plc用于皮帶運輸機的集中控制畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)成果</b></p><p><b>　?。?009屆）</b></p><p>　　題 目 PLC用于皮帶運輸機的集中控制</p><p>　　設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院 信息工程學(xué)院

2、 </p><p>　　專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　班 級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2009年 5 月 18 日 </p><p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　引言:- 2

4、 -</b></p><p>　　1 皮帶傳輸機集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程- 5 -</p><p>　　1.1 皮帶傳輸機的結(jié)構(gòu)- 5 -</p><p>　　1.2 皮帶運輸機的電氣控制要求- 5 -</p><p>　　1.3 皮帶運輸機的總體方案確定- 6 -</p><p>　　

5、2 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計- 7 -</p><p>　　2.1 PLC選型及I/O表的分配- 7 -</p><p>　　2.2 PLC外圍硬件電路的設(shè)計與硬件電路圖- 8 -</p><p>　　2.2.1 PLC外圍硬件電路圖- 8 -</p><p>　　2.2.2 硬件電路主電路圖及說明- 9 -</p&g

6、t;<p>　　2.3 硬件電路的接線要求- 10 -</p><p>　　3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計- 10 -</p><p>　　3.1 軟件設(shè)計思路- 10 -</p><p>　　3.2 程序流程圖與梯形圖及說明- 10 -</p><p>　　4 抗干擾的設(shè)計- 13 -</p><

7、;p>　　4.1 設(shè)備選型- 13 -</p><p>　　4.2 綜合抗干擾設(shè)計- 13 -</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試- 13 -</p><p>　　總結(jié)與謝辭- 14 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 15 -</p><p>　　PLC用于皮帶運輸機的集中控制設(shè)計</p&g

8、t;<p>　　機電與汽車工程系 數(shù)控專業(yè) 潘建剛</p><p>　　引言： 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、化工、制藥、倉儲、電廠等方面對于皮帶輸送機有了許多高新的要求。皮帶輸送機俗稱帶式運輸機，是一種連續(xù)性的帶式運輸機械，也是一種通用的機械，它既可以運送散狀物料，也可以運輸件式成品物料。工作過程中噪音較小、結(jié)構(gòu)簡單，皮帶輸送機可用于水平或傾斜運輸。皮帶輸送機還

9、用于裝船機、卸船機、堆取料機等連續(xù)運輸移動的機械上。以前的皮帶輸送機的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用手工的操作方式，存在勞動強度大、能耗高、維護量大、可靠性能差等缺點。隨著工業(yè)大發(fā)展繼電器控制系統(tǒng)無法達(dá)到相應(yīng)的要求，且使用元件過多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶的要求，采用PLC控制皮帶輸送機是十分必要的。</p><p>　　采用可編程控制器（PLC）控制的優(yōu)勢有如下幾條：</p><p&

10、gt;　　可靠性能高，皮帶機的綜合保護裝置以PLC控制器為核心，系統(tǒng)具有高可靠性和強抗干擾等特點，對環(huán)境要求不高，適用于較為惡劣的工作場所。</p><p>　　配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，極強的處理能力，以及極大的輸入輸出I/O擴容量，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能夠方便靈活地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺單機，也可控制一條生產(chǎn)線，即可現(xiàn)場控制，也可遠(yuǎn)

11、程集中控制。</p><p>　　設(shè)備擴展性強，PLC具有很強的組網(wǎng)能力和擴展能力，今后可以很方便的添加新設(shè)備，如果與計算機PC控制相結(jié)合，則功能就更高了，它既可一通過MPI又可以通過BUS總線與其它PC系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設(shè)備需要更換一套控制設(shè)備的弊端，因此節(jié)省了大量的人力和財力。</p><p>　　維護方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換和維護都相當(dāng)?shù)姆奖憧旖荨?lt;/

12、p><p>　　1. 皮帶傳輸機集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程</p><p>　　1.1皮帶傳輸機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　皮帶運輸機由皮帶、機架、驅(qū)動滾筒、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1所示，原材料運輸機輸送示意圖如圖2所示。</p><p>　　3 2 1</p>

13、<p>　　皮帶；2-托棍；3-傳動輪</p><p>　　圖1皮帶運輸機的組成圖</p><p>　　圖2原材料皮帶運輸機的輸送示意圖</p><p>　　1.2 皮帶運輸機的電氣控制要求</p><p>　　1.2.1設(shè)計目的和技術(shù)要求：</p><p>　　1）啟動時先啟動最后一臺皮帶機，然后每隔

14、15S，依次從后向前啟動各臺皮帶機。</p><p>　　2）停車時首先停止最前面一臺皮帶機，待料運送完畢后，每隔30S依次從前向后停止各臺皮帶機。</p><p>　　3）當(dāng)某臺皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機和前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待料運送完后停止。例如，電機M2發(fā)生故障，M1、M2立即停止，經(jīng)過30S延時后M3停止，再過30S，M4停止。</p><

15、;p>　　1.3 皮帶運輸機的總體方案確定</p><p>　　皮帶運輸機控制可采用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：</p><p>　　1) 方式：繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏

16、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的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。 3) 控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。</

17、p><p>　　通過對兩種控制方式的比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實現(xiàn)皮帶運輸機的自動化；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控制皮帶運輸機是一個很好的選擇。</p><p>　　而PLC控制方式又分集中控制和分散控制兩塊。集中控制就是一臺多個I/O點PLC控制多臺設(shè)備，實行的是一對多的控制方式；分散控制是多臺PLC，而每臺的PLC的I

18、/O點相對來說就比較少，實現(xiàn)的是多對多的控制方式。</p><p>　　兩者的優(yōu)缺點比較如下表1：表1 方案比較</p><p>　　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。</p><p>　　結(jié)合PLC控制與集中控制，本篇論文對皮帶運輸機就采用PLC集中控制方案。</p><p>　　2. 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)

19、計</p><p>　　2.1 PLC選型及I/O表的分配</p><p><b>　　輸入信號:</b></p><p>　　啟動開關(guān) 需要1個輸入端</p><p>　　停車開關(guān) 需要1個輸入端</p><p>　　故障開關(guān) 需要4個輸入端</p>

20、<p>　　以上共需6個輸入信號點，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充，留有15%的備用點，共需7個輸入點。</p><p><b>　　輸出信號:</b></p><p>　　電動機 需要4個輸出端</p><p>　　報警燈 需要1個輸出端</p><p>　　停車

21、 需要1個輸出端</p><p>　　故障 需要4個輸出端</p><p>　　以上共需10個輸入信號點，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充，留有15%的備用點，共需要12個輸出點。所以我們選用日本OMRON公司CPM2A系列30點I/O（輸入為18點輸出為12點）可編程控制器，它具有以下幾個特點：</p><p>

22、<b>　　1) 同步控制 </b></p><p>　　CPM2A/2C的高速計數(shù)功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個特定的輸出脈沖。 2) 高速處理</p><p>　　高速處理包括50ms的快速響應(yīng)輸入，更短的掃描周期?。?.64ms/LD）和1ms的定時器，高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，以包裝機械為例，這可以顯著縮短檢

23、測標(biāo)簽記號和檢測產(chǎn)品之間的時間間隔。 3) 高速計數(shù)器</p><p>　　CPM2A/2C支持單軸高速計數(shù)20kHz單相或5kHz雙相，線形計數(shù)方式（加/減）從-8388608到388607四軸高速計算（中斷計數(shù)方式）2kHz 單相 加或減從0000到FFFF 4) 脈沖輸出位置控制 </p><p>　　CPM2A/2C 支持4種脈沖方式2點：10-10kHz脈沖輸出

24、1點：10-10kHz(加/減速定位)脈沖輸出2點：PWM輸出0.1-999.9Hz 0-100% 1點：同步控制功能 5) RS232端口 CPM2A/2C提供一個內(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)試時能實現(xiàn)可視化。 </p><p><b>　　6) 價格低廉</b></p><p>　　在價格方面PLC也是比較便宜的，

25、因為1個PLC就可以控制整個控制系統(tǒng)。</p><p>　　一般情況下輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制一一對應(yīng)。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號分配給每一個輸入信號和輸出信號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點，各報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點。I/O分配表如圖所示號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點，各報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點。I/O分配表如表2所示。</p>

26、<p>　　表2 I/0分配表</p><p>　　2.2 PLC外圍硬件電路的設(shè)計與硬件電路圖</p><p>　　2.2.1PLC外圍硬件電路圖</p><p>　　SB1為啟動按鈕（地址00000），SB2為停止按鈕（地址00001），SB3……SB6為四臺電機對應(yīng)的故障信號（電機正常時為常開，故障時為常閉），01004為故障報警輸出，當(dāng)任何

27、一臺電機發(fā)生故障時，HA便開始報警，電機故障信號由熱繼電器FR和空氣開關(guān)QF的輔助觸點串聯(lián)后輸出的</p><p><b>　　L N</b></p><p>　　SB1 HA</p><p>　　SB2 TA

28、 QF2</p><p>　　SB3 HL1</p><p>　　SB4 HL2 FU2</p><p>　　SB5

29、 HL3</p><p>　　SB6 HL4</p><p>　　KM1 FR1</p><p>　　KM2 FR2</p><p>　　DC COM KM3 FR3</p><p>

30、;　　-24VDC KM4 FR4</p><p><b>　　+24VDC</b></p><p><b>　　L2/N</b></p><p>　　COM L1</p><p>　　圖三 PLC與外設(shè)之間接線原理圖</p><

31、p>　　2.2.2硬件電路主電路圖及說明</p><p><b>　　V U W</b></p><p><b>　　QF0</b></p><p><b>　　FU0</b></p><p>　　QF1 QF2 QF3

32、 FU4</p><p>　　FU1 FU2 FU3 FU4</p><p>　　KM1 KM2 KM3 KM4</p><p>　　FR1 FR2 FR3

33、 FR4</p><p>　　M1 M2 M3 M4</p><p><b>　　圖4 主電路圖</b></p><p>　　電氣主回路主要由塑殼空氣開關(guān)QF1……QF5、熔斷器FU1……FU5、接觸器KM1……KM5及熱繼電器FR1……FR4組成。</p

34、><p><b>　　圖4 主電路圖</b></p><p>　　2.3 硬件電路的接線要求</p><p>　　在硬件電路圖的基礎(chǔ)上（如圖3、圖4），對一些相關(guān)的控制接線做一些要求：</p><p>　　1）采用“遠(yuǎn)程集中”控制，完全由PLC按照工藝要求來啟動生產(chǎn)線上各個設(shè)備。</p><p>　

35、　2）電動機容量小于10KW或其容量不超過電源變壓器容量15%~20%，可實行直接啟動</p><p>　　3）交流接觸器的容量根據(jù)電機功率來選取，所有接觸器線圈電壓均為AC220V。</p><p>　　4）所有電機都配有相應(yīng)的低壓電器保護；具有短路、過載、過電流、斷相等保護功能。</p><p>　　5）電控系統(tǒng)采用三相四線制供電系統(tǒng)。</p>&

36、lt;p>　　6）PLC的故障輸出端直接接到AC220V報警器。</p><p>　　3. 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p><b>　　3.1軟件設(shè)計思路</b></p><p>　　根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要，同時考慮到各設(shè)備的安全性、故障保護與報警運行狀態(tài)顯示的要求，以及實現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備協(xié)調(diào)工作功能，用梯形圖語言編制整個控制程序

37、。在考慮皮帶機發(fā)生故障時，每臺皮帶機運行相隔的時間用定時器控制。在集控方式下，系統(tǒng)啟動后，通過定時器控制，依次啟動各臺電機。</p><p>　　3.2程序流程圖與梯形圖及說明</p><p>　　首先PLC上電初始化，然后按下啟動按扭(00000)，M4電機先啟動，然后每隔15S啟動M3、M2、M1電機。當(dāng)需要電機停止工作時，只需要按下按扭（00001），第一臺電機立即停止工作，以免繼續(xù)

38、送料，接著通過每隔30S停止M2、M3、M4電機。當(dāng)電機出現(xiàn)故障時，按下故障按扭（每臺電機都有個故障按扭），這臺電機以及此電機之前的電機馬上停止工作，在通過30S定時器停止后面的電機。為了分析問題方便，根據(jù)控制要求做出系統(tǒng)動作過程的流程圖如圖5所示：</p><p><b>　　圖5流程圖</b></p><p>　　根據(jù)控制要求及流程圖，做出梯形圖,如圖6所示，在程

39、序中， 01000、01001、01002、01003控制電機M4、M3、M2、M1；01004作為故障報警燈,01006、01007、01008、01009故障輸出，01005為停車輸出。每個電動機啟動的時間用定時器控制。當(dāng)按下啟動按扭00000時，使線圈KM4的通電，使KM4主電路通電，接觸器閉合，電機M4啟動，然后每隔15S（由定時器TIM000、TIM001、TIM002控制）KM3、KM2、KM1線圈通電，主電路閉合，相應(yīng)的電

40、動機開始工作。接下來是停車過程，按下停車按扭（00001），使M1電機停止，然后每隔30S按M2、M3、M4順序停止。通過低壓電器的保護（短路、過載，過電流等）切斷電路，保證安全。在出現(xiàn)故障時是用手動來控制的。當(dāng)M2電機發(fā)生故障時，可按下00004按扭，M2與M1電機立即停止，然后通過T004的定時30S，切斷M3；通過T003定時30S，切斷M4。</p><p>　　00000

41、20000</p><p><b>　　A</b></p><p>　　20000 T002 01005 01009 01003（M1）</p><p><b>　　20000</b></p><p>　　01005

42、01003</p><p>　　20000 T003 01006 01000（M4） </p><p>　　01000 01009</p><p>　　01000 00001

43、 01005</p><p><b>　　01005</b></p><p><b>　　01001</b></p><p>　　00002 01006</p><p><b>　　01002</b></p><p>　

44、　00003 01007</p><p>　　20000 T004 01007 T000 01001（M3） 00004 01008</p><p>　　01001 00005 01009</p><p>　　01

45、006 01004</p><p>　　20000 T005 01008 T001 01002（M2）</p><p><b>　　01007 </b></p><p><b>　　01002</b></p><p><b>　　01008</b&g

46、t;</p><p><b>　　01009</b></p><p><b>　　圖6梯形圖程序</b></p><p><b>　　4. 抗干擾的設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1設(shè)備選型</b></p><p>　

47、　在選擇設(shè)備時，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、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實績。 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國是采用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)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點電位漂移大，地電位變

48、化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）合理選擇。 </p><p>　　4.2 綜合抗干擾設(shè)計 </p><p>　　主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進(jìn)

49、行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計接地點和接地裝置，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。</p><p><b>　　5. 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　用CX-P編程的基本操作有：建立一個新工程，創(chuàng)建一個程序，編譯程序，將PC機上的程序傳送到PLC，將PLC中的程序傳送到PC機，

50、將PC機中的程序與PLC中的程序進(jìn)行比較，在執(zhí)行PLC程序時進(jìn)行監(jiān)視，在進(jìn)行在線編程等。</p><p>　　在按下啟動按鈕00000,最后一臺皮帶機M4(01000)開始起動,在通過定時15S后,依次起動M3、M2、M1皮帶運輸機。停車時應(yīng)先停止最前面的皮帶機M1(01003),停車按鈕為00001,按下此按鈕通過線圈01005對常閉觸點的控制,將01003電機停止,在通過程序的控制依次使M2、M3、M4皮帶機

51、停止,這就是在正常情況的啟動與停止控制。在有故障的情況下,按下對應(yīng)的皮帶機的故障按鈕就能使電機停止并及時報警,于此同時定時器開始定時,一段時間后全部的電機停止工作。另外還將四個故障按鈕并聯(lián)起來,一起接在一個報警器上，有故障能及時報警,能使有關(guān)人員注意。</p><p><b>　　總結(jié)與謝辭</b></p><p>　　時光如水，歲月如歌。三年的大學(xué)生活，我想應(yīng)該是每

52、個人心中最美好的一段時光吧！從陌生到熟悉的轉(zhuǎn)變是對我們生活履歷的一種見證。</p><p>　　面對畢業(yè),在我們心中最深的意識是畢業(yè)設(shè)計的制作與完成。從選定題目、選擇元器件、實物的制作、論文的完成,過程是辛苦的，但成果是令人欣慰的。不論是之前的實驗還是實習(xí),自己都沒有一個人去完成一件作品,在這將近半年的時間里,通過自己的不懈努力終于在這一刻完成了我的設(shè)計.</p><p>　　回想剛踏入校

53、門時自己什么都不懂，仍然像以前高中一樣的態(tài)度對待著生活。但現(xiàn)實總是殘酷的，大學(xué)不容我這樣，一切都證明我的方式不適合在這個圈里生存。我失落過，我迷惘過，但我沒放棄，在失敗面前我并沒退縮，我懂得什么是知難而進(jìn)，在老師的指導(dǎo)與同學(xué)的幫助中。我找回了自我認(rèn)清了方向，也有了明確的目標(biāo)，那樣我就有了朝著目標(biāo)奮斗的動力。從而我在這3年里認(rèn)真學(xué)習(xí)多次獲得獎學(xué)金。而且我知道這樣還是不夠的，現(xiàn)在的社會競爭是那樣的激烈適者生存，于是我在課余的時間加強自我的動

54、手能力，參加社會實踐活動。這樣我在這段時間里學(xué)到了許多寶貴的道理，那是我一生受用的。</p><p>　　現(xiàn)在經(jīng)過了做簡歷，走招聘會，初試，復(fù)試，讓人有太多的無奈與等待。但最后我還是找到了一個適合自己的工作。我很開心自己的努力并沒白費，付出讓我得到了回報。當(dāng)然現(xiàn)在的生活又不同與學(xué)校，但不管有多苦多累我都有信心去把它做好。</p><p>　　衷心感謝我的指導(dǎo)老師**老師。</p>

55、;<p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，得到了*老師的悉心指導(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(jìn)展都凝聚著熊老師的心血。因此特在此向趙云老師致以誠摯的謝意。</p><p>　　感謝***老師等以及其他各位老師的幫助和支持。各位老師不僅教給我專業(yè)知識，也教給我許多課外知識，這些知識將對我今后踏入社會工作起到了很重要的作用。同時我也從各位老師那里學(xué)到了許多做人的原則，這些將有益于我的

56、終身。在這里，我衷心的感謝各位老師，同時也對本文做出認(rèn)真審閱的老師們給以深深的敬意！并祝他們身體健康，工作順利！</p><p>　　最后，感謝所有關(guān)心我、支持我、幫助過我的同學(xué)和朋友，有你們的陪伴是我一生的幸福！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳新華主編.電工技術(shù)與可編程序控制器實踐.北京：機械工業(yè)

57、出版社，2002</p><p>　　[2] 許世徐 可編程控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) 中國科技大學(xué)出版社</p><p>　　[3] 宮淑貞 可編程控制器原理及應(yīng)用 人民郵電出版社</p><p>　　[4] 王仁祥 常用低壓電器原理及其控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社</p><p>