PLC皮帶運輸機控制系統(tǒng)課程設計

1、第1章控制對象概述11.1皮帶運輸機用途、基木組成結(jié)構及工作過程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木課題應完成的設計工作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)硬件設計53.1電機及元件選擇 53.2電路設計 53.2.1主電路設計53.2.2 plc i/o接線圖設計6第4章控制系統(tǒng)程序設計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 ml電機故障子程序 104.7 m2電機故障子程序

2、 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 1415參考資料181.1皮帶運輸機用途、基本組成結(jié)構及工作過程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)構簡單優(yōu)點，它廣泛地應用在礦山、冶金、煤炭等部門，用來輸送松散 物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要

3、求，可以單臺輸送，也可多臺組成或與其他輸送設 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)線需耍。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，是應用于短距離連續(xù)運輸?shù)牡闹匾獧C械設備。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

4、動機（ml 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（mlm4）拖動，如圖1所示。mlm2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：(2) 停止時應先停止第一臺皮帶機(u),待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機:ml 5s >m2 5s >a/355m4(3) 當某臺皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前而的皮帶機立即停止，而該皮帶 機后面的皮帶機待料運完后才停止。例

5、如當m2故障時，ml、m2應立即停，經(jīng)過5s延時 后，m3停，再過5s后m4停。1.3本課題應完成的設計工作(1) 設計和繪制電氣控制原理圖或pc t/0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，編制電氣元件明細表。(3) 設計操作面板電器元件布置圖。(4) 上機調(diào)試程序(5) 編寫設計說明書第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)

6、 等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，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，觸點的開關動作 一般在兒十毫秒數(shù)量級，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。(3) 繼電器安裝后，受電氣設備觸電數(shù)目的有限性和連線復雜等原因的影響，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)展狀況，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

7、電路的元器件價格 也不高，所以整體設計起來，成本比較低。(2) 可以對外部存儲容量根據(jù)需要進行擴展，設計可以相對比較靈活。(3) 由于現(xiàn)存有許多己經(jīng)設計很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設計中可以直接調(diào)用， 減少較大工作量。其缺點為：系統(tǒng)硬件設計相對比較復雜，運用該方案，該系統(tǒng)硬件設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)電路設計工作量相對較大，影響系統(tǒng)開發(fā)的時間。系統(tǒng)的抗干擾能力相對較差，在系統(tǒng)設計中，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，很難保證系 統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。維護維修相對比較麻煩，維修需耍的時間也相對較長。但與此同時，由于

8、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，適應性強(3) 可靠性高，抗干擾能力強(4) 系統(tǒng)的設計、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) 與時倶變，能實現(xiàn)網(wǎng)

9、絡通訊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，價錢適屮，抗干擾能力強，因此多用于工業(yè)設備上。故選用plc控制方案。3.1電機及元件選擇本課程設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電路設計3.2.1主電路設計依靠 plc 的輸出 q0. 0、q0. 1、q0. 2、q0.3 所接的 km1、

10、km2、km3、km4 控制電 機ml、m2、m3、m4的運轉(zhuǎn)。電機圖如下:qs1-<qfkm1 a-/-/ km2y>km3 l-l./km4 a-a-/fr1fr2rrrl：fr3rr:fr4圖3 1主電路3.2.2 plc i/o接線圖設計皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)plc i/o接線如圖所示:手動自功連擇開關 目動苞動，手動ml a功停止，李動m2手動m3電機茲關 孚動m4電機控稅關 ml毛顧賄sm2喏難難鈕 m3ls：港按紐m4甩機故躺丑圖3 2 i/o接線圖木設計用了刀開關、斷路器、熔斷器、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

11、程序主要分為以下兒個部分：主程序、公用子程序、 自動子程序、手動子程序、ml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，然后對蘇各種子程序的跳轉(zhuǎn)。程序圖如下：i0.511.3m6.0-i-ihr-()m0.1l( r)910.610.5-i hi-im6.1-i hi0.711.0-i hm6.0-i h11.3m6.3m6.4m6.2'ip ip h-c )11.3m6.4m6.3'ip imm2.0k。4m6.2-p hc11.3m6.4m6.3&

12、quot;hh：)m6.3h h11.011.3h hh hk )m2.0-< a)4m3.0l< r)3m6.4m64-im20r4m30ur 3 4- r 2m6.1)i0.0qo.o4.3公用子程序設計公用子程序主要是：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：o 1 o.s 10.r 8 mmc csm0.1-i ii0.0-p im2.0-c-<-c-cr4m3.0r )3m4.0r)2m5.0t37r )12圖4 2公用子程序4.4手動子程序設計控制系統(tǒng)進入手動模式執(zhí)行的程序。程序圖如下:10.1i0.5q0.1q0.2q0.3

13、m6.0q00mj/h +-(i0.2io.eq0.0q0.2q0.3m6.0q0.1h/-pi-l +-(i0.3i0.7q0.0q0.1q0.3koq0.2m1ft+ l-<i0.411.0q0.0q0.1q0.2koq0.3m/-ph-h h-<4.5自動子程序設計控制系統(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10.1 接通km4起動m4 5s 后t37動作一進入狀態(tài)mo.l置位q0.3，起動定時器t38接通km3起動m3 5s后t38動作-進入狀態(tài)m0.2啟動 定時器t39，置位q0.2 接通km2 起 動m2 5s后t2動作進入狀態(tài) m0.

14、3+置位y3 接通km1 起動ml起動m4。至此，mlm4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m3電機竊玥m2電機jb勸ml電機呂功ml電機削玥m2電機削功m3電機朗功m碑機制勸7 i m4電機砌m1.0q0 3hi_h hm0.0himooio.1hi_i卜m0.1h imo 1m0.2moo< )m0.3t39ii_im0.4imo 410 2m0.5m0.6m0.4m05111ittnintonpt100 msm0 5m0.6intonpt100 mst37m05t40hiim0.7m0.6m06t41hmo 7mo 7t42hiim1.0-i irvj

15、q0.1c r1t41inton50-pt100 msm0.7< )m1.0mootonpt100 msq0.2-c a )t4250 jm1.0hrh / hr< )q0.31l-< )應先停止第一臺皮帶機(ml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。4. 6 m1電機故障子程序設計控制系統(tǒng)ml故障子程序主要是控制自動模式下，ml電機故障的處理 程序故障控制：在自動模式下，按下10.5進入狀態(tài)m2.0 啟動定時器t43,復位 qo.l斷開kml停止ml-5s后t43動 作進入狀態(tài)m2.1-啟動定時器t44,復位 q0.2-斷開km2 停止m2 5s

16、后t44動 作進入狀態(tài)m2.3 -啟動定時器t45，復位 q0.3斷開km3停止m3 -5s后t45動 作進入狀態(tài)s34 一復位q0.4+斷開km4 停止m4。等待下次操作。至此，mlm4 按控制要求全部實現(xiàn)停車。ml電機釗動m2電機制動m3電機制動m4電機釗動ml故障程序囈序im2.0q0.0h hro)1q01"(s )3m2.1t44h h fm22h im2 3m2.2p hk )002"< a)1inton5i.p7100 mit43m2.2t43m2dh h hhm21hihr(m21)001in1dnpt100 msm23)q0.3r)1t4553m22

17、t45q0 3h h hd hkm2.3h iintonpt100 ms< r)1m20< r)1144圖4 5 ml故障子程序4.7 m2電機故障子程序設計控制系統(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,復位qo.l、q0.2斷開km1、km2停止ml、m25s后t46動作進入狀態(tài)m3.1啟 動定時器t47，復位q0.3+斷開km3 停止m3 5s后t47動作進入狀態(tài)m3.2 復位q0.4 斷開km4 +停止m4 .等待下次操作。至此，mlm4按控制要求全部實現(xiàn) 停車。證.2rq01

18、t46 rq0 25sm3電價制動5srq0.4m啤機制動intonpt100 ms100.2< o2t46m3.1h i-ml、m2電機制動m2電機故字5m3.0q0.0h hro)1q0.150，m3.0t46m3.2m3.1h m m m )q0.2-< a)1m3.0inton100-c a)1t474.8 m3電機故障子程序設計控制系統(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,復位q0.1、q0.2、q0.3-斷開 km1、km2、km3停止 ml、m2、m3-5s 后 t46 動作一

19、 進入狀態(tài)m4.1-復位q0.4-斷開km4 一停止m4。等待下次操作。至此，mlm4按 控制要求全部實現(xiàn)停車。m4.0 00.0h hro)酬動m3電碰瞧q0.11q0 2-c a)100.3intonpt100 ms148q03t48 5 )m4.0hiim41him4.1hrc )q03一 a)1m4 01圖4 7 m3故障子程序4.9 m4電機故障子程序設計控制系統(tǒng)m4故障子程序主要是控制自動模式下，m4電機故障的處理.程序故障控制：在自動模式下，按下10.8m進入狀態(tài)m5.0啟動定時器t49,復位q0.1、q0.2、q0.3、q0.4斷開 km1、km2、km3、km4停止 ml、m

20、2、m3、m4。 等待下次操作。至此，mlm4按控制要求全部實現(xiàn)停車。m5,0m64q0 0m hc”4第5章程序的調(diào)試在程序設計完成了之后，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k的程序調(diào)試以及故障情況k的程序調(diào)試。自動模式調(diào)試：按下模式選擇開關sa (t1.0),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，ml馬上停止每隔5s其他電機依次停止。sa打下來，進入自動模式，依次按10. 1、 t0. 2、to. 3、to. 4分別啟動和停止相應的電機。例如按下sb1第一臺電機開始運行，松

21、 開sb1第一臺電機停止卜*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k故障點10.5、10.6、10.7、11.0?？词欠裣?應的故障點和故障點之前的所有電機都停下來，同吋這個故障點之后的電機每隔5s停 下來。仿真圖如卜*: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)屮 可能遇到的種種事故以及對應措施，也讓我y解y關于運輸機的基本原理與設計理念， 要設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，再實際接線屮有著各種各樣的條件制約著。而且

22、，在仿真中無 法成功的電路接法，在實際屮因為軟件本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮 兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。通過這次學讓我對坐而言不如立而行有 丫深刻的認識，對于這些程序編寫等還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。在本次設計屮對我們進行綜合訓練，著重訓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。同吋， 讓我們回顧己學過plc的知識，并對知識重新組合、靈活運用。使我們能夠通過對plc 應用技術的了解更加深刻；也為我們今后從事工業(yè)&動化及&動線方面的設計工作提供 了寶貴的經(jīng)驗。成功地實現(xiàn)使控制系統(tǒng)

23、滿足工藝流程要求以及設計任務書上提出的所冇 控制、保護和顯示要求，并且力圖使所設計的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術性能 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 的設計過程中遇到的各種復雜問題。在這次設計當屮，得到丫賴老師的悉心指導，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老師的心血。因此特在此向賴老師致以誠摯的 謝意。主程序m61手動子程序10.110.5q0.1q0.2q0.3-i_j 7 l_| t i_1 y l_| / li f i1 z r10.210.6qo.oq02q0.3-)1_l j l_i / i_| y

24、 1_l , 11 z 11 z r10.310.7qo.oq0.1q0.3-i_| y l_1 / 1_| / l_1 / l1 z 11 z r10.411.0qo.oq0.1q0.2-ii / i1 ，1_| / l1 f 1 z 11 z rm6.0q0.0p h )m6.0q0.1p h )m6.0q0.2p hh：)m6.0q0.3公共子程序sm0.1i0.0m0.0r< o1m0.1-c a )8m2.0-c r )4m3.0-c r )3m4 0-c a )2m50-c r )1t37r )12自動子程序m1.0q0.3m0.1mooh ii hh h-< )mo.o-i im0.3t39m0.5h h hdm