皮帶運輸機傳輸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計

1、車輛與動力工程學(xué)院課程設(shè)計說明書皮帶傳輸機的PLC控制摘 要 皮帶傳輸機是一種連續(xù)、快速、高效的物料傳輸設(shè)備、廣泛應(yīng)用于煤炭、建材、化工、機械、輕工業(yè)的行業(yè)的物料傳輸系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，皮帶傳輸機的應(yīng)用越來越廣泛，皮帶傳輸機的繼電器控制系統(tǒng)因存在設(shè)備故障率高、可靠性低、體積大、維修和改造不方便等許多缺陷而逐步被淘汰。就此文章介紹了一種新型的皮帶傳輸機PLC控制系統(tǒng)，對PLC選型、I/O端子接線、程序設(shè)計和控制原理等方面進行了詳細(xì)的闡述。關(guān)鍵詞：皮帶傳輸機 PLC 控制系統(tǒng) 設(shè)計目 錄第一章 緒論1§1.1 課程設(shè)計的要求1§1.1.1已知情況1§1.1.2工序及

2、控制1第二章皮帶傳輸機控制系統(tǒng)2§2.1皮帶輸送機的電控原理及控制要求2§2.2傳送系統(tǒng)的硬件選擇2§2.3 PLC的選擇3第三章 皮帶傳輸機PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計6§3.1 主電路設(shè)計6§3.2 系統(tǒng)I/O分配6§3.2.1 系統(tǒng)I/O點的設(shè)置原則6§3.2.2 系統(tǒng)I/O分配表7§3.3 PLC外部接線圖7第四章 皮帶傳輸機PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計9§4.1 系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計9§4.2系統(tǒng)指令表14總結(jié)19參考文獻20II第一章 緒論§1.1 課程設(shè)計的要求§1.1.

3、1已知情況某皮帶運輸傳輸系統(tǒng)由3臺Y系列三相異步電動機驅(qū)動，電動機規(guī)格均為3KW，380V，6.8A，不平凡啟動。§1.1.2工序及控制（1） 啟動時先啟動出料端（末端）皮帶機M3，經(jīng)過5s延時，再啟動M2，經(jīng)過5秒延時，再啟動M1，即M3啟動5秒延時M2啟動5秒延時M1啟動（2） 停止是先停止進料端（首端）皮帶機，待料運完后再次依次停止其他皮帶機，即：M1停止5秒延時M2停止5秒延時M3停止。（3） 當(dāng)某皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及之前的來料皮帶機立即停止，而之后的皮帶機則待料運完后才停止，例如：M2故障M2、M1立即停止5秒延時M3停止。第二章皮帶傳輸機控制系統(tǒng)§2.1

4、皮帶輸送機的電控原理及控制要求皮帶機運用輸送帶的連續(xù)或間歇運動來輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的件貨，用途廣泛。某廠的生產(chǎn)工序有1組三級皮帶輸送機，其示意圖如圖2-1所示。 圖2-1 三級皮帶輸送機示意圖用PLC控制三級皮帶運輸機的傳送系統(tǒng)，各級皮帶分別由一臺電動機帶動，控制要求如下：1.啟動時先起動最后一級皮帶運輸機，經(jīng)過10秒延時，再依次起動其它皮帶各級延時均為10秒，待第一級啟動5秒后貨物開始裝填。2.停止時，貨物應(yīng)先停止裝填，待料運送完畢后5秒后第一級皮帶運輸機停止再依次停止其它級，各級延時均為10秒。3.當(dāng)某級皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶

5、機及其前面的皮帶機立即停止且停止裝填貨物，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。§2.2傳送系統(tǒng)的硬件選擇（1 ）電機的選擇本次設(shè)計中的電機采用普通的三相異步電動機，因為本系統(tǒng)中沒有對電機的什么特別要求，因此選用普通的三相異步電機，本設(shè)計中選用Y2型異步電機。Y2系列電動機是Y系列電機的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機如圖1.2.2-1所示。圖2-2 籠型三相異步電動機它是我國九十年代最新產(chǎn)品，其整體水平已達(dá)到國外同類產(chǎn)品九十年代初的水平。該產(chǎn)品應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，如機床、水泵、風(fēng)機、壓縮機，也可適用于運輸、攪拌、印刷、農(nóng)機、食品等各類不含易燃、易爆或

6、腐蝕性氣體的場合。Y2系列電機的安裝尺寸和功率等級符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，與德國DIN42673標(biāo)準(zhǔn)一致，也與Y系列電機一樣，其外殼防護等級為IP54，冷卻方法為IC41l，連續(xù)工作制（S1）。Y2系列電動機額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kwt以下為Y接法，其他功率均為接法。電動機運行地點的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40；最低環(huán)境空氣溫度為-15；最濕月月平均最高相對濕度為90%；同時該月月平均最低溫度不高于25。Y2系列電動機采用F級絕緣等級，但溫升仍按B級絕緣考核（除機座為315部分及355部分規(guī)格外），故電動機的溫升裕度較大。防護等級提高到IP54，機

7、座用平行垂直分布的散熱筋，接線盒置于電動機機座的上方，以方便接線。Y2系列電動機在Y系列電動機的基礎(chǔ)上改進了電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了電機的噪聲及振動，節(jié)約了材料，并使電動機結(jié)構(gòu)更合理，外形新穎、美觀。Y2系列電動機（除個別延伸的機座和規(guī)格外）的功率等級與安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系與Y系列電動機完全相同，有利于Y2系列電動機逐步取代Y系列電動機。Y2E系列電機是為了提高電動機效率而設(shè)計的系列產(chǎn)品，其滿載效率比Y2系列提高1.79%，主要適用于運行時間長，負(fù)載率較高的各種機械設(shè)備上。§2.3 PLC的選擇一、PLC選型原則在做出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用

8、PLC進行控制。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮：（1）對輸入輸出點的選擇要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的1520留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點數(shù)。 （2）對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。（3）對I/O響應(yīng)時間的選擇對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。 （4）根據(jù)輸出負(fù)載的特點選型不同的負(fù)載對PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。（5）對在線和離線編程的選擇計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機

9、，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。（6）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC、上位計算機及CRT等的接口。（7）對PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同I/O點數(shù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。二、機型的選擇S7-200它適用于一系列機械設(shè)備的制造或用作獨立的解決方案，微型自動化系統(tǒng)的組成部分，STEP 7 Micro/WIN 工程組態(tài)軟件應(yīng)用于它，S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充

10、分發(fā)揮其強大功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）極高的可靠性（2）極豐富的指令集（3）易于掌握 （4）便捷的操作（5）豐富的內(nèi)置集成功能 （6）實時特性 （7）強勁的通訊能力（8）豐富的擴展模塊結(jié)

11、合個方面的考慮，選擇西門子系列S7-200系列PLC，同時結(jié)合輸入、輸出量的個數(shù)（輸入量為12，輸出量為9），而S7200系列CPU模塊的CPU224，有14輸入，10輸出，符合使用要求并且留有余量，故選S7-200系列CPU224作為本設(shè)計的CPU模塊。20第三章 皮帶傳輸機PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計§3.1 主電路設(shè)計本次設(shè)計中傳輸機設(shè)置有三級皮帶傳送，故需要三個電機來拖動，同時需要有一些短路、過載等保護，具體的主電路接線圖如圖3-1所示。 圖3-1 系統(tǒng)主電路圖§3.2 系統(tǒng)I/O分配§3.2.1 系統(tǒng)I/O點的設(shè)置原則一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制

12、是一一對應(yīng)的。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，即進行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點。（1）確定I/O通道范圍不同型號的PLC，其輸入輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號，查閱相應(yīng)的編程手冊。（2）內(nèi)部輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器/計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及未使用1：1鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作

13、為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電器。（3）分配定時器計數(shù)器 PLC的定時器計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。§3.2.2 系統(tǒng)I/O分配表根據(jù)皮帶傳輸機系統(tǒng)的控制要求可得出系統(tǒng)的I/O接口分配情況，如表3-1所示。表3-1 I/O分配表輸入功能輸出功能I0.0起動按鈕（SB0）Q0.0裝填貨物接觸器（KM0）I0.1一級故障A(SQ0)Q0.1一級報警燈（HL2）I0.2二級故障B(SQ1)Q0.2二級報警燈（HL3）I0.3三級故障C(SQ2)Q0.3三級報警燈（HL3）I0.4停止接鈕（SB1）Q0.4一級皮帶接觸器（KM1）I0.5循環(huán)控制按

14、鈕（SB2）Q0.5二級皮帶接觸器（KM2）I0.6單動控制按鈕（SB3）Q0.6三級皮帶接觸器（KM3）I1.1一級皮帶單動按鈕（SB4）I1.2二級皮帶單動按鈕（SB5）M0.0輔助啟動繼電器I1.3三級皮帶單動按鈕（SB6）M0.1、M1.1一級皮帶輔助繼電器M0.2、M2.1二級皮帶輔助繼電器M0.3、M3.1三級皮帶輔助繼電器M0.4循環(huán)控制輔助繼電器M0.5單動控制輔助繼電器§3.3 PLC外部接線圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及I/O分配情況可畫出皮帶傳輸機PLC外部接線圖，如圖3-2所示。圖3-2 PLC外部接線圖 第四章 皮帶傳輸機PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 §4.1

15、系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計梯形圖是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。根據(jù)PLC的外部接線圖及任務(wù)要求可以通過V4.0 STEP 7 MicroWIN軟件畫出梯形圖如圖4-1所示。圖4-1§4.2系統(tǒng)指令表網(wǎng)絡(luò) 1LD I0.0O M0.0AN I0.4= M0.0網(wǎng)絡(luò) 2LD I0.5O M0.4A M0.0AN M0.5= M0.4網(wǎng)絡(luò) 3LD I0.6O M0.5A M0.0= M0.5網(wǎng)絡(luò) 4LD M0.4A M0.0LD I1.3AN M0.5OLDO

16、 M0.3AN T37AN Q0.3= M0.3TON T37, 50網(wǎng)絡(luò) 5LD M0.4A T37LD I1.2AN M0.5OLDO M0.2AN T38AN Q0.2AN Q0.3= M0.2TON T38, 50網(wǎng)絡(luò) 6LD M0.4LD I1.1AN M0.5OLDO M0.1A T38AN T39AN Q0.1AN Q0.2AN Q0.3= M0.1TON T39, 50網(wǎng)絡(luò) 7LD T39O Q0.0AN I0.4AN Q0.1AN Q0.2AN Q0.3= Q0.0TON T40, 50網(wǎng)絡(luò) 8LD T40O M1.1AN T41= M1.1TON T41, 50網(wǎng)絡(luò) 9LD

17、 T41O M2.1AN T42= M2.1TON T42, 50網(wǎng)絡(luò) 10LD T42O M3.1AN T43= M3.1TON T43, 50網(wǎng)絡(luò) 11LD M0.3O Q0.7AN M3.1= Q0.7網(wǎng)絡(luò) 12LD M0.2O Q0.6AN M2.1= Q0.6網(wǎng)絡(luò)13LD M0.1O Q0.5AN M1.1= Q0.5網(wǎng)絡(luò)14LD I0.1O Q0.1AN I0.4= Q0.1網(wǎng)絡(luò)15LD I0.2O Q0.2AN I0.4= Q0.2網(wǎng)絡(luò)16LD I0.3O Q0.3AN I0.4= Q0.3總結(jié)經(jīng)過兩個星期的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。這次做畢業(yè)設(shè)計是對以前所學(xué)知識的單純總結(jié)，畢

18、業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺,自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。課程設(shè)計是專業(yè)教學(xué)中的一個必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)校學(xué)生所學(xué)知識的一次綜合性實踐訓(xùn)練，是對學(xué)生所學(xué)知識進行整理和系統(tǒng)的必要環(huán)節(jié)。它是學(xué)生接受設(shè)計任務(wù)，在教師指導(dǎo)下獨立進行工程實踐，獲得基本訓(xùn)練并取得成果的過程，它是評估學(xué)生學(xué)業(yè)成績的一個重要方式，也是提高學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵一環(huán)。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作