三級(jí)皮帶機(jī)順序起停PLC控制

1、 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目： 三級(jí)皮帶機(jī)順序起停PLC控制 系 部： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 20 13年6月 南京三級(jí)皮帶機(jī)順序起停PLC控制摘要皮帶機(jī)是皮帶輸送機(jī)的簡(jiǎn)稱，皮帶機(jī)運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)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。它的控制形式也多種多樣，它可以由單片機(jī)，PLC，以及計(jì)算機(jī)來(lái)控制，由于PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)的首選控制裝置，故本設(shè)計(jì)中采用PLC集中控制的辦法，本設(shè)計(jì)中利用PLC簡(jiǎn)單可視化的程序，采用了手動(dòng)和

2、自動(dòng)控制的兩種不同的控制方式?？删幊踢壿嬁刂破?，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。它采用一類可編程的存儲(chǔ)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(guò)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(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條

3、讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。關(guān)鍵詞：皮帶機(jī)，PLC，手動(dòng)控制，自動(dòng)控制，中央處理單元(CPU)，控制接線圖目 錄目 錄4前言5第一章 三級(jí)皮帶機(jī)的簡(jiǎn)介及傳統(tǒng)控制方式的缺點(diǎn)61.1 皮帶機(jī)的簡(jiǎn)介61.2 傳統(tǒng)控制方式的缺點(diǎn)7第二章 總體方案的確定82.1 方案對(duì)比82.1.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制82.1.3 單片機(jī)控制92.1.4 PLC控制92.2 方案確定10第三章 程序設(shè)計(jì)的接線圖103.1 P

4、LC控制系統(tǒng)的抗干擾措施103.2 PLC故障診斷113.3 plc程序設(shè)計(jì)12第四章 硬件設(shè)計(jì)144.1 方案設(shè)計(jì)144.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)154.1.2 控制要求154.2 PLC型號(hào)選擇154.2.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)154.2.2 PLC的工作原理174.2.3 歐姆龍PLC的性能及選型184.2.4 PLC的端子分配及外部接線184.3 皮帶電機(jī)的選型及其外部接線184.3.1 Y2系列異步電機(jī)184.3.2 主回路電機(jī)的外部接線圖204.4 其它硬件選型204.4.1 接觸器204.4.2 熱繼電器204.4.3 空氣開(kāi)關(guān)20第五章 軟件設(shè)計(jì)215.1 控制要求215.2 程序的實(shí)現(xiàn)

5、21第六章 小 結(jié)25參 考 文 獻(xiàn)26前言PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成

6、一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，

7、可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前PLC已經(jīng)滲透到生活的各個(gè)方面，尤其是自動(dòng)化控制。在工業(yè)生本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于PLC三臺(tái)皮帶機(jī)送料控制程序的設(shè)計(jì)。皮帶機(jī)廣泛運(yùn)用于我們的生活中，特別是工業(yè)生產(chǎn)中更是必不可缺。它被廣泛應(yīng)用在港口、電廠、煤礦、鋼鐵企業(yè)、水泥、糧食以及輕工業(yè)的生產(chǎn)線。即可以運(yùn)送散狀物料，也可以運(yùn)送成件物品。工作過(guò)程中噪音較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。皮帶運(yùn)輸機(jī)可用于水平或傾斜運(yùn)輸。皮帶運(yùn)輸機(jī)還應(yīng)用與裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)等連續(xù)運(yùn)輸移動(dòng)機(jī)械上。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

8、。在大型港口或大型冶金企業(yè)，皮帶運(yùn)輸機(jī)得到最廣泛的應(yīng)用。其總長(zhǎng)度可達(dá)到十幾千米。本次設(shè)計(jì)選擇了用PLC來(lái)控制皮帶機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，PLC的運(yùn)用使得系統(tǒng)的電路變得簡(jiǎn)明清楚，而且十分便于日后的運(yùn)行維護(hù)，那么PLC究竟是什么呢？世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工

9、程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功

10、能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著PLC的出現(xiàn)，PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。PLC在皮帶機(jī)上面的應(yīng)用，使的皮帶機(jī)的控制機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，運(yùn)行更加可靠，同時(shí)維修起來(lái)也是十分的簡(jiǎn)單方便。第1章 三級(jí)皮帶機(jī)的簡(jiǎn)介及傳統(tǒng)控制方式的缺點(diǎn) 1.1 皮帶機(jī)的簡(jiǎn)介 皮帶機(jī)又名皮帶輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)、膠帶機(jī)、膠帶輸送機(jī)，英文：belt conveyer，是一種廣泛應(yīng)用與礦山，化工，水泥工廠的傳輸機(jī)械。 皮帶機(jī)（帶式輸送機(jī)）的應(yīng)用范圍：皮帶機(jī)工作是由驅(qū)動(dòng)裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連

11、續(xù)輸送散碎物料或成件品。 帶式輸送機(jī)（皮帶機(jī)）是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送 流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié) 奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。膠帶機(jī)（皮帶機(jī)）結(jié)構(gòu)組成：通用帶式輸送機(jī)（belt conveyer）由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、張緊

12、、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。輸送帶：常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-1540°C之間。物料溫度不超過(guò)50°C。向上輸送散粒料的傾角12°24°。對(duì)于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具 有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。 托輥：分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽 形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由25個(gè)輥?zhàn)咏M成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)

13、整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖 托輥裝在受料處，以減小物料對(duì)帶的沖擊。 滾筒：分驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒。驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。 張緊裝置：其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動(dòng)滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。1.2 傳統(tǒng)控制方式的缺點(diǎn)PLC控制電路以PLC為中心，包括：PLC，特殊模塊，接觸器，熱保護(hù)，儀表等。 繼電器控制電路（傳統(tǒng)控制電路）以繼電器為主要轉(zhuǎn)換元件，包括：繼電器，時(shí)間繼電器，計(jì)數(shù)器，接觸器，熱保護(hù)，儀表等。 從最基本的開(kāi)始

14、，常開(kāi)與常閉接點(diǎn)區(qū)別，PLC內(nèi)內(nèi)置繼電器很多，接點(diǎn)無(wú)數(shù)，接點(diǎn)可隨意并，串混聯(lián)。這使得PLC電路思路很寬，電路可以做的不嚴(yán)謹(jǐn)，所以復(fù)雜的PLC電路，理解別人的電路，不于自己寫電路快。繼電器電路，由于繼電器數(shù)量要求最少，所以要求電路盡量使用最少的接點(diǎn)，電路要求要嚴(yán)謹(jǐn)，所以產(chǎn)生很多經(jīng)典電路，理解別人的電路對(duì)自己幫助很大，兩者在實(shí)際使用中有很大的差別，畢竟兩者響應(yīng)時(shí)間，和操作頻率差別太大，繼電器有存在觸點(diǎn)接觸不良的問(wèn)題，PLC較少。繼電器壞了就還，PLC單個(gè)點(diǎn)有問(wèn)題可以改程序用備用的。PLC可以采用位操作，處理速度快，靈活性高。測(cè)試簡(jiǎn)單，遇到緊急情況，可以臨時(shí)強(qiáng)制。 常開(kāi)觸點(diǎn),是PLC和繼電器最常用的

15、.同一個(gè)繼電器在同一處并串聯(lián).PLC的意義我們感覺(jué)不到,但繼電器電路,意義很大.可能很多經(jīng)典繼電器電路里都沒(méi)有都沒(méi)有繼電器在同一處并串聯(lián)的電路圖,但實(shí)際應(yīng)用中意義很大.可以這么說(shuō):變不可能為可能。需要穩(wěn)定與必須得電閉合的場(chǎng)所并聯(lián)常開(kāi),與得電斷開(kāi)的場(chǎng)所串聯(lián)常閉，可以使之更穩(wěn)定，減少誤動(dòng)作。PLC體積小，功能大。但抗干擾能力弱,因?yàn)楦蓴_出現(xiàn)的誤動(dòng)作,有時(shí)很難發(fā)現(xiàn)。因?yàn)橛械母蓴_是沒(méi)有規(guī)律的。繼電器幾乎不受干擾影響，一個(gè)壞掉，更換方便。但復(fù)雜線路檢查故障要求維修者素質(zhì)要高。 總結(jié)：傳統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)

16、電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。第二章 總體方案的確定2.1 方案對(duì)比 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)(傳統(tǒng)控制系統(tǒng)）、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。2.1.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大材小用。且其外部

17、I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷 電路板上引出，不如接線端子可靠。2.1.2 繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。2.1.3 單片機(jī)控制單片機(jī)作為一個(gè)越大規(guī)模的集成電路、機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓

18、和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O接口電器上、硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。2.1.4 PLC控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自已設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和熱線，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化?？沈_程控制（PLC）從上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來(lái)微

19、電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)的首選控制裝置。2.2 方案確定通過(guò)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)，它性能可靠性高，接線很簡(jiǎn)單，系統(tǒng)不復(fù)雜，易于維護(hù)，性能先進(jìn)，易于改造。和單片機(jī)系統(tǒng)相比，它編程簡(jiǎn)單，易于掌握，連線簡(jiǎn)單。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能先進(jìn)，但是價(jià)格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)于本系統(tǒng)而言實(shí)在是大材小用。綜上

20、所述，本次設(shè)計(jì)應(yīng)選擇PLC控制更為合理。第三章 程序設(shè)計(jì)的接線圖3.1 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施PLC是專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，一般不需要采用什么特殊措施就可以直接用于工作環(huán)境，但為了保證PLC的正常安全運(yùn)行，提高PLC控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，一般仍然需要采取抗干擾措施。PLC的干擾源主要有電弧干擾、反電勢(shì)干擾、電子干擾、電源干擾，以及線路之間產(chǎn)生的干擾等。電源回路才用隔離變壓器、正確的接地等都是有效的抗干擾措施，除此之外，還可采用以下技術(shù)措施：（1） 防止輸入信號(hào)受干擾的措施當(dāng)輸入端有感性元件時(shí)，為了防止感應(yīng)電勢(shì)損壞模塊，應(yīng)在輸入端并接RC吸收電路（交流輸入信號(hào)）或并接續(xù)流二極管（直

21、流輸入信號(hào)）。（2） 防止輸出信號(hào)受干擾的措施在PLC的輸出端接有感性負(fù)載時(shí)，輸出信號(hào)由OFF變?yōu)镺N時(shí)，會(huì)產(chǎn)生突變電流；從ON變?yōu)镺FF時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反向感應(yīng)電勢(shì)。3.2 PLC故障診斷 任何PLC都具有自診斷功能，當(dāng)PLC異常時(shí)應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。一般當(dāng)PLC發(fā)生異常時(shí)，首先請(qǐng)檢查電源電壓、PLC的I/O端子的螺絲和插件是否松動(dòng)，以及有無(wú)其他異常。然后再根據(jù)PLC基本單元上設(shè)置的各種LED的指示燈狀況，以檢查PLC自身和外部有無(wú)異常。以三菱FX系列PLC為例，來(lái)說(shuō)明根據(jù)LED指示燈狀態(tài)來(lái)診斷PLC故障原因的方法。（1） POWER：電源指示。當(dāng)PLC基本單元供電時(shí)，基本單元

22、表面上設(shè)置的【POWER】LED指示燈會(huì)亮。如果電源合上但【POWER】LED指示燈不亮，請(qǐng)確認(rèn)電源連接線。另外，若同一電源有驅(qū)動(dòng)傳感器等時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)無(wú)負(fù)載短路或過(guò)電流。若不是上述原因，則可能是PLC內(nèi)混入導(dǎo)電性異物或其他情況，使基本單元內(nèi)的保險(xiǎn)絲熔斷，此時(shí)可能通過(guò)更換保險(xiǎn)絲來(lái)解決。（2） RUN：運(yùn)行指示。當(dāng)PLC基本單元的RUN端與COM端之間開(kāi)關(guān)閉合或面板上RUN開(kāi)關(guān)合上時(shí)，PLC即處于運(yùn)行狀態(tài)，RUN指示燈亮。（3） BATT.V.:機(jī)內(nèi)鋰電池電壓指示。如果指示燈亮說(shuō)明鋰電池電壓不足，應(yīng)該更換。（4） EPROR程序出錯(cuò)指示。當(dāng)程序語(yǔ)法錯(cuò)誤，或有異常噪音、導(dǎo)電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)

23、存的內(nèi)容變化時(shí)，【EPROG】的LED會(huì)閃爍，PLC處于處于STOP狀態(tài)，同時(shí)輸出全部變?yōu)镺FF。在這種情況下，應(yīng)檢查程序是否有錯(cuò)，檢查有無(wú)導(dǎo)電性異物混入和高強(qiáng)度噪音源。由于PLC內(nèi)部混入導(dǎo)電性異物或受外部異常噪音的影響，導(dǎo)致CPU處于失控或運(yùn)算周期超過(guò)200MS，則WDT出錯(cuò)，【EPROR】的LED指示燈亮，PLC處于STOP狀態(tài)，同時(shí)輸出全部變?yōu)镺FF。此時(shí)可進(jìn)行斷電復(fù)位，若PLC恢復(fù)正常，請(qǐng)檢查一下有無(wú)異常噪音發(fā)生源和導(dǎo)電性異物混入的情況。另外，請(qǐng)檢查PLC的接地是否符合要求。（5）輸入指示：不管是輸入單元的LED燈亮還是滅，請(qǐng)檢查輸入信號(hào)開(kāi)關(guān)是否確實(shí)在ON或OFF狀態(tài)。如果輸入開(kāi)關(guān)的額

24、定電流容量過(guò)大或由于油浸入等原因，容易產(chǎn)生接觸不良。當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)與LED燈亮用電阻并聯(lián)時(shí)，即使輸入開(kāi)關(guān)OFF但并聯(lián)電路仍導(dǎo)通，仍可對(duì)PLC進(jìn)行輸入。如果使用光傳感器等輸入設(shè)備，由于發(fā)光/受光部位占有污垢等，因其靈敏度變化，有可能不能完全進(jìn)入“ON”狀態(tài)。在比PLC運(yùn)算周期短的時(shí)間內(nèi)，不能接受到ON和OFF的輸入。如果再輸入端子上外加不同的電壓時(shí)，會(huì)損壞輸入回路。 （6）輸出指示：不管輸出單元的LED燈亮還是滅，如果負(fù)載不能進(jìn)行ON或OFF時(shí)，主要是由于過(guò)載、負(fù)載短路或容量性負(fù)載的沖擊電流等，引起繼電器輸出接點(diǎn)粘合，或接點(diǎn)接觸面不好導(dǎo)致接觸不良。3.3 plc程序設(shè)計(jì)圖3.1 程序設(shè)計(jì) 第四章 硬

25、件設(shè)計(jì)4.1 方案設(shè)計(jì) 本次課題是基于PLC三臺(tái)皮帶機(jī)送料控制程序的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，根據(jù)要求我構(gòu)想了下面的可行性的控制要求如下。 4.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)（1）列出PLC控制I/O口（輸入/輸出）元件地址分配表。（2）畫出PLC輸入/輸出接線圖和接觸器的主電路原理圖。（3）盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用、減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。 4.1.2 控制要求（1） 按下啟動(dòng)按鈕，1#、2#、3#皮帶機(jī)順序啟動(dòng)，間隔4S。（2） 按下停止按鈕，3#、2#、1#皮帶機(jī)順序停止，間隔4S（3） 當(dāng)主電路發(fā)生吸

26、死故障時(shí)，要有效的控制皮帶機(jī)停止。（4） 當(dāng)主電路發(fā)生不吸故障時(shí)，相應(yīng)的皮帶機(jī)不可啟動(dòng)。（5） 為保證意外發(fā)生時(shí)的安全，還要有急停按鈕，當(dāng)急停按鈕按下時(shí)所有電機(jī)立即停止運(yùn)行。（6） 要有必要的短路、過(guò)載保護(hù)。4.2 PLC型號(hào)選擇 4.2.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)PLC 的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示，由圖可見(jiàn)主要有6個(gè)部分組成，包括CPU（中央處理器）、輸入/輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口。如圖4-1所示圖4-1 PLC的組成結(jié)構(gòu)圖其核心主要有CPU,I/O模塊,電源模塊以及它的存儲(chǔ)模塊，它們各自的特點(diǎn)如下：（1） CPUPLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)

27、CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指

28、令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制；CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作；CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。（2） I/O模塊PLC的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。（3） 電源模塊有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入

29、電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。(4) 存儲(chǔ)模塊PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)儲(chǔ)存器和用戶儲(chǔ)存器兩種。系統(tǒng)儲(chǔ)存器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用于存放PLC的用戶程序?，F(xiàn)在的PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲(chǔ)器來(lái)作為系統(tǒng)儲(chǔ)存器和用戶儲(chǔ)存器。4.2.2 PLC的工作原理(1) PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1 每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。2 .輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃

30、描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3. 一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4. 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5. 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。1 CPU執(zhí)行指令的速度2 指令本身占有的時(shí)間3 指令條數(shù)6. 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/ 輸出響應(yīng)延遲。（2） PLC與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別1. PLC與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”，前者用“軟件”，后者用“硬件”。2. PLC與微機(jī)區(qū)別 前者工作方式是“循環(huán)掃描”。后者工作方式是“待命或中斷”PLC最突出的優(yōu)點(diǎn)采用“軟繼電器”代替“硬繼電器”。用“

31、軟件編程邏輯”代替“硬件布線邏輯”。 PLC編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符語(yǔ)言，等等。尤其前兩者為常用。3.由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會(huì)改變。4. 由于PLC是串行工作，所以PLC的運(yùn)行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)，這與繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。避免了觸點(diǎn)的臨界競(jìng)爭(zhēng)，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。4.2.3 歐姆龍PLC的性能及選型分析要求，可以確定需要10個(gè)輸入點(diǎn)，分別為M1,M2,M3啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，復(fù)位按鈕，通常用于系統(tǒng)的檢測(cè)維護(hù)；一個(gè)急停按鈕；電機(jī)運(yùn)行反饋以及電機(jī)的熱繼。因?yàn)橛腥_(tái)皮帶機(jī)，故需

32、要三個(gè)輸出點(diǎn)。又為了便于日后的功能增加等因素，選擇了48點(diǎn)的基本輸入輸出單元，因?yàn)檩敵龅氖?20V的交流電，為了增加它的耐用性，采用了可控硅輸出。綜上所述，設(shè)計(jì)中最終選擇了歐姆龍CPM2AE的PLC，這種PLC技術(shù)成熟，性能好，故障少，價(jià)格低廉，對(duì)于本項(xiàng)目又留有一定的余量，可以為以后改進(jìn)留下余地。4.2.4 PLC的端子分配及外部接線I/O對(duì)照表IO啟動(dòng)SB20.00.01#1100停止SB30.0012#1101緊停SB10.0023#1102復(fù)位SB40.003熱1KM10.004熱2KM20.005熱3KM30.0061#反饋KM40.0072#反饋FR10.0083#反饋FR20.00

33、9表4-1 PLC的I/O元件地址分配表4.3 皮帶電機(jī)的選型及其外部接線4.3.1 Y2系列異步電機(jī) 本次設(shè)計(jì)中的電機(jī)采用普通的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中沒(méi)有對(duì)電機(jī)的什么特別要求，因此選用普通的三相異步電機(jī)，本設(shè)計(jì)中選用Y2型異步電機(jī)。Y2系列電動(dòng)機(jī)是我國(guó)20世紀(jì)90年代中期最新設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)基本系列產(chǎn)品，為全封閉自扇冷式籠型電動(dòng)機(jī)，包括基本設(shè)計(jì)系列（Y2系列）和提高效率設(shè)計(jì)系列（Y2E系列）兩個(gè)系列產(chǎn)品，產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品20世紀(jì)90年代的水平，是用以替代Y系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，從90年代末期起我國(guó)已開(kāi)始實(shí)現(xiàn)由Y系列向Y2系列過(guò)渡Y2系列電動(dòng)機(jī)是我國(guó)20世紀(jì)90年代中

34、期最新設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)基本系列產(chǎn)品，為全封閉自扇冷式籠型電動(dòng)機(jī)，包括基本設(shè)計(jì)系列（Y2系列）和提高效率設(shè)計(jì)系列（Y2E系列）兩個(gè)系列產(chǎn)品，產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品20世紀(jì)90年代的水平，是用以替代Y系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，從90年代末期起我國(guó)已開(kāi)始實(shí)現(xiàn)由Y系列向Y2系列過(guò)渡。Y2系列電動(dòng)機(jī)采用F級(jí)絕緣等級(jí)，但溫升仍按B級(jí)絕緣考核（除機(jī)座為315部分及355部分規(guī)格外），故電動(dòng)機(jī)的溫升裕度較大。防護(hù)等級(jí)提高到IP54，機(jī)座用平行垂直分布的散熱筋，接線盒置于電動(dòng)機(jī)機(jī)座的上方，以方便接線。Y2系列電動(dòng)機(jī)在Y系列電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了電機(jī)的噪聲及振動(dòng)，節(jié)約了材料，并使電動(dòng)

35、機(jī)結(jié)構(gòu)更合理，外形新穎、美觀。Y2系列電動(dòng)機(jī)（除個(gè)別延伸的機(jī)座和規(guī)格外）的功率等級(jí)與安裝尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系與Y系列電動(dòng)機(jī)完全相同，有利于Y2系列電動(dòng)機(jī)逐步取代Y系列電動(dòng)機(jī)。Y2E系列電機(jī)是為了提高電動(dòng)機(jī)效率而設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)載率較高的各種機(jī)械設(shè)備上。當(dāng)向三相定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

36、作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。交流三相異步電動(dòng)機(jī)繞組分類，單層繞組就是在每個(gè)定子槽內(nèi)只嵌置一個(gè)線圈有效邊的

37、繞組，因而它的線圈總數(shù)只有電機(jī)總槽數(shù)的一半。單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是繞組線圈數(shù)少工藝比較簡(jiǎn)單；沒(méi)有層間絕緣故槽的利用率提高；單層結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生相間擊穿故障等。缺點(diǎn)則是繞組產(chǎn)生的電磁波形不夠理想，電機(jī)的鐵損和噪音都較大且起動(dòng)性能也稍差，故單層繞組一般只用于小容量異步電動(dòng)機(jī)中。 單層繞組按照其線圈的形狀和端接部分排列布置的不同，可分為鏈?zhǔn)嚼@組、交叉鏈?zhǔn)嚼@組、同心式繞組和交叉式同心繞組等幾種繞組形式。4.3.2 主回路電機(jī)的外部接線圖 本次設(shè)計(jì)因?yàn)橛腥?jí)皮帶機(jī)，故需要三個(gè)電機(jī)來(lái)拖動(dòng)，當(dāng)然需要有一些短路、過(guò)載保護(hù)繼電器、空開(kāi)的選型后后面的詳細(xì)介紹，具體的主電路如圖：4.4 其它硬件選型4.4.1 接觸器選用CJ

38、29-10/16型接觸器 其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，29為設(shè)計(jì)編號(hào)，10/16為主觸頭額定電流相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：(1): 操作頻率為1200/h(2):機(jī)電壽命為1000萬(wàn)次(3): 主觸頭額定電流為10/16（A）(4):額定電壓為380/220（V）(5):功率為2.5KW4.4.2 熱繼電器選用JR16B-60/3D型熱繼電器其中“J”表示繼電器，“D”帶斷相保護(hù)相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 額定電流為20A（2） 熱元件額定電流為32/44.4.3 空氣開(kāi)關(guān) 市面上的空氣開(kāi)關(guān)多種多樣，以“DZ10-100/330 I=60A ”來(lái)說(shuō)明各個(gè)參數(shù)的含義所

39、在：DZ“自動(dòng)”的反拼音10設(shè)計(jì)序號(hào)100是它的殼架等級(jí)3表示極數(shù)即三相3脫扣形式（0無(wú)脫扣器，1熱脫扣器式，2電磁脫扣器式，3復(fù)式）0有無(wú)輔助觸頭（0無(wú)輔助觸頭，2有輔助觸頭）I=60A過(guò)電流調(diào)節(jié) 額定電流。要點(diǎn)（1） 空氣開(kāi)關(guān)額定電壓大于等于線路額定電壓（2） 空氣開(kāi)關(guān)額定電流和過(guò)電流脫扣器的額定電流大于等于線路計(jì)算負(fù)荷電流。 通過(guò)比較認(rèn)識(shí)，以及對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中的要求分析，本系統(tǒng)中選用“DZ10-100/330 I=20A”的空氣開(kāi)關(guān)。第5章 軟件設(shè)計(jì)5.1 控制要求（1） 按下啟動(dòng)按鈕，1#、2#、3#皮帶機(jī)順序啟動(dòng)，間隔4S。（2） 按下停止按鈕，3#、2#、1#皮帶機(jī)順序停止，間隔4S（3） 當(dāng)主電路發(fā)生吸死故障時(shí)，要有效的控制皮帶機(jī)停止。（4） 當(dāng)主電路發(fā)生不吸故障時(shí)，相應(yīng)的皮帶機(jī)不可啟動(dòng)。（5） 為保證意外發(fā)生時(shí)的安全，還要有急停按鈕，當(dāng)急停按鈕按下時(shí)所有電機(jī)立即停止運(yùn)行。（6） 要有必要的短路、過(guò)載保護(hù)。5.2 程序的實(shí)現(xiàn)在3.2.4PLC外部接線的分析過(guò)程中已經(jīng)列出了PLC的I/O分配表，外了使程序的過(guò)程更為明了，采用子程序跳轉(zhuǎn)的方式將程序