiáng)，通用性好。有豐富的接口模塊。PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)，順序控制等功能，而且還具有A/D, D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能；既可以對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可以對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，也可以對(duì)一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行控制。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)不同PLC之間聯(lián)網(wǎng)，并可以與計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。（5）編程簡單。大多數(shù)PLC采用梯形圖編程方式。梯形圖

15、與傳統(tǒng)的繼電接觸控制線路圖有許多相似之處，與常用的計(jì)算機(jī)語一言相比更容易被操作者接受并掌握。操作者通過閱讀PLC操作手冊(cè)，可以很快熟悉梯形圖語言，并用來編制一般的用戶程序，這也是PLC獲得迅速普及和推廣的重要原因之一。（6）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非

16、常容易。（7）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。（8）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量

17、的生產(chǎn)場合。（9）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目的1）學(xué)會(huì)用PLC控制主電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，達(dá)到綜合應(yīng)用PLC的目的；2）學(xué)會(huì)用CAD制圖；3）學(xué)會(huì)用PLC S7-200編程軟件，通過編寫的程序，完成對(duì)主電路的控制；4）學(xué)會(huì)整理并制作課程設(shè)計(jì)報(bào)告，為畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告做準(zhǔn)備。2.2 控制要求傳送帶由PLC控制系統(tǒng)控制的電動(dòng)機(jī)所控制2.3 設(shè)計(jì)要求1）控制系統(tǒng)采用PLC來實(shí)現(xiàn)；2）提供短路保護(hù)、過載保護(hù)等措施；3）具有傳送帶正反

18、轉(zhuǎn)，自動(dòng)下貨等功能；3 傳送帶運(yùn)輸總體設(shè)計(jì)3.1 傳送帶介紹 傳送帶是傳送帶用來輸送元件，PCB和其他器件，材料一般為塑料，纖維制品或橡膠。如果傳送帶要接收從機(jī)器其他部分傳來的器件，那么它應(yīng)該采用耗散性材料。當(dāng)傳送帶表面電阻率為1106歐時(shí)，它會(huì)使帶電器件放電速度太快，對(duì)器件造成損害；當(dāng)表面電阻在106109歐時(shí)，只要傳送帶通過轉(zhuǎn)輪滑輪和機(jī)架良好接地，傳送帶上就不會(huì)帶電。3.2 傳送帶視圖 圖1 傳送帶視圖傳送帶由電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)帶動(dòng)，A到B傳送為正方向，B到A傳送為反方向。SB1，SB0，SB2分別控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。SQ1，SQ2，SQ3，SQ4分別為未知行程開關(guān)，控制著氣缸1和氣缸

19、2的來回動(dòng)作。3.3傳送電路原理圖設(shè)計(jì) 圖2 傳送電路原理圖3.4系統(tǒng)工作流程（1） 按下正向啟動(dòng)按鈕SB1。接觸開關(guān)KM1線圈得電吸合，其常開主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接通電源，相序?yàn)閁，V，W。其常閉輔助觸點(diǎn)KM1打開，線圈不得電，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)行，工件在傳送帶上，由A向B移動(dòng)，此方向?yàn)檎?。?） 當(dāng)工件傳到B點(diǎn)時(shí)，觸碰到SQ1時(shí)，SQ1閉合，KM3線圈得電吸合，常開主觸點(diǎn)KM3閉合，KM3為氣缸1動(dòng)作與復(fù)位的接觸器。氣缸1工作，將工件推入搬運(yùn)車中。當(dāng)氣缸活塞桿觸碰到SQ2時(shí)，KM3失電，氣缸1復(fù)位。 （3） 按下停止按鈕SB0時(shí)，接觸器開關(guān)KM1線圈失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。（4） 按下反向啟動(dòng)按鈕SB2。接觸開關(guān)KM2線圈得電吸合，其常開主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接通電源，相序?yàn)閃，V，U。其常閉輔助觸點(diǎn)KM2打開，線圈不得電，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)運(yùn)行