PLC皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、頁眉內(nèi)容目錄第1章控制對象概述11.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)用途、基本組成結(jié)構(gòu)及工作過程11.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)用途11.1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)組成及工作原理11.2 控制對象對控制系統(tǒng)的要求11.3 本課題應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作2第2章控制方案論證32.1 繼電器控制方案32.2 單片機(jī)控制方案32.3 PLC控制方案42.4 結(jié)論4第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1 電機(jī)及元件選擇53.2 電路設(shè)計(jì)53.2.1 主電路設(shè)計(jì)53.2.2 PLCI/O接線圖設(shè)計(jì)6第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)74.1 程序組成部分74.2 主程序74.3 公用子程序84.4 手動公用子程序84.5 自動公用子程序94.6 M1電機(jī)故障子程序

2、104.7 M2電機(jī)故障子程序114.8 M3電機(jī)故障子程序124.9 M4電機(jī)故障子程序12第5章程序調(diào)試13第6章體會心得14附錄15參考資料18第1章控制對象概述1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)用途、基本組成結(jié)構(gòu)及工作過程1.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)用途皮帶輸送機(jī)可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中，露天采礦場及選礦廠中，在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)中，皮帶輸送機(jī)都得到了廣泛應(yīng)用，水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸，皮帶輸送機(jī)的使用都非常方便。皮帶輸送機(jī)是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用來運(yùn)輸物料。那么皮帶輸送機(jī)的主要是由輸送帶和驅(qū)動裝置組成的。皮帶輸送機(jī)具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)點(diǎn)，它廣泛地應(yīng)用在礦山、冶金、煤炭等部門，用來輸

3、送松散物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可以單臺輸送，也可多臺組成或與其他輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要。皮帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動裝置由單個(gè)或多個(gè)驅(qū)動滾筒驅(qū)動，驅(qū)動電機(jī)也可以是單個(gè)電機(jī)或多個(gè)電機(jī)驅(qū)動。一般驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、減速機(jī)、液力偶合器、制動器或逆止器等組成。偶合器的作用是改善皮帶運(yùn)輸機(jī)的啟動性能。制動器和逆止器是為了防止當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)停機(jī)時(shí)皮帶向下滑動。皮帶運(yùn)輸機(jī)是散料連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，是應(yīng)用于短距離連續(xù)運(yùn)輸?shù)牡闹匾獧C(jī)械設(shè)備。1.1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)組成及工作原理皮帶輸送機(jī)的主要是由輸送帶和驅(qū)動裝置組成的。主要介紹驅(qū)動裝置即四臺電動機(jī)的運(yùn)動情況。皮帶運(yùn)輸機(jī)由4臺皮帶機(jī)

4、組成，4臺皮帶機(jī)分別用4臺電動機(jī)（M1M4）拖動。皮帶輸送機(jī)是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用來運(yùn)輸物料，通過控制4臺電動機(jī)的運(yùn)動，來控制傳輸物料。1.2 控制對象對控制系統(tǒng)的要求皮帶運(yùn)輸機(jī)由4臺皮帶機(jī)組成，4臺皮帶機(jī)分別用4臺電動機(jī)（M1M4施動，如圖1所示。圖1皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)示意圖皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作過程如下：1）啟動時(shí)先起動最末一臺皮帶機(jī)，經(jīng)過5S延時(shí)，再依次起動其它皮帶機(jī)：2）停止時(shí)應(yīng)先停止第一臺皮帶機(jī)（M1），待料運(yùn)送完畢后再依次停止其它皮帶機(jī)：（3）當(dāng)某臺皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)及其前面的皮帶機(jī)立即停止，而該皮帶機(jī)后面的皮帶機(jī)待料運(yùn)完后才停止。例如當(dāng)M2故障時(shí)，M幺M2應(yīng)立即停，經(jīng)過5s延時(shí)后

5、，M3亭，再過5s后M4停。1.3本課題應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作（ 1）設(shè)計(jì)和繪制電氣控制原理圖或PCI/O接線圖、功能表圖和梯形圖編寫指令程序清單。（ 2）選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。（ 3）設(shè)計(jì)操作面板電器元件布置圖。（ 4）上機(jī)調(diào)試程序（ 5）編寫設(shè)計(jì)說明書第2章控制方案論證2.1 繼電器控制方案繼電器控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：繼電器，動作有壽命限制，一個(gè)元件故障可能造成整個(gè)系統(tǒng)崩潰，會將故障擴(kuò)大化，成本最低，也最容易被偽劣產(chǎn)品冒充，可維修度最高，同時(shí)維修成本也低。( 1)繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)

6、成后，想再改變或增加功能、較為困難。( 2)繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動作實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低，觸點(diǎn)的開關(guān)動作一般在幾十毫秒數(shù)量級，且機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。( 3)繼電器安裝后，受電氣設(shè)備觸電數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。( 4)繼電器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能，但不具備計(jì)數(shù)的功能。( 5)觸點(diǎn)在開閉時(shí)會產(chǎn)生電弧，造成損傷并伴有機(jī)械磨損，使用壽命短，運(yùn)行可靠性差，不易維護(hù)。2.2 單片機(jī)控制方案依據(jù)單片機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r，該方案的優(yōu)缺點(diǎn)是：(1) 成本較低。由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對都比較低，而且外圍電路的元器件價(jià)格也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來，成本比較低。(2) 可

7、以對外部存儲容量根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)可以相對比較靈活。(3) 由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。其缺點(diǎn)為：(1) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相對比較復(fù)雜，運(yùn)用該方案，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包含擴(kuò)展電路部分和系統(tǒng)配置電路部分，所以該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對較大，影響系統(tǒng)開發(fā)的時(shí)間。(2) 系統(tǒng)的抗干擾能力相對較差，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然注意了芯片、器件選擇、去耦濾波、電路板的布線，通道隔離以及屏蔽。但由于工廠的條件比較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。(3) 維護(hù)維修相對比較麻煩，維修需要的時(shí)間也相對較長。但與此同時(shí)，由于微機(jī)控制系統(tǒng)所有的電路集中在一塊電路板上，其實(shí)現(xiàn)的

8、功能、輸入輸出的點(diǎn)數(shù)受到限制，而且系統(tǒng)的散熱性，維護(hù)性受到考驗(yàn)，若其中一部分損壞，其只能全部更換。另外，微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)周期長，一旦要有變化修改比較麻煩。2.3 PLC控制方案PLC的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1) 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高(可以相當(dāng)于集成了很多繼電器，大多數(shù)時(shí)候性價(jià)比并不低，除非是簡單電路，只用少數(shù)繼電器，那么可能就不太實(shí)用了。)(2) 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)(3) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)(4) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少(5) 編程方法簡單(6) 維修工作量少，維修方便(7) 體積小，能耗低(8) 與時(shí)俱變，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊2.4 結(jié)論經(jīng)過比較，我們發(fā)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)具有以

9、下鮮明的特點(diǎn)：I/O驅(qū)動能力強(qiáng)，易于擴(kuò)展，圖形化開發(fā)界面，價(jià)錢適中，抗干擾能力強(qiáng)，因此多用于工業(yè)設(shè)備上。故選用PLC控制方案。第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)及元件選擇本課程設(shè)計(jì)采用的電動機(jī)是四臺380V的三相籠式電動機(jī)。在主電路中電路保護(hù)裝置由刀開關(guān)QS1和自動空氣斷路器QF組成，用220V電網(wǎng)電壓供電。由PLC控制四個(gè)交流接觸器的電磁線圈電路的通斷，實(shí)現(xiàn)對四個(gè)電動機(jī)通斷控制。四個(gè)電動機(jī)電路都串聯(lián)了熱繼電器對其進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也是故障點(diǎn)。3.2 電路設(shè)計(jì)3.2.1 主電路設(shè)計(jì)依靠PLC的輸出Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3所接的KM1KM2KM3KM4®制電機(jī)M幺M2M3M4

10、的運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)圖如下：31主電路3.2.2 PLCI/O接線圖設(shè)計(jì)皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)PLCI/O接線如圖所示：部2HSB3鄲產(chǎn)霏盧SB6工SB731注弓注a獨(dú)9工手鉆自螃揖開關(guān)自動西鼻，季冢Ml自動蹩止.竽9M2手動M3電機(jī)會牌美手藝Y婢和愛麗淺Ml事品敬學(xué)叵國M2電腦癡技困M3到,宜由5M嗅機(jī)哉國按出SBI愷篝口工Q0優(yōu)1*20.3。11機(jī)60.6di尊L0L1L2hJL4L6XL*子匚客4皂近金門遞1靠口口ACjDCRelay蜜錢1L0.02L0.63L1.0亍H2WL1圖32I/O接線圖TT04本設(shè)計(jì)用了刀開關(guān)、斷路器、熔斷器、熱繼電器按鈕、S7-200等電氣元件。第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)

11、計(jì)4.1 程序組成部分皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC電氣控制系統(tǒng)的程序主要分為以下幾個(gè)部分：主程序、公用子程序、自動子程序、手動子程序、M1電機(jī)故障子程序、M2電機(jī)故障子程序、M3電機(jī)故障子程序、M4電機(jī)故障子程序。4.2 主程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主程序主要包括：與外部的信息交流，故障子程序的發(fā)生，自動手動的選擇，然后對其各種子程序的跳轉(zhuǎn)。程序圖如下：IL.UUJ.UI圖41主程序4.3 公用子程序設(shè)計(jì)公用子程序主要是：在手動操作下，置位自動子程序和故障子程序的所有操作，以防發(fā)生沖突。程序圖如下：SM0.1MO.Oi1MO.IYR)&MZU(R)4M10rr3M4.0YR)zM5.0rT3712圖42公用

12、子程序4.4手動子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)進(jìn)入手動模式執(zhí)行的程序。程序圖如下:ID.110.5QD,1Q02QC3MS.000.0t)ID.2I0.6QD.0002Q03M6.0Q0,1h)ID.3IQ;Q0,0Q01QC3M6.0Q0.2t)10.411.0QO.OQ0.1QC,2M6.CQ0.3t)圖43手動子程序4.5自動子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的自動子程序主要控制自動模式下系統(tǒng)正常的啟動和停止(1)系統(tǒng)后動按下I0.1一接通KM4一起動M4一5s后T37動作一進(jìn)入狀態(tài)M0.1一置位Q0.3,起動定時(shí)器T38一接通KM3一起動M3一5s后T38動作一進(jìn)入狀態(tài)M0.2一啟動定時(shí)器T39,置位Q0.2一接

13、通KM2一起動M2一5s后T2動作一進(jìn)入狀態(tài)M0.3一置位Y3一接通KM1一起動M1起動M4。至此，M1M4按控制要求全部起動起來，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。(2)系統(tǒng)正常停止應(yīng)先停止第一臺皮帶機(jī)(M1電機(jī))，待料運(yùn)送完畢后(經(jīng)過5s延時(shí))，再依次停止其它皮帶機(jī)。MCL2T3BMS.4ML3TII-H1-rCMO3Q01-iirs)1|hjTon50-PT1口0e久11"MCfihimMIri51Mi3.3蝙MJTITM4電肥管也5STH鵬3電工噂動TW電機(jī)萬!司I(>1I5ST4ISST4OM2幅機(jī)制書聞3晦機(jī)制動RKM4M2Mi年中啟動MH寶帆創(chuàng)前電機(jī)制動MJ.4目之于退土3M至*

14、U.dMQ5INTONPT10口皿WH6MH7MOCirM16T41NO7-IIIM1.C)M57TH0.7002H)H1MLOHI丁七M(jìn)U.3口>圖44自動子程序4.6M1電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M1故障子程序主要是控制自動模式下，M1電機(jī)故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下I0.5一進(jìn)入狀態(tài)M2.0一啟動定時(shí)器T43,復(fù)位Q0.1一斷開KM1一停止M1一5s后T43動作一進(jìn)入狀態(tài)M2.1一啟動定時(shí)器T44,復(fù)位Q0.2一斷開KM2一停止M2一5s后T44動作一進(jìn)入狀態(tài)M2.3一啟動定時(shí)器T45，復(fù)位Q0.3一斷開KM3一停止M3一5s后T45動作一進(jìn)入狀態(tài)S34一復(fù)位Q0.

15、4f斷開KM4一停止M4。等待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。M2n1RQUT4J電機(jī)制動T43!?IJIKQH2W|電機(jī)制動T44M12'KQUAIUM3電機(jī)制動145RQ0.4N4電機(jī)制動*麗M2.0ThQ001QD1Y$)3T43-HnTONW21T44TIIM22TI50-PT1口口可品|M之3M2.2I，F(xiàn))Q0.2Yr)1T45-flNTON-1-PT100miM2.0T43MZ2TIE"M2.1TIM2.1Y)Q0.1YR)1M2.CYR)1M2.2145TIIM2.3-IIT44INTON圖45M1故障子程序4.7 M2電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系

16、統(tǒng)M21故障子程序主要是控制自動模式下，M2電機(jī)故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下I0.6一進(jìn)入狀態(tài)M3.0一啟動定時(shí)器T46,復(fù)位Q0.1、Q0.2一斷開KM1、KM2一停止M1、M2-5s后T46動作一進(jìn)入狀態(tài)M3.1一啟動定時(shí)器T47,復(fù)位Q0.3一斷開KM3一停止M3一5s后T47動作一進(jìn)入狀態(tài)M3.2一復(fù)位Q0.4一斷開KM4一停止M4.等待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。圖46M2故障子程序4.8 M3電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)M3故障子程序主要是控制自動模式下，M3電機(jī)故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下I0.7一進(jìn)入狀態(tài)M4.0一啟動定時(shí)器T4

17、8,復(fù)位Q0.1、Q0.2、Q0.3一斷開KM1、KM2、KM3一停止M1、M2、M3-5s后T46動作進(jìn)入狀態(tài)M4.1一復(fù)位Q0.4一斷開KM4一停止M4。等待下次操作。至此，M1M4按M3 QO.D控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車。M3電機(jī)故匐物圖ML M2、M迪 觸動電機(jī)故障子程序設(shè)計(jì)7 M3子程4.9M4控制系統(tǒng)M4故障子程序主要是控制自動模式下,Q02Y H )Q0.35 )TTKd+.aT此IVi ion|川m士M4電機(jī)故障的處理.程序故障控制：在自動模式下，按下I0.8一進(jìn)入狀態(tài)M5.0一啟動定時(shí)器T49,復(fù)位Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4f斷開KM1、KM2、KM3、KM4f停止M

18、1、M2、M3、M4。等待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實(shí)現(xiàn)停車圖48M4故障子程序第5章程序的調(diào)試在程序設(shè)計(jì)完成了之后，就是程序調(diào)試了。調(diào)試分為：自動模式下的程序調(diào)試、手動模式下的程序調(diào)試以及故障情況下的程序調(diào)試。自動模式調(diào)試：按下模式選擇開關(guān)SA（I1.0），并且按下SB5（I0.1）啟動按鈕，進(jìn)入自動模式，M4馬上啟動每隔5s其他電機(jī)依次啟動，同樣按下SB6（I0.2）停止按鈕，M1馬上停止每隔5s其他電機(jī)依次停止。SA打下來，進(jìn)入自動模式，依次按I0.1、I0.2、I0.3、I0.4分別啟動和停止相應(yīng)的電機(jī)。例如按下SB1第一臺電機(jī)開始運(yùn)行，松開SB1第一臺電機(jī)停止下來，其他的

19、類似。最后還有一個(gè)模擬故障點(diǎn)，進(jìn)行程序調(diào)試。按下SB5啟動所有的電機(jī)后，依次分別按下故障點(diǎn)I0.5、I0.6、I0.7、I1.0。看是否相應(yīng)的故障點(diǎn)和故障點(diǎn)之前的所有電機(jī)都停下來，同時(shí)這個(gè)故障點(diǎn)之后的電機(jī)每隔5s停下來。仿真圖如下：系統(tǒng)調(diào)試圖第6章心得體會經(jīng)過這次的論文使我更加的了解到PLC對電器控制的主要過程，以及PLC在生產(chǎn)中可能遇到的種種事故以及對應(yīng)措施，也讓我了解了關(guān)于運(yùn)輸機(jī)的基本原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)物總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)檐浖旧淼奶匦远軌虺晒ΑＫ?，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對坐而言不如立而行有了深刻的認(rèn)識，對于這些程序編寫等還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解。在本次設(shè)計(jì)中對我們進(jìn)行綜合訓(xùn)練，著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工