PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目：PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)姓名：所在系部：班級(jí)名稱：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：2013年2月25日目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 II第1章PLC概述 11.1PLC的發(fā)展11.2PLC的定義11.3PLC的特點(diǎn)121.3.2應(yīng)用靈活、使用方便221.4PLC組成31.5PLC的工作原理41.6PLC的分類55551.7PLC的主要技術(shù)指標(biāo)51.8PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及原則 61.8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 61.8.2在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)．應(yīng)遵循以下基本原則 7第2章皮帶傳輸機(jī)集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程 81.1皮帶傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 81.2皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求 91.3皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定 9第3章控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 113.1PLC選型 11113.1.2PLC型號(hào)確定 113.2I/O點(diǎn)分配 133.3PLC外圍硬件電路的設(shè)計(jì)與硬件電路圖 133.3.1PLC外圍硬件電路圖 133.3.2硬件電路主電路圖及說(shuō)明 1415第4章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 163.1軟件設(shè)計(jì)思路 16程序流程圖與梯形圖及說(shuō)明 16第5章抗干擾的設(shè)計(jì) 19194.2綜合抗干擾設(shè)計(jì)19第5章系統(tǒng)調(diào)試20總結(jié)21致謝22參考文獻(xiàn) 23摘要隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被控制參數(shù)。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度、高速度的控制要求，而使用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式溫度測(cè)試儀表，因其性能好、體積小、耗能低、抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來(lái)越廣的應(yīng)用。針對(duì)中小型皮帶運(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)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，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞:皮帶運(yùn)輸機(jī)；PLC；集中控制第1章PLC概述PLC的發(fā)展1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC），研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制（ProgrammableLogicController,簡(jiǎn)稱PLC），在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意效果，可編程控制器由此誕生。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，只具有邏輯運(yùn)算功能。20世紀(jì)70年代中期，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，是其具有自我診斷功能，可靠性、性價(jià)比有很大突破。到20世紀(jì)80年代，可編程控制器采用微處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器或是單片機(jī)作為其核心，處理速度大大提高，功能更強(qiáng)體積又小。90年代末，PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，各種智能模塊不斷開發(fā)出來(lái)，使其不斷擴(kuò)展著它在各類工業(yè)控制過程中的作用。1.2PLC的定義PLC自問世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“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)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程控制器，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。可編程控制器及基有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充基其功能的原則設(shè)計(jì)的?！笨傊删幊炭刂破魇且慌_(tái)專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來(lái)的一種新型的控制裝置。在具體的國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對(duì)某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來(lái)進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。1.3PLC的特點(diǎn)PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的特點(diǎn)。1.3.1高可靠性PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個(gè)方面：（1）在硬件方面由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對(duì)選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡(jiǎn)化安裝，因此PLC具有很強(qiáng)硬的抗振動(dòng)沖擊性能；無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成大量的開關(guān)動(dòng)作，就不會(huì)出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC內(nèi)部電路能有效的進(jìn)行隔離；PLC模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時(shí)間。（2）在軟件方面PLC的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU、電池、I/O口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后電池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。1.3.2應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的PLC設(shè)計(jì)，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來(lái)選擇自己所需要的PLC模塊并進(jìn)行資源配置和PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計(jì)PLC的硬件配置和I/O的外部接線即可。1.3.3控制過程的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單PLC的編程語(yǔ)言采用繼電器控制電路的梯形圖語(yǔ)言，清晰直觀。雖然PLC 是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只在用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)和電器控制方面的知識(shí)即可。1.4PLC組成（1）中央處理器PLC的CPU與通用微機(jī)的CPU一樣，它是PLC的核心部分，相當(dāng)于PLC的“大腦”。它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）、通信端口等單元相連。通過制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項(xiàng)任務(wù)。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器、檢驗(yàn)用戶程序、從存儲(chǔ)器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進(jìn)行PLC內(nèi)部故障的診斷等。（2）存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，我們把存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存入軟件的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。用戶程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用以存放PLC運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因?yàn)檫\(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。（3）輸入/輸出單元輸入/輸出單元是PLC與外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供的開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備的。（4）電源部分不同型號(hào)的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。（5）編程器幾乎每個(gè)PLC廠家都有自己的編程器，用戶通過編程器來(lái)編寫控制程序，并通過編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測(cè)程序的運(yùn)行情況。在出現(xiàn)故障時(shí)，通過編程器可能很方便的找出錯(cuò)誤。（6）特殊功能單元主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、中斷輸入模塊和PID調(diào)解模塊等。隨著PLC的進(jìn)一步發(fā)展，特殊功能單元的應(yīng)用也越來(lái)越多。1.5PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。1.6PLC的分類1.6.1小型PLC連接開關(guān)量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下的PLC稱為小型PLC。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。1.6.2中型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128-512點(diǎn)之間的 PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)在功能外，還具有強(qiáng)在的網(wǎng)絡(luò)通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。1.6.3大型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強(qiáng)大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。1.7PLC的主要技術(shù)指標(biāo)（1）存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成的。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能編寫程序的長(zhǎng)度。一般中小型PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。（2）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制要求所得到的對(duì)應(yīng)于PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說(shuō)明需要控制的器件和設(shè)備就越多。（3）掃描時(shí)間掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。（4）指令種類和數(shù)量指令的種類和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。（5）內(nèi)部寄存的種類和數(shù)量?jī)?nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。它們主要用來(lái)完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。種類和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。（6）擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否能具有I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展、功能擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。（7）智能模塊的種類和數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能模塊。智能模塊種類和數(shù)量越多，說(shuō)明PLC功能越強(qiáng)大。1.8PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及原則1.8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

（1）選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。

（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。

（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表(即程序清單)或控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。

（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。

（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說(shuō)明書、電器固件及電器元件明細(xì)表等。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)．應(yīng)遵循以下基本原則（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。第2章皮帶傳輸機(jī)集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程皮帶運(yùn)輸機(jī)由皮帶、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。組成結(jié)構(gòu)的示意圖如圖2-1所示：321皮帶；2-托棍；3-傳動(dòng)輪圖2-1皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成圖原材料運(yùn)輸機(jī)輸送示意圖如圖2-2所示：圖2-2原材料皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送示意圖1.2皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求（1）啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)最后一臺(tái)皮帶機(jī)，然后每隔15S，依次從后向前啟動(dòng)各臺(tái)皮帶機(jī)。（2）停車時(shí)首先停止最前面一臺(tái)皮帶機(jī)，待料運(yùn)送完畢后，每隔30S依次從前向后停止各臺(tái)皮帶機(jī)。（3）當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)和前面的皮帶機(jī)立即停止，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待料運(yùn)送完后停止。例如，電機(jī)M2發(fā)生故障，M1、M2立即停止，經(jīng)過30S延時(shí)后M3停止，再過30S，M4停止。1.3皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定皮帶運(yùn)輸機(jī)控制可采用PLC控制與傳統(tǒng)采用繼電器控制兩種控制方法，兩種控制方法的比較如下：（1）方式：繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。（2）速度：繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。（3）控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。通過對(duì)兩種控制方式的比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)化；而采用繼電器控制方式，這種控制方式還停留在人工操作，效果也就不是很明顯。為此采用PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)是一個(gè)很好的選擇。而PLC控制方式又分集中控制和分散控制兩塊。集中控制就是一臺(tái)多個(gè)I/O點(diǎn)PLC控制多臺(tái)設(shè)備，實(shí)行的是一對(duì)多的控制方式；分散控制是多臺(tái)PLC，而每臺(tái)的PLC的I/O點(diǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較少，實(shí)現(xiàn)的是多對(duì)多的控制方式。兩者的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表2-1所示:表2-1方案比較方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)集中控制控制集中、緊湊、易于安裝、占地少、費(fèi)用少。一旦故障影響全裝置、運(yùn)行時(shí)難于維護(hù)。分散控制控制分散、互不影響、便于維護(hù)。占地較大、費(fèi)用略高。考慮到控制成本，占地等綜合因數(shù)還是采用PLC集中控制方式較為合理。結(jié)合PLC控制與集中控制，本篇論文對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)就采用PLC集中控制方案。第3章控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)3.1PLC選型（1）輸入信號(hào)如表3-1所示：表3-1輸入點(diǎn)信號(hào)類型所需輸入端個(gè)數(shù)啟動(dòng)開關(guān)需要1個(gè)輸入端停車開關(guān)需要1個(gè)輸入端故障開關(guān)需要4個(gè)輸入端以上共需6個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充，留有15%的備用點(diǎn)，共需7個(gè)輸入點(diǎn)。（2）輸出信號(hào)如表3-2所示表3-2輸入點(diǎn)信號(hào)類型所需輸出端個(gè)數(shù)電動(dòng)機(jī)需要4個(gè)輸出端報(bào)警燈需要1個(gè)輸出端停車需要1個(gè)輸出端故障需要4個(gè)輸出端以上共需10個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充，留有15%的備用點(diǎn)，共需要12個(gè)輸出點(diǎn)。3.1.2PLC型號(hào)確定根據(jù)信號(hào)類型的確定，可以知道一共需要7個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)輸出點(diǎn)，所以我們選用日本OMRON公司CPM2A系列30點(diǎn)I/O（輸入為18點(diǎn)輸出為12點(diǎn)）的可編程控制器。如圖3-1所示：圖OMRON歐姆龍PLCCPM2A-30CDR-A它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）同步控制CPM2A/2C的高速計(jì)數(shù)功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來(lái)，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個(gè)特定的輸出脈沖。

（2）高速處理高速處理包括50ms的快速響應(yīng)輸入，更短的掃描周期（0.64ms/LD）和1ms的定時(shí)器，高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，以包裝機(jī)械為例，這可以顯著縮短檢測(cè)標(biāo)簽記號(hào)和檢測(cè)產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔。

（3）高速計(jì)數(shù)器CPM2A/2C支持單軸高速計(jì)數(shù)20kHz單相或5kHz雙相，線形計(jì)數(shù)方式（加/減）從-8388608到388607四軸高速計(jì)算（中斷計(jì)數(shù)方式）2kHz單相加或減從0000到FFFF

（4）脈沖輸出位置控制CPM2A/2C支持4種脈沖方式2點(diǎn)：10-10kHz脈沖輸出1點(diǎn)：10-10kHz(加/減速定位)脈沖輸出2點(diǎn)：PWM輸出0.1-999.9Hz0-100%1點(diǎn)：同步控制功能

（5）RS232端口

CPM2A/2C提供一個(gè)內(nèi)置的RS232C端口能方便地連接可編程終端，確認(rèn)操作環(huán)境和調(diào)試時(shí)能實(shí)現(xiàn)可視化。(6)價(jià)格低廉在價(jià)格方面PLC也是比較便宜的，因?yàn)?個(gè)PLC就可以控制整個(gè)控制系統(tǒng)。3.2I/O點(diǎn)分配一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)，輸出點(diǎn)與輸出控制一一對(duì)應(yīng)。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)，各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)。I/O分配表如表3-3所示。表3-3I/0分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)信號(hào)類型輸入點(diǎn)信號(hào)類型輸出點(diǎn)啟動(dòng)按扭SB100000電機(jī)M401000停車按扭SB200001電機(jī)M301001故障按扭SB300002電機(jī)M201002故障按扭SB400003電機(jī)M101003故障按扭SB500004報(bào)警燈01004故障按扭SB600005停車01005故障101006故障201007故障301008故障4010093.3PLC外圍硬件電路的設(shè)計(jì)與硬件電路圖3.3.1PLC外圍硬件電路圖SB1為啟動(dòng)按扭（00000）。SB2為停止按扭（00001）。SB3-SB6為四臺(tái)電機(jī)所對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)（電機(jī)正常時(shí)為常開信號(hào)，有故障信號(hào)時(shí)為常閉信號(hào)）。經(jīng)SB3-SB6（00002-00005）輸入PLC處理。01004為故障報(bào)警輸出。當(dāng)任何一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障，HA便開始報(bào)警。電機(jī)的故障信號(hào)（過流、斷相、短路、過載）可由熱繼電器，交流接觸器來(lái)檢測(cè)。PLC外圍硬件電路圖如圖3-2所示圖3.2PLC與外設(shè)之間的接線圖3.3.2硬件電路主電路圖及說(shuō)明在圖3-3所示中，通過QF1的閉合，電流經(jīng)過接觸器的線圈，使主電路吸合，使四臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，控制皮帶機(jī)運(yùn)作。線圈KM1控制電機(jī)M1、線圈KM2控制電機(jī)M2、線圈KM3控制M3、線圈KM4控制M4。在主電路中，如果某一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障，都可由對(duì)應(yīng)的低壓電器來(lái)切斷電路，進(jìn)行保護(hù)。刀開關(guān)QF起電源隔離作用。熔斷器FU作為電路后備短路保護(hù)。熱繼電器FR具有對(duì)電機(jī)過載保護(hù)作用，與電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限特性配。圖4主電路圖3.4硬件電路的接線要求在硬件電路圖的基礎(chǔ)上（如圖3、圖4），對(duì)一些相關(guān)的控制接線做一些要求：（1）采用“遠(yuǎn)程集中”控制，完全由PLC按照工藝要求來(lái)啟動(dòng)生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備。（2）電動(dòng)機(jī)容量小于10KW或其容量不超過電源變壓器容量15%~20%，可實(shí)行直接啟動(dòng)（3）交流接觸器的容量根據(jù)電機(jī)功率來(lái)選取，所有接觸器線圈電壓均為AC220V。（4）所有電機(jī)都配有相應(yīng)的低壓電器保護(hù)；具有短路、過載、過電流、斷相等保護(hù)功能。（5）電控系統(tǒng)采用三相四線制供電系統(tǒng)。（6）PLC的故障輸出端直接接到AC220V報(bào)警器。第4章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要，同時(shí)考慮到各設(shè)備的安全性、故障保護(hù)與報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)顯示的要求，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備協(xié)調(diào)工作功能，用梯形圖語(yǔ)言編制整個(gè)控制程序。在考慮皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，每臺(tái)皮帶機(jī)運(yùn)行相隔的時(shí)間用定時(shí)器控制。在集控方式下，系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過定時(shí)器控制，依次啟動(dòng)各臺(tái)電機(jī)。3.2程序流程圖與梯形圖及說(shuō)明圖5流程圖首先PLC上電初始化，然后按下啟動(dòng)按扭(00000)，M4電機(jī)先啟動(dòng)，然后每隔15S啟動(dòng)M3、M2、M1電機(jī)。當(dāng)需要電機(jī)停止工作時(shí)，只需要按下按扭（00001），第一臺(tái)電機(jī)立即停止工作，以免繼續(xù)送料，接著通過每隔30S停止M2、M3、M4電機(jī)。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，按下故障按扭（每臺(tái)電機(jī)都有個(gè)故障按扭），這臺(tái)電機(jī)以及此電機(jī)之前的電機(jī)馬上停止工作，在通過30S定時(shí)器停止后面的電機(jī)。系統(tǒng)動(dòng)作過程的流程圖如圖5所示。根據(jù)控制要求及流程圖，做出梯形圖,如圖6所示，在程序中，01000、01001、01002、01003控制電機(jī)M4、M3、M2、M1；01004作為故障報(bào)警燈,01006、01007、01008、01009故障輸出，01005為停車輸出。每個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間用定時(shí)器控制。當(dāng)按下啟動(dòng)按扭00000時(shí)，使線圈KM4的通電，使KM4主電路通電，接觸器閉合，電機(jī)M4啟動(dòng)，然后每隔15S（由定時(shí)器TIM000、TIM001、TIM002控制）KM3、KM2、KM1線圈通電，主電路閉合，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)開始工作。接下來(lái)是停車過程，按下停車按扭（00001），使M1電機(jī)停止，然后每隔30S按M2、M3、M4順序停止。通過低壓電器的保護(hù)（短路、過載，過電流等）切斷電路，保證安全。在出現(xiàn)故障時(shí)是用手動(dòng)來(lái)控制的。當(dāng)M2電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可按下00004按扭，M2與M1電機(jī)立即停止，然后通過T004的定時(shí)30S，切斷M3；通過T003定時(shí)30S，切斷M4。圖6梯形圖程序第5章抗干擾的設(shè)計(jì)在選擇設(shè)備時(shí)，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標(biāo)，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績(jī)。在選擇國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國(guó)是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國(guó)電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對(duì)系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國(guó)外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行，這就要在采用國(guó)外產(chǎn)品時(shí)，按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）合理選擇。4.2綜合抗干擾設(shè)計(jì)主要考慮來(lái)自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對(duì)PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對(duì)外引線進(jìn)行隔離、濾波，特別是原理動(dòng)力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。第5章系統(tǒng)調(diào)試用CX-P編程的基本操作有：建立一個(gè)新工程，創(chuàng)建一個(gè)程序，編譯程序，將PC機(jī)上的程序傳送到PLC，將PLC中的程序