智能火災報警系統(tǒng),畢業(yè)論文..

1、Shandong Xiehe University本科畢業(yè)論文基于plc的物料運送控制系統(tǒng)的設計 題 目學 院：機電工程學院專業(yè):班 級：姓 名：學 號：指導老師：完成時間:2015年4月i目錄摘要隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，各行各業(yè)對生產(chǎn)運輸效率提出了越來越高的要求。各 個企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，采用了機械化流水線作業(yè)的生產(chǎn)運輸方 式。企業(yè)中原有的人力體力勞動需要被自動化設備替代。 在各種生產(chǎn)運輸企業(yè)中， 物料運送控制系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)。尤其在惡劣通用的環(huán)境以及特殊的條件要 求下，自動化的設備運輸顯得尤為重要，自動化生產(chǎn)運輸具有簡單高效、 操作精 準、抗干擾能力強等優(yōu)點。隨著電力電子技術(shù)以

2、及控制技術(shù)的發(fā)展， 交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機拖動領(lǐng)域 得到了廣泛應用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡單可靠， 操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長且功能強大、容易使用、可靠性高， 常常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟 件開發(fā)平臺工具，可實現(xiàn)顯示電機轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)遠程調(diào)速控制，在PC機上可開發(fā)友好人機界面，通過PLC可以對自動化設備進行“智能”控制。在此，本次設 計就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來 主要功能實現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。關(guān)鍵詞：物料運送控制系統(tǒng)；可編程控制器；變頻器調(diào)速IIAbstractABSTR

3、ACTWith the rapid development of economy, all walks of life put forward higher requireme nts on the product ion of tran sportati on efficie ncy. In dividual en terprises in order to improve the product ion efficie ncy and the market competitive power, adopts the mecha ni zedproduct ion line the prod

4、ucti on mode of tran sport. En terprise origi nal human manual labor needs to be automated equipment replacement. Enterprise original human manual labor needs to be automated equipment replacement. In various producti on and tran sportati on en terprises, material han dli ng con trol system is a ver

5、y importa nt li nk. Especially in the harsh en vir onment particularly important,automation of production transportation has the advantages of simple operation, high precision, strong anti-interference ability etc.With the developme nt of power electr onic tech no logy and con trol tech no logy, AC

6、variable freque ncy speed regulati on is widely used in the field of in dustrial motor; programmable con troller PLC as the model to replace the relay control device, is simple and reliable, operation is convenient, universal and flexible, small volume, long service life and powerful, easy to use, h

7、igh reliability, is often used for control of field data acquisition and equipment; configuration software tech no logy as the user tool software developme nt platform customizati on fun cti on, can display the motor speed, can realize remote speedc on trol, can develop the frie ndly man-machi ne in

8、 terface on the PC, through the PLC can besmart control of automati on equipme nt. Here, the desig n is based on the freque ncy con trol system of PLC. The most widely used PLC and together the main fun cti on of the realizati on of the variable freque ncy speed regulati onKey words: material han dl

9、i ng con trol system ;PLC;AC variable freque ncyspeed regulati oniii目錄目錄1. 引言11.1本課題研究的內(nèi)容及意義 11.2物料運送的起源和發(fā)展21.3系統(tǒng)設計的總體思路22. 對PLG 變頻器、電機的選型 22.1 PLC的了解和選型32.1.1 PLC 的組成32.1.2 PLC 工作原理 32.1.3 PLC 的選擇52.2 變頻器的了解和選擇72.2.1變頻器的組成72.2.2變頻器的調(diào)速原理 82.2.3變頻器的選擇82.3電機的選擇92.4檢測元件選型102.4.1傳感器量程的選擇 102.4.2傳感器精度等級的

10、選擇102.4.3傳感器環(huán)境適應性選擇112.5低壓電器選型 122.5.1電磁式繼電器的選擇 122.5.2熔斷器的選擇132.5.3塑殼式斷路器的選用152.6電源選型172.7 PLC控制變頻器的啟動、停止、調(diào)速 172.7.1 地址分配圖172.7.2變頻器設置 182.7.3控制系統(tǒng)的接線原理圖192.7.4梯形圖203.物料運送系統(tǒng)的設計223.1物料運送系統(tǒng)傳送帶實驗模型圖 223.1.1 控制流程圖233.2程序設計思路243.3輸入輸出地址分配表 243.4主機接線圖錯誤！未定義書簽3.5 PLC主機及擴展模塊接線圖263.6梯形圖274.控制系統(tǒng)軟件設計 334.1人機接口

11、設計 334.2顯示操作界面設計34結(jié)束語40參考文獻41致謝42VI引言1引言隨著各種先進精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，機械工業(yè)手傳送帶工作單元的設 計方案也越來越先進越來越趨于完美。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程 度的迅速提高實現(xiàn)工件的拆卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進行 加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視，同時也要求供料機構(gòu)更 加靈活、柔性化。對機械手的的控制系統(tǒng)提出了更高要求， 原來的繼電器控制方 式已經(jīng)逐漸不能滿足生產(chǎn)的需要?？删幊炭刂破鱌LC控制性更強、應變更靈活，已經(jīng)逐漸取代繼電器控制系統(tǒng)成為新的控制方式?？删幊炭刂破鳎ê喎QPLC由于其將系統(tǒng)的繼電器

12、技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以及其可靠性高、 穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，以及編程簡單，維護方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點，廣 泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程和自動控制中。 PLC不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯控制，還能完 成定時、計算和各種閉環(huán)控制功能。設置性能完善質(zhì)量可靠、技術(shù)先進的可編程 控制器PLC控制皮帶運輸系統(tǒng)，可實現(xiàn)高自動化的傳送帶機的集中控制及保護。1.1本課題研究的內(nèi)容及意義可編程控制器（PLC可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機，是繼續(xù)計算機、 自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡樸，易學易用等特點，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的 喜歡，因此PL

13、C已在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中被廣泛地使用。本課題主要以PLC為控制核心，通過與變頻器的連接進而控制電機的順序 啟動逆序停止。當出現(xiàn)故障時PLC能及時采集到故障信息從而進行判斷做出下一 步的指示，實現(xiàn)物料運送系統(tǒng)的自動化運行。PLC的相關(guān)設計是自動化專業(yè)的重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本課程設計的目的 是使我們掌握以西門子S7-200為控制核心，進而控制變頻器和電機的運行，并 能利用指令進行程序設計，初步掌握利用 PLC進行控制系統(tǒng)設計、開發(fā)的方法。 通過實驗操作，能進一步鞏固和加深我對所學理論知識的理解，不僅可以培養(yǎng)我的設計、制作PLC控制系統(tǒng)的能力和獨立分析問題、解決問題的能力，還可以培 養(yǎng)大學生調(diào)查

14、研究、查閱技術(shù)文獻、資料、手冊以及編寫技術(shù)報告的能力，理論 知識應用于實踐的能力。為今后工作打下堅實的基礎。1.2物料運送的起源和發(fā)展17世紀中，美國開始用架空索道傳送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結(jié) 構(gòu)的傳送帶輸送機相繼出現(xiàn)。皮帶式傳送帶設備1868年，在英國出現(xiàn)了皮帶式傳送帶輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼 帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。未來傳送帶設備將向 著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面 發(fā)展。1.3系統(tǒng)設計的總體思路1. PLC控制變頻器和電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、調(diào)速2. 物料運送系統(tǒng)

15、的設計本設計用變頻器來驅(qū)動物料運送的電機，外面接有稱重傳感器來檢測外部信號，如果有故障產(chǎn)生，外部傳感器會及時反饋外部信息， 從而使PLC及時做出 相應的控制動作。設計采用報警電鈴和信號燈的裝置，工作信號指示燈及報警電 鈴安裝在PLC輸出端子，故障報警指示燈安裝在變頻器 MM44開關(guān)量輸出端NOCOM端,壓力傳感器連接PLC模擬量輸入模塊作為信號采集，其流程圖如圖1-1 :壓力 傳感器PLC電機圖1-1流程圖2對PLC、變頻器、電機的選型2對PLC變頻器、電機的選型2.1 PLC的了解和選型2.1.1 PLC的組成1. 中央處理單元，中央處理單元一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在

16、一個 芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入 /輸出接口 相連。2. 存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)用戶不能隨便更改。它使PLC具 有基本都是功能，能夠完成 PLC設計者規(guī)定的各項工作。用戶存儲器包括用戶 程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體任 務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的應用程序3. 輸入/輸出單元PLC的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量，模擬量。輸入 /輸出接口單元包 含兩部分，一部分是與被控設備相連接的接口電路， 另一部分是輸入和輸出的映 像存

17、儲器。4. 電源部分PLC 一般使用220V的交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源喂pic 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、+-12V、24V等直流電源，整體式的小型 PLC還提供一定容量的24V電源，供外部有源傳感器使用。5. 擴展接口擴展接口用于將擴展單元活功能模塊與基本單元相連，是PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。6. 通信接口些PLC配有一定的通信接口。PLC通過這些通信接口可以與顯示設定單元、 觸摸屏、打印機相連，提供方便人機交互途徑；也可以與其他pic、計算機及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡相連，組成多機系統(tǒng)或工業(yè)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。7. 編程設備使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和

18、編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順 序功能圖程序，并可實現(xiàn)不同的變成語言的相互轉(zhuǎn)換。8. 其他部件需要時PLC可以存儲卡、電池卡等。2.1.2 PLC 工作原理PLC是按集中輸入，集中輸出，周期性循環(huán)掃描方式進行工作的。每一次的 掃描所用的時間叫掃描周期或者工作周期。PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在 PLC運行時， CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或 地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行 用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在 每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和

19、對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的 輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中， 即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令， 經(jīng)相應的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所 有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。PLC輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸 出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相

20、應輸出設備工作。其工作流程圖如圖2-1:圖2-1 PLC工作流程圖2.1.3 PLC 的選擇PLC的選擇要根據(jù)設計能容的要求標準，整個系統(tǒng)流程的特點及要求是選 擇PLC型號的關(guān)鍵。PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要 求相適應，并且它要與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能。選擇PLC時，要分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和 動作，然后根據(jù)控制要求，所需存儲器容量、估算輸入輸出點數(shù)、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出（I/O）點數(shù)、存儲器容量、各項控制功能和機型的考慮以 及性價

21、比等各方面的因素，由此選擇了 S7-200 PLC一臺。S7-200系列PLC中可 提供多種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用.S7-200系列PLC主要有6種 擴展單元。S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使 用，其輸入輸出點數(shù)的分配見下表：S7-200系列PLC中CPU的基本單元用戶存儲器容量的估算，根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存 量大致如下：開關(guān)量輸入元件：10-20B/點；開關(guān)量輸出元件：5-10B/點;定時器 /計數(shù)器：2B/點；模擬量：100-150B/點;通信接口 ：一個接口一般需要 300B以 上。根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加

22、 25%左右的備用量，就可估算出用戶程 序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的 PLC內(nèi)存。綜上,根據(jù)I/O地址分配（6輸入，9輸出且輸出選用繼電器型輸出），選用西 門子S7200系列PLC，考慮到PLC還要外接一個4路模擬量輸入模塊和2個2 路模擬量輸出模塊，所以選用的 PLC必須能夠擴展2個以上模塊。根據(jù)以上要求選用 CPU224,型號為6ES7 214-1BD21-0XB0，模擬輸入擴展 模塊選用EM231，其型號為6ES7 231-0HC22-0XA8，模擬輸出擴展模塊選用 2 個EM232，一個EM235，其型號為6ES7 232-0HB22-0XA8。幾種不同型號如表：表2-1多種不同型

23、號表型號入占八、輸出占八、輸可帶擴展模塊數(shù)S7-200CPU22164-S7-200CPU22282個擴展模塊78路數(shù)字量I/O點或10路模擬6耳一量I/O點S7-200CPU22441017個擴展模塊168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點S7-200CPU22642612個擴展模塊248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點S7-200CPU226XM42612個擴展模塊248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點22PLC外部模型如圖2-2所示:狀態(tài)顯示存儲器卡一通信11前蓋力K開關(guān)電位器.rsr/o連接底部端子孟輸入瑞子、傳陋器電源頂部端子蓋小源及輸出端于爾|端子蓋 電源及輸岀瑞于

24、底部端子1S輸入端子.傳感器電源前蓋力衛(wèi)開咲、 電位器.rsr/ft連接RZbRu?圖2-2模型圖2.2 變頻器的了解和選擇2.2.1變頻器的組成整流器：整流器的作用是把三相或單相交流電變成直流電。中間直流環(huán)節(jié)：由于逆變器的負載為電動機，屬于感應負載，其功率因數(shù)總不會為一，因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量需要考中間直流環(huán)節(jié)的儲能原件來緩沖。逆變器：最常用的逆變器是三相橋式逆變電路， 有規(guī)律的控制逆變器中主開 關(guān)元器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出?？刂齐娐罚嚎刂齐娐吠ǔＳ蛇\算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務是完成

25、對逆變器的開關(guān)控制， 對整流的電壓 控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。 高性能 的變頻器目前已經(jīng)采用微機進行全數(shù)字控制，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制 方式難以完成的功能。變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖2-3所示：頻率和電壓圖2-3原理圖2.2.2變頻器的調(diào)速原理變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。如公(2-1)式n=60f(1-s)/p( 2-1)對于成品電機，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機的轉(zhuǎn)速 n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步

26、轉(zhuǎn)速， 進而達到異步電機的調(diào)試目的。2.2.3變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對于傳動系統(tǒng)能夠正常運行時至關(guān)重要的， 首先要明 確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、 速度響應和控制精 度、啟動轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動負載特性， 決定采用什么功能的通 用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。 所選用的通用變頻 器應是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟指標上合理。若對通用變頻器選型、 系統(tǒng)設計及使用不當，往往會使通用變頻器不能正常的運行、達不到預期目標， 甚至引發(fā)設備故障，造成不必要的損失。 另外，為了確保通用變頻器長期可靠的 運行，變頻器的地線的連接也是非

27、常重要的。在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的通用變頻器 MM44（變頻器可以通過6個 數(shù)字輸入端口對電動機進行正反轉(zhuǎn)運行、正反轉(zhuǎn)點動運行方向控制 可通過基本 操作板,按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率，從而設置正反向轉(zhuǎn)速的大小。也 可以由模擬輸入端控制電動機轉(zhuǎn)速的大小。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型（IGBT晶體管作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運行可靠性和功能多樣 性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動機低噪聲運行。全面而完 善的保護功能為變頻器和電機提供了良好的保護。M440變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的特點：1. 內(nèi)置多種運行控制方式；2快速電流限制，

28、實現(xiàn)無跳閘運行；3. 內(nèi)置式制動斬波器，實現(xiàn)直流注入制動；4. 具有PID控制功能的閉環(huán)控制，控制器參數(shù)可自動整定；5. 多組參數(shù)設定且可相互切換，變頻器可用于控制多個交替工作的生產(chǎn)過程；6. 多功能數(shù)字、模擬輸入/輸出口，可任意定義其功能和具有完善的保護功能。7. 控制方式（V/F線性應用最多，自學其他種類）8. 保護功能（過壓、欠壓、過熱、接地故障、短路保護、電機過熱、過載保護等）2.3電機的選擇1. 為電機提供電源的種類，如單相、三相、直流電等2. 電機的工作環(huán)境，電機工作場所是否有特殊性，如潮濕、高溫、化學腐蝕、粉3. 電機的工作方式，是連續(xù)工作還是短時工作或是其它工作方式4. 電機的

29、安裝方式，如立式安裝、臥式安裝等等5. 電機的功率及轉(zhuǎn)速等，功率及轉(zhuǎn)速應滿足負載的要求6. 其它困素，如是否需要變速、有無特殊控制要求、負載的種類等由于本設計是帶動傳送帶電機，所以選擇三相異步電動機即可，功率選擇2.2Kw，額定電流5A,額定轉(zhuǎn)速1400r/min。2.4檢測元件選型2.4.1傳感器量程的選擇傳感器的選型應根據(jù)應用情況入手，從傳感器支撐點的數(shù)量、量程、精度等級、環(huán)境適應性等幾個方面進行選擇。根據(jù)經(jīng)驗，一般應使傳感器工作在其 30%-708量程范圍內(nèi)，但對于一些在使 用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選 用傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作

30、在其量程的20%-40%S圍內(nèi)，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命，避免超載。按照使用量程60%-70%勺建議，假設傳感器個數(shù)為N,單只傳感器量程為 m 料倉自重加上滿料重量的總重為， 則在已知M和N的情況下，按如公式2-2計算 mM/(0.7 X N) M/ (0.6 X N)(2-2)確定此范圍后，在傳感器規(guī)格里面選擇滿足此規(guī)格的傳感器即可。2.4.2傳感器精度等級的選擇對傳感器的等級必須滿足下列兩個條件：1. 要滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大 A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于 儀表要求的輸入靈敏度值

31、，即將傳感器的輸出靈敏度帶入傳感器和儀表的匹配公 式（ 2-3）:B （傳感器輸出靈敏度）X E （激勵電源電壓）X D （顯示分度值）/A （傳感 器最大量程）XN （傳感器個數(shù)）儀表輸入靈敏度（2-3）計算結(jié)果要求大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。2. 要滿足整臺電子秤準確度的要求。 一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀 表三部分組成，在對傳感器準確度選擇的時候，應使傳感器的準確度略高于理論 計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，儀表的性能不是很好，秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此從各方面提高要求，又考慮經(jīng)濟效益，確保達到目的。2.4.3傳感器環(huán)

32、境適應性選擇用于稱重系統(tǒng)中的傳感器，一般都要長期工作在各種復雜的環(huán)境中，經(jīng)受溫度、濕度、粉塵、腐蝕等的考驗，故事先必須對傳感器密封型式做出較合理的選 擇。應考慮以下幾點：1. 注意工作溫度范圍對于高溫環(huán)境下工作的傳感器采用耐高溫傳感器；另外，苛刻的場合還須加有隔熱、水冷或風冷等裝置。2. 選擇適當?shù)拿芄绱缧褪椒蹓m、濕度對傳感器造成較大影響。應選擇適當密封類型的傳感器，并且在 安裝時注意避免粉塵、濕熱對傳感器的影響。3. 選擇適當?shù)牟馁|(zhì)在酸、堿等腐蝕性較高的環(huán)境下，應選擇抗腐蝕性能好的不銹鋼材質(zhì)且密封 性好的傳感器。4. 選擇防爆型在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求，故必須

33、選用防爆型傳感器，注意電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。根據(jù)本設計要求及其工作環(huán)境，選擇正常環(huán)境下的傳感器即可，故選用LC5300單點傳感器，其額定負載選擇50Kg,量程選擇0-10V，材質(zhì)是鋁合金。2.5低壓電器選型2.5.1電磁式繼電器的選擇1. 使用類別的選用 繼電器的典型用途是控制交、直流電磁鐵，如用于控制 交、直流接觸器的線圈等，按 GB24585規(guī)定，繼電器使用類別為：AC-11控制交流電磁鐵DC-11控制直流電磁鐵由于使用類別決定了繼電器所控制的負載性質(zhì)及通斷條件，因此這是選用繼電器的主要依據(jù)。2. 額定工作電壓、額定工作電流的選用繼電器在相應使用類別下觸頭的額定工作電壓UN和

34、額定工作電流/ IQ，表征了該繼電器觸頭所能切換電路的能力。 選用時，繼電器的最高工作電壓可為該繼電器的額定絕緣電壓，繼電器的最高工作電流一般應小于該繼電器的額定發(fā)熱電流。選用電壓線圈的電流種類和額定電壓值時，應注意與系統(tǒng)要求一致。3. 工作制的選用 繼電器一般適用于8小時工作制（間斷長期工作制）、反復 短時工作制和短時工作制，工作制不同對繼電器的過載能力要求也不同。 當交流 電壓（或中間）繼電器用于反復短時工作制時，由于吸合時有較大的起動電流，因 此它的負擔反比長期工作制時為重， 選用時應充分考慮這一點，使用中實際操作 頻率應低于額定操作頻率。4. 返回系數(shù)的調(diào)節(jié) 對于電壓和電流繼電器，應根

35、據(jù)控制要求，進行繼電器返回系數(shù)的調(diào)節(jié)。在實際工作中，通常采用增加銜鐵吸合后的氣隙、減小銜鐵打 開后的氣隙以及適當放松釋放彈簧等措施來達到增大返回系數(shù)的目的。2.5.2熔斷器的選擇熔斷器選擇包括熔斷器類型選擇和熔體額定電流確定兩項內(nèi)容。1. 熔斷器類型的選擇熔斷器類型應根據(jù)負載的保護特性和短路電流大小來選擇。對于保護照明和 電動機的熔斷器，一般只考慮它們的過載保護，這時，熔體的熔化系數(shù)適當小些。 對于大容量的照明線路和電動機，除過載保護外，還應考慮短路時分斷短路電流的能力來選擇。當短路電流較大時，還應采用具有高分斷能力的熔斷器甚至選用 具有限流作用的熔斷器。此外，還應根據(jù)熔斷器所接電路的電壓來決

36、定熔斷器的額定電壓。2. 熔體與熔斷器額定電流的確定熔體額定電流大小與負載大小、負載性質(zhì)有關(guān)。對于負載平穩(wěn)、無沖擊電流， 如一般照明電路、電熱電路可按負載電流大小來確定熔體的額定電流。 對于有沖 擊電流的電動機負載，為達到短路保護目的， 又保證電動機正常起動，對籠型感 應電動機其熔斷器熔體的額定電流為：單臺電動機INP=（ 1.5 2.5） INM（2-4）式中，INP為熔體額定電流（A）； INM為電動機額定電流（A）。多臺電動機共用一個熔斷器保護INP=（ 1.5 2.5 ）INMmax+ 刀INM（2-5）式中，INMmax為容量最大一臺電動機的額定電流（A）;刀INM為其余各臺 電動機

37、額定電流之和（A）。在式（2-4）與式（2-5 ）中，對于輕載起動及起動時間較短時，式中系數(shù)取 1.5 ;重載起動及起動時間較長時，式中系數(shù)取2.5。熔斷器的額定電流大于或等于熔體額定電流。3. 校核熔斷器的保護特性對上述選定的熔斷器類型及熔體額定電流，還須校核該熔斷器的保護特性曲 線是否與保護對象的過載特性有良好的配合，使在整個范圍內(nèi)獲得可靠的保護。 同時，熔斷器的極限分斷能力應大于或等于所保護電路可能出現(xiàn)的短路電流值， 這樣才能得到可靠的短路保護。4. 熔斷器上、下級的配合為滿足選擇性保護的要求，應注意熔斷器上下級之間的配合。 一般要求上一 級熔斷器的熔斷時間至少是下一級的 3倍，不然將會

38、發(fā)生超級動作，擴大停電范 圍。為此，當上下級選用同一型號的熔斷器時，其電流等級以相差 2級為宜；若 上下級所用的熔斷器型號不同，則應根據(jù)保護特性上給出的熔斷時間來選取。2.5.3塑殼式斷路器的選用塑殼式斷路器常用來作電動機的過載與短路保護，其選擇原則是：1. 斷路器額定工作電壓等于或大于線路額定電壓。2. 斷路器額定電流等于或大于線路計算負荷電流。3. 斷路器通斷能力等于或大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，一般按有效值 計算。4. 斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。5. 斷路器分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓。6. 長延時電流整定值等于電動機額定電流。7. 瞬時整定電流：對保護籠型感

39、應電動機的斷路器，其瞬時整定電流為 （815） 倍電動機額定電流；對于保護繞線型電動機的斷路器，其瞬時整定電流為 （36） 倍電動機額定電流。8.6倍長延時電流整定值的可返回時間等于或大于電動機實際起動時間。按起動時負載的輕重，可選用可返回時間為 1、3、5、8 15s中的某一檔。本設計所用到的低壓電器如表1.2所示，其中指示燈分成2組，4個綠色正常工 作狀態(tài)指示燈，4個紅色報警指示燈。9.元件明細表如表2-2所示：表2-2 兀件明細表文字符號元件型號數(shù)量MAL MA4電機Y132S2-24SF1 SF2按鈕LAY22QAL QA4斷路器3VE14KF1 KF8中間繼電器DZM-618PB1電

40、鈴YLB-24Z1PGPG8指示燈AD118FA熔斷器RL1B804稱重傳感器LC530042.6電源選型本設計中PLC選的是繼電器輸出型，輸出端為交流信號，電壓大小為0-220V, 輸入端是直流信號，電壓大小為0-24V?？删幊炭刂破饕话闶褂檬须姡?20V50HZ， 電網(wǎng)的沖擊，頻率的波動都會對PLC的準確度和可靠性造成影響，因此作為控制 生產(chǎn)線傳輸系統(tǒng)的PLC應有獨立穩(wěn)定的安全電源，還應設計一個獨立開關(guān)，能夠 同時切斷CPU輸入電路和輸出電路的所有供電。如果使用開關(guān)電源為 PLC提供 直流24V電源，應對開關(guān)電源供電的交流電源采用隔離變壓器與電源隔離2.7PLC控制變頻器的啟動、停止、調(diào)速

41、2.7.1地址分配圖表2-3地址分配表輸入輸出10.0電動機正轉(zhuǎn)控制按鈕Q0.0電動機正轉(zhuǎn)控制按鈕（接 MM440端口 5）I0.1電動機停止按鈕Q0.1電動機反轉(zhuǎn)按鈕（接MM440端口 6）10.2電動機反轉(zhuǎn)按鈕AQW0模擬輸出通道1AIW0模擬量輸入通道12.7.2變頻器設置使用基本操作界面板對變頻器進行設置，首先按下P鍵對變頻器進行復位,是變頻器的參數(shù)值回到出場狀態(tài)。假設電動機的型號為JW7114使用變頻器前必須設置電動機的參數(shù)，使電 動機與變頻器相配。電動機的參數(shù)如表 2-4所示：表2-4 參數(shù)表參數(shù)號出廠值設置值說明P000311用戶訪問級為標P001001快速調(diào)試P010000功率

42、以KW為單P0304230380電動機額定電壓P03053.251.05電動機額定電流P03070.750.35電動機的額定功P03105050電動機額定頻率P031101400電動機額定轉(zhuǎn)速電動機參數(shù)完成設置以后，設置 P0010為0,使變頻器處于準備狀態(tài)。然后設置變頻器控制端口開關(guān)操作控制參數(shù)，如表2-5所示:表2-5 變頻器參數(shù)表參數(shù)號出廠值設置值說明P000311用戶訪問為標準級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇“由端子 排輸入”P000312用戶訪問級為擴展級P000407命令和數(shù)字I/O*P070111輸入數(shù)字1接通正傳， 斷開停止*P070212輸入數(shù)字2接通

43、反轉(zhuǎn)， 斷開停止P000311用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函 數(shù)發(fā)生器P100022頻率設定值選擇為“模擬輸入”P108000電動機運行最低頻率P10825050電動機運行最高頻率*P1120105斜坡上升時間*P1121105斜坡下降時間2.7.3控制系統(tǒng)的接線原理圖2.7.4梯形圖電機正向運行/倬止10 0Q0.1QQ.0Neiwoik 1 Netwk lifeNerwoik 2反向遙行坍止10 2圖2-5 梯形圖Network 3電動機轉(zhuǎn)速犬小控制Q0.0Q0.1ENENOINOUTAIW0-AQW0圖2-6 梯形圖1、電動機正向運行及速度調(diào)節(jié)按下正傳按鈕SF1,

44、10.0為1, Q0.0也為1,變頻器端口 5為“ON ,電動 機正轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電位器RA,則可以改變變頻器的頻率設定值，從而調(diào)節(jié)正轉(zhuǎn)速度的 高低，按下停車鍵按鈕SF2以后，10.1為1, Q0.0為失電，電動機停止轉(zhuǎn)動。2、電動機反向運行及調(diào)節(jié)按下反轉(zhuǎn)按鈕SF3以后，10.2為1, Q0.1為1,變頻器端口 6為“ON,電 動機反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電位器 RA則可以改變變頻器的頻率設定值，從而調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)的 速度高低。按下停車按鈕 SF2后，10.1為1, Q0.1失電，電動機停止轉(zhuǎn)動3、互鎖正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間在梯形圖程序上設計有互鎖控制。物料運送系統(tǒng)的設計3物料運送系統(tǒng)的設計3.1物料運送系統(tǒng)傳送帶實驗模型圖A

45、o so co DoSB2OMto oM4OSB1O嶷一圖3-1 傳送帶實驗模型圖本設計是基于PLC的四節(jié)傳送帶的控制系統(tǒng)設計。要求是：起動后，先起動最末的皮帶機，5s后再依次起動其它的皮帶機；停止時，先停止最初的皮帶機， 5s后再依次停止其它的皮帶機；當某條皮帶機發(fā)生故障且傳送帶上無重物時， 該機及前面的應立即停止，以后的每隔 5s順序停止；當某條皮帶機有重物時， 該皮帶機前面的應立即停止，該皮帶機運行5s后停止，再5s后接下去的一臺停 止，依此類推。393.1.1控制流程圖開始系統(tǒng)啟動圖3-2控制流程圖3.2 程序設計思路程序設計的總體思路是：先將皮帶傳送系統(tǒng)的正常的連鎖起動和連鎖停止 用

46、S7200編程軟件設計出來，在其基礎上添加故障處理控制，由于都是定時控制, 因此用到許多PLC內(nèi)部時間繼電器，同時為了程序能夠簡介美觀，也用到很多 PLC內(nèi)部軟元件作為中間過渡。其具體軟元件使用情況及其功能如表 3-3所示：3-3內(nèi)部軟元件表器件地址功能SM0.0該位始終為ONM0.0連鎖停止信號M3.01#故障重物信息采集M3.12#故障重物信息采集M3.23#故障重物信息采集M3.34#故障重物信息采集VD01#皮帶重物重量值VD42#皮帶重物重量值VD83#皮帶重物重量值VD124#皮帶重物重量值3.3輸入輸出地址分配表表3-4 地址分配表輸入信號輸出信號啟動按鈕SB1I0.0M1Q0.

47、1停止按鈕SB2I0.5M2Q0.2A故障10.1M3Q0.3B故障10.2M4Q0.4C故障I0.31#電機工作指示燈Q0.5D故障I0.42#電機工作指示燈Q0.61#傳感器信號采集AIW03#電機工作指示燈Q0.72#傳感器信號采集AIW24#電機工作指示燈Q1.03#傳感器信號采集AIW4報警燈、電鈴Q1.14#傳感器信號采集AIW63.4主機接線L3 12 丄L1 L11廠QA丄o O cr o ow*Jfa.=*一UQ*=7L JT ；o o二飛i；=ioCZO *7*-s*!-O c_ o-rir-4W=31 -g法寺(34ucj十-*-： o o cz 1 -o o o o o

48、 o cz CD- CZ czooo o o._i_13目電”eHTB耳uFUT工專邑養(yǎng) :Jy冑*MId*=：匚_g 旨 g QXS 鴛S釁 SS 套S 聲1 SS圖3-4擴展模塊接線圖3.6 梯形圖按下啟動按鈕SB1,逆序連鎖啟動電機。啟動電機 M4, M4自鎖，T37動作T37啟動電機 M3,T38得電動作。10 413?T45141T40Q0 JT38啟動電機M2 T39動作。T39啟動電機MMM32TSOiT381 1,1IINTQM切PT按下SB2逆序停止電機。M0.0停止M1并自鎖，T40動作，5S后停止M2 依次停止M3 M4 。INPTTON100 msT42INTON尸丁1

49、00 rftsT415050 -Netwuik 5按下占肚潼厚停I0.5100M0.0MO.O10 /T40INWNPT100 ms5C-T4010.1表示M1故障，Q1.1亮，報警鈴響。此時 AIWO為0.00，貝U Q0.0立即熄滅其他輸出相繼隔5s依次熄滅；若此時AIW0大于0.00，則Q0.0運行5s后熄滅，其他輸出點同樣相隔5s依次熄滅。Network 6101INTON50-PT100 msJ INTON50-FT100 msT44INTONPT100 m$T4550-T4&IINTON150PT100 msW按B8 M1立即停止分別再傅止M2. M3. M4M2故障，若AIW2為0.00,立即停止M2 Ml 5S后依次停止 M3 M4若AIW2大于0.00，M2運行5S后，再依次停止后面的電機。Netwoik 7M的!陞立即諄止MZM1再I0.2M3.1T4?T 1卜INTON5DPT1 DO ms-Q0.2T4S1，卜INTON50-PT100nnsQ0.31431,卜IN