PLC皮帶運輸機控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、第1章控制對象概述11.1 皮帶運輸機用途、基本組成結(jié)構(gòu)及工作過程11.1.1 皮帶運輸機用途11.1.2 皮帶運輸機組成及工作原理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53.1 電機及元件選擇 53.2 電路設(shè)計 53.2.1 主電路設(shè)計53.2.2 PLC I/O接線圖設(shè)計6第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計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電機故障子程序 1

2、04.7 M2電機故障子程序 114.8 M3電機故障子程序 124.9 M4電機故障子程序 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 皮帶運輸機用途、基本組成結(jié)構(gòu)及工作過程1.1.1 皮帶運輸機用途皮帶輸送機可以廣泛應(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、礦井地面運輸系統(tǒng)中，皮帶輸送機都得到了廣泛應(yīng)用，水平運輸 或傾斜運輸，皮帶輸送機的使用都非常方便。皮帶輸送機是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用 來運輸物料。那么皮帶輸送機的主要是由輸送帶和驅(qū)動裝置組成的。皮帶輸送機具有 輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)點，它廣泛地應(yīng)用在礦山、冶金、煤

3、炭等部門，用來輸送松散 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。皮帶運輸機的驅(qū)動裝置由單個或多個驅(qū)動滾筒驅(qū)動，驅(qū)動電機也可以是單個電 機或多個電機驅(qū)動。一般驅(qū)動裝置包括電動機、減速機、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輸機的啟動性能。制動器和逆止器是為了防止 當(dāng)皮帶運輸機停機時皮帶向下滑動。皮帶運輸機是散料連續(xù)運輸機械，是應(yīng)用于短距離連續(xù)運輸?shù)牡闹匾獧C械設(shè)備。1.1.2 皮帶運輸機組成及工作原理皮帶輸送機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 機的運動

4、情況。皮帶運輸機由4臺皮帶機組成，4臺皮帶機分別用4臺電動機(M1 M4)拖動。皮帶輸送機是以連續(xù)摩擦驅(qū)動的方式用來運輸物料，通過控制 4臺電動機 的運動，來控制傳輸物料。1.2 控制對象對控制系統(tǒng)的要求皮帶運輸機由4臺皮帶機組成，4臺皮帶機分別用4臺電動機(M1M4)拖動，如 圖1所示。Ml圖1皮帶運輸機系統(tǒng)示意圖皮帶運輸機的工作過程如下：（1）啟動時先起動最末一臺皮帶機，經(jīng)過5S延時，再依次起動其它皮帶機:M 4 5 M 3 -5s M 2 -5s M1（2）停止時應(yīng)先停止第一臺皮帶機（M1），待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機: M1 5S M 2 -5S M 3 -5S M 4（3）當(dāng)

5、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 機后面的皮帶機待料運完后才停止。例如當(dāng)M2故障時，M1、M2應(yīng)立即停，經(jīng)過5S延時 后，M3停，再過5S后M4停。1.3本課題應(yīng)完成的設(shè)計工作（1）設(shè)計和繪制電氣控制原理圖或PC I/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)計操作面板電器元件布置圖。（4）上機調(diào)試程序（5）編寫設(shè)計說明書第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：繼電器，動作有壽命限制，一個元件故障可能造成整個系統(tǒng)崩潰，會將故障擴大化， 成本最低，也最容易被偽劣產(chǎn)品冒充，可維修度最高，同

6、時維修成本也低。(1)繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(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)成后，想再改變或增加 功能、較為困難。(2)繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)的，工作頻率低，觸點的開關(guān)動作 一般在幾十毫秒數(shù)量級，且機械觸點還會出現(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、擴展性很差。(4)繼電器控制可實現(xiàn)邏輯功能，但不具備計數(shù)的功能。(5)觸點在開閉時會產(chǎn)生電弧，造成損傷并伴有機械磨損，使用壽命短，運行可 靠性差，不易維護。2.2 單片機控制方案依據(jù)單片機目前的發(fā)展?fàn)?/p>

7、況，該方案的優(yōu)缺點是：(1)成本較低。由于現(xiàn)在單片機的價格相對都比較低，而且外圍電路的元器件價格 也不高，所以整體設(shè)計起來，成本比較低。(2)可以對外部存儲容量根據(jù)需要進行擴展，設(shè)計可以相對比較靈活。(3)由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計中可以直接調(diào)用， 減少較大工作量。其缺點為：(1)系統(tǒng)硬件設(shè)計相對比較復(fù)雜，運用該方案，該系統(tǒng)硬件設(shè)計包含擴展電路部分 和系統(tǒng)配置電路部分，所以該系統(tǒng)電路設(shè)計工作量相對較大，影響系統(tǒng)開發(fā)的時間。(2)系統(tǒng)的抗干擾能力相對較差，在系統(tǒng)設(shè)計中，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

8、系 統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。(3)維護維修相對比較麻煩，維修需要的時間也相對較長。但與此同時，由于微機 控制系統(tǒng)所有的電路集中在一塊電路板上，其實現(xiàn)的功能、輸入輸出的點數(shù)受到限制， 而且系統(tǒng)的散熱性，維護性受到考驗，若其中一部分損壞，其只能全部更換。另外， 微機控制系統(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)點主要有：(1)功能強，性能價格比高(可以相當(dāng)于集成了很多繼電器，大多數(shù)時候性價比并 不低，除非是簡單電路，只用少數(shù)繼電器，那么可能就不太實用了。)(2)硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(3)可靠性高，抗干擾能力強(4)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少(5)編程

9、方法簡單(6)維修工作量少，維修方便(7)體積小，能耗低(8)與時俱變，能實現(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)具有以下鮮明的特點：I/O驅(qū)動能力強，易于 擴展，圖形化開發(fā)界面，價錢適中，抗干擾能力強，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3.1 電機及元件選擇本課程設(shè)計采用的電動機是四臺380V的三相籠式電動機。在主電路中電路保護裝 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控制四個交 流接觸器的電磁線圈電路的通斷，實現(xiàn)對四個電動機通斷控制。四個電動機電路都串聯(lián) 了熱繼電器對其進行保護，同時也是故障點。3.2 電路

10、設(shè)計3.2.1 主電路設(shè)計依靠 PLC 的輸出 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3 所接的 KM1、KM2、KM3、KM4 控制電 機M1、M2、M3、M4的運轉(zhuǎn)。電機圖如下：QS1圖3 1主電路3.2.2 PLC I/O接線圖設(shè)計皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)PLC I/O接線如圖所示:道信有口 1投。.口0. L0. 20. 30Z0._50. 60.，2M1. 0L 11, 21. 31. 4L 5XT xL通信親口。CFE224DC24V.包亙袈口手式自動逐新關(guān)目就后動，手動Ml手前M4電.機控在開關(guān)機故追授近M2亮伯港技鑰M3里機敏闔耕5圖3 2 I/O接線圖本設(shè)計用了刀開關(guān)、斷路器、熔

11、斷器、熱繼電器按鈕、S7-200等電氣元件。4.1 程序組成部分皮帶運輸機PLC電氣控制系統(tǒng)的程序主要分為以下幾個部分：主程序、公用子程序、 自動子程序、手動子程序、M1電機故障子程序、M2電機故障子程序、M3電機故障子程 序、M4電機故障子程序。4.2 主程序設(shè)計控制系統(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：M做障子程序'II ' I_I ' I_I ' IMG.3r )M2.0r 口) 4M3.0K R) 3M6.2)M2.0R )4 M6.210.5T10.6T10.7T11.0TM6.

12、0T10.6MB. 3ME. 411.3M6.0，E )MLI.1U R)911.3 MB. 4M6,311.3MB. 4，中)M2.0T R)4M3.0T R)3M4.U號R)2QU. U自動子程序 EMM6.0T，T，f p|(r)手動子程序ENMB. 2M3,0T 丁 p I(;)| M咕口障子程序ENMB. 3M4,0T E p I( £)| M二地障子程序ENMB. 4M5.0M2.0M1故障子程序EN圖4 1主程序公用子程序主要是：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：M0.0Y 1)M0.1rM2.0rM3.0 rM4.0Y?)

13、M5.0Y ;)T3712圖4 2公用子程序控制系統(tǒng)進入手動模式執(zhí)行的程序。程序圖如下:4.4手動子程序設(shè)計圖4 3手動子程序控制系統(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)啟動按下I0.1 接通KM4起動M4 5s 后T37動作一進入狀態(tài)M0.1置位Q0.3,起動定時器T38 接通KM3 一起動M3 5s后T38動作一進入狀態(tài)M0.2啟動 定時器T39 ,置位Q0.2 接通KM2 一起 動M2 5s后T2動作一進入狀態(tài) M0.3置位Y3 接通KM1 一起動M1 起動M4。至此，M1M4按控制要求全 部起動起來，進入正常運行狀態(tài)。(2)系統(tǒng)正常停止應(yīng)先停止第一臺皮帶機(M

14、1電機)，待 料運送完畢后(經(jīng)過5S延時)，再依次停 止其它皮帶機。TON動子程序TUN1 口口出序M0.0()Q0.0MU.3 T39 MCTIE，M0.4M0.4I0,2H H F-HM0.7TIE，M1.0T ITTIEM0.6TON100 msTIE)TONMl電機制動M2電機制動M3電機制動M4電機制動4.6 M1電機故障子程序設(shè)計控制系統(tǒng)M1故障子程序主要是控制自動模式下，M1電機故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下I0.5- 進入狀態(tài)M2.0 啟動定時器T43,復(fù)位 Q0.1斷開KM1一停止 M15s后T43動 作一進入狀態(tài)M2.1啟動定時器T44 ,復(fù)位 Q0.2斷開K

15、M2 一停止M2 5s后T44動 作一進入狀態(tài)M2.3 啟動定時器T45，復(fù)位 Q0.3 斷開KM3 一停止M3 5s后T45動 作一進入狀態(tài)S34 一復(fù)位Q0.4斷開KM4 一停止M4。等待下次操作。至此,M1M4 按控制要求全部實現(xiàn)停車。4.7 M2電機故障子程序設(shè)計控制系統(tǒng)M21故障子程序主要是控制自動模式下，M2電機故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下10.6-進入狀態(tài)M3.0 -啟動定時器T46,復(fù)位 Q0.1、Q0.2斷開KM1、KM2一停止M1、M2-5s后T46動作一進入狀態(tài) M3.1啟 動定時器T47 ,復(fù)位Q0.3斷開KM3 一停止M3 5s后T47動作一進入狀態(tài)M

16、3.2 復(fù)位Q0.4 斷開KM4 一停止M4 .等待下次操作。至此,M1M4按控制要求全部實現(xiàn) 停車。圖4 6 M2故障子程序4.8 M3電機故障子程序設(shè)計控制系統(tǒng)M3故障子程序主要是控制自動模式下，M3電機故障的處理。程序故障控制：在自動模式下，按下10.7-進入狀態(tài)M4.0 -啟動定時器T48,復(fù)位Q0.1、Q0.2、Q0.3斷開 KM1、KM2、KM3T停止 M1、M2、M3-5s 后 T46 動作一 進入狀態(tài)M4.1復(fù)位Q0.4斷開KM4 一停止M4。等待下次操作。至此，M1M4按控制要求全部實現(xiàn)停車。圖4 7 M3故障子程序4.9 M4電機故障子程序設(shè)計控制系統(tǒng)M4故障子程序主要是控

17、制自動模式下，M4電機故障的處理.程序故障控制：在自動模式下，按下10.8-進入狀態(tài)M5.0 -啟動定時器T49,復(fù)位 Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4斷開 KM1、KM2、KM3、KM4T停止 M1、M2、M3、M4。 等待下次操作。至此,M1M4按控制要求全部實現(xiàn)停車。第5章程序的調(diào)試在程序設(shè)計完成了之后，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（11.0），并且按下SB5（10.1）啟動按鈕， 進入自動模式，M4馬上啟動每隔5s其他電機依次啟動，同樣按下SB6（10.2）停止按 鈕，M1馬上停

18、止每隔5s其他電機依次停止。SA打下來，進入自動模式，依次按I0.1、 I0.2、I0.3、I0.4分別啟動和停止相應(yīng)的電機。例如按下SB1第一臺電機開始運行，松 開SB1第一臺電機停止下來，其他的類似。最后還有一個模擬故障點，進行程序調(diào)試。 按下SB5啟動所有的電機后，依次分別按下故障點I0.5、I0.6、I0.7、I1.0?？词欠裣?應(yīng)的故障點和故障點之前的所有電機都停下來，同時這個故障點之后的電機每隔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)于運輸機的基本原

19、理與設(shè)計理念， 要設(shè)計一個實物總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與 仿真時完全一樣，因為，再實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，在實際中因為軟件本身的特性而能夠成功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮 兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。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)該自己動手實際操作才會有深刻理解。在本次設(shè)計中對我們進行綜合訓(xùn)練，著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工程制圖的能 力、計算機運用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達的能力。同時， 讓我們回顧已學(xué)過PLC的知識，并對知識重新組合、

20、靈活運用。使我們能夠通過對PLC 應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻；也為我們今后從事工業(yè)自動化及自動線方面的設(shè)計工作提供 了寶貴的經(jīng)驗。成功地實現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計任務(wù)書上提出的所有 控制、保護和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能 先進、操作靈活方便。通過順序功能圖的循環(huán)，重點解決了連續(xù)工作方式的順序功能圖 的設(shè)計過程中遇到的各種復(fù)雜問題。在這次設(shè)計當(dāng)中，得到了賴?yán)蠋煹南ば闹笇?dǎo)，使我從對課題的茫然無知到課題的順 利完成，課題的每一步的進展都凝聚著賴?yán)蠋煹男难Ｒ虼颂卦诖讼蛸嚴(yán)蠋熤乱哉\摯的 謝意。10.3 10.7QO.OQ0,1Q0,3M6,0Q0,2T)10.4 11.0QO.OQ0,1Q0,2M6,0Q0,3公共子程序SM0.1T II0.0T /MO.OT ；)M0.1 r pM2.0Y ：)M3.01TIE" M0.1T3