傳送帶PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、渤海船舶職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)傳送帶PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)、班級(jí)：船舶電氣技術(shù)學(xué)號(hào):40學(xué)生姓名:李想 指導(dǎo)教師：宋運(yùn)偉目錄、,- 、-刖言、總體設(shè)計(jì)51、 設(shè)計(jì)目的52、 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及描述53、系統(tǒng)I/O 口設(shè)計(jì)6二、 控制方案61、 控制要求72、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 7三、控制過程分析81、梯形圖82、語句表102、原理分析11四、系統(tǒng)調(diào)試11五、個(gè)人總結(jié)11參考文獻(xiàn)13刖言可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller , PLQ ,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)算前、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

2、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)過程?；窘Y(jié)構(gòu)可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：一、電源可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是 無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分 重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 二、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程 邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(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)；

3、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法錯(cuò)誤。 當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)， 首先 它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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)器中逐條讀取用戶程序， 經(jīng)過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。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可 靠性，近年來對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)

4、故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。三、 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。四、輸入輸出接口電路1 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合 電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的 輸入通道。2 .現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、 選通電路和中斷請(qǐng)求電路 集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng) 的控制信號(hào)。五、功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。工作原理當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 在整個(gè)運(yùn)行期間

5、，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè) 階段。 一、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元 內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即 使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改 變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期， 才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。二、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶 程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖

6、左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu) 成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏 輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RA怖儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位 的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí) 行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化， 而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū) 或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖， 其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相 反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描

7、周 期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的 值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新， 這跟立即輸入有些區(qū)別。三、輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 可編程邏輯控制器的真正輸出?？删幊踢壿嬁刂破骶哂幸韵迈r明的特點(diǎn)：一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易， 以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成 復(fù)

8、雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。二、使用方便， 編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)， 因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而 不拆動(dòng)硬件。 三、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn) 咼于其他各種機(jī)型。發(fā)展歷史起源1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDF14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)

9、 PLC。1969年，美國研制出世界第一臺(tái) PDP-14 ;1971年，日本研制出第一臺(tái) DCS-8 ;1973年，德國研制出第一臺(tái) PLC ;1974年，中國研制出第一臺(tái) PLC。發(fā)展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邏輯控制器，使 可編程邏輯控制器增加了運(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。此時(shí)的可編程邏輯控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概 念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能 特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller( PL。20世紀(jì)70年代中末期，可編程

10、邏輯控制器進(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、超小型體積、 更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn) 代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，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)80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為3040%在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， 可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了

11、在過程控制領(lǐng)域 處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各 樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控 制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。一、總體設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的通過對(duì)自動(dòng)傳送帶 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉有關(guān) PLC電氣控制的理論知識(shí)，PLC的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和自動(dòng)控制要求用PLC進(jìn)行控制的PLC系統(tǒng)及控制程序設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)同學(xué)們的工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力。學(xué)生初步掌握 PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，編程技巧以及電氣常用元器件

12、的選型；初步具有控制系統(tǒng)主電路、控制程序的分析和設(shè)計(jì)方法； 同時(shí)使學(xué)生掌握電氣線路原理圖的繪制方法，為今后走上工作崗位應(yīng)用 PLC電氣控制基本理論知識(shí)奠定良好的基礎(chǔ)。2、設(shè)計(jì)任務(wù)分析及描述自動(dòng)傳送帶次品檢測及牌裝置示意圖二、控制方案1、控制要求(1) 產(chǎn)品在傳送帶上均勻放置，其中當(dāng)帶輪轉(zhuǎn)一周，則產(chǎn)品依次從1-2- 3- 4- 5- 6移動(dòng)一個(gè)位置；另外接近開關(guān)1在帶輪每轉(zhuǎn)一周發(fā)一個(gè)脈沖。(2) 光電檢出器負(fù)責(zé)檢測是正品還是次品，當(dāng)檢出次品時(shí)會(huì)發(fā)出一個(gè)脈 沖信號(hào)。（3） 接近開關(guān)2為正品計(jì)數(shù)器，當(dāng)正品箱裝滿10產(chǎn)品時(shí)，它發(fā)出信號(hào)， 讓已經(jīng)裝滿10個(gè)產(chǎn)品的小車走，再換一個(gè)小車。（4） 接近開關(guān)3作

13、為次品的計(jì)數(shù)器，作用和接近開關(guān)2相似。（5） 機(jī)械手用來搬運(yùn)次品，即當(dāng)次品被運(yùn)到6位置時(shí)，它負(fù)責(zé)的次品送 到次品箱中。（6） 把傳送帶上的次品檢出并拿走，當(dāng)正品箱或次品箱裝滿10個(gè)產(chǎn)品 時(shí)，小車運(yùn)走。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟（1）總體方案的確定根據(jù)控制要求，確定總體方案。（2） 正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的PLC,要求進(jìn)行電氣元件的選用說明。（3）分配I/O點(diǎn)，畫出I/O連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備，確定I/O端口。依據(jù)輸入輸出設(shè)備和PLC的I/O端口分配關(guān)系，畫出I/O連線圖。（4）程序設(shè)計(jì)說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細(xì)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)過程

14、的分析說明，設(shè) 計(jì)簡單、可靠的控制程序。（5 ）對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析，最后審查控制實(shí)現(xiàn)的可靠性檢查系統(tǒng)功能，完善控制程序3. 硬件配置序號(hào)名稱型號(hào)、規(guī)格數(shù)量備注1實(shí)驗(yàn)小車22導(dǎo)線3號(hào)若干3通訊編程電纜PC/PPI1三菱4實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書1份5計(jì)算機(jī)（帶編程軟件）1自備三、控制過程分析1、I/O分配功能：X001 總開關(guān)Y006機(jī)械手抓的電動(dòng)機(jī)X002正品脈沖信號(hào)丫007機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)X003次品脈沖信號(hào)Y001正品小車發(fā)動(dòng)機(jī)Y002繼電器Y003繼電器Y004次品小車發(fā)動(dòng)機(jī)Y000傳送帶發(fā)動(dòng)機(jī)C0正品計(jì)數(shù)器C1次品計(jì)數(shù)器C2機(jī)械手抓東西的計(jì)數(shù)器T4正品延時(shí)復(fù)位時(shí)間繼電器T5次品延時(shí)復(fù)位時(shí)間繼電

15、器TO沒抓物品機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的時(shí)間繼電器T1抓了物品機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的時(shí)間繼電器T3機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)延時(shí)復(fù)位時(shí)間繼電器Y005機(jī)械手抓電動(dòng)機(jī)梯形圖END0END00LDK001IOUTYOOO2LDX0021、語句表3ANDrooo4ANIY0035OUTcaKIeOUTY002gOUTY00110OUTT4K2013LDXQ0314ANDYOOO15Mil100216OUTClKI19OUTYQ0320ANDCl21OUTY00422OUTT512025LDX00326OUTTaK5026OUTT1K5032LDT133OUTC2KI36AHDC237OUTT3K5040OUTY00741OUTY00642

16、OUTY00543LDX0Q344AHITO2. 設(shè)計(jì)構(gòu)想：光電檢出器的正品與次品信號(hào)分別由兩個(gè)開關(guān)代替。初始狀態(tài)的機(jī)械手水平垂直傳送帶，機(jī)械手將有一半真正執(zhí)行夾緊工作，另一半將在下一次工作時(shí)才真正執(zhí) 行夾緊工作。機(jī)械手將停留1S后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，且夾緊速度遠(yuǎn)大于旋轉(zhuǎn)速度。小車 運(yùn)走物品時(shí)間為2S。3. 原理分析物品每隔15S掉落一個(gè)，傳送帶有一個(gè)傳感器，傳感器由傳送帶的總重量決 定信號(hào)；無物品時(shí)傳感器為待機(jī)狀態(tài)。物品從 1位置到6位置時(shí)間為6S。物品 接觸傳送帶后，傳感器發(fā)信號(hào)至開關(guān) X001,光電檢出器與傳送帶電機(jī)同時(shí)工作； 即光電檢出器發(fā)出正品或次品信號(hào)，電機(jī)丫001得電。X002為發(fā)出正品脈

17、沖信號(hào)， 當(dāng)計(jì)數(shù)器C0計(jì)10個(gè)后，正品汽車開走，延時(shí)復(fù)位時(shí)間繼電器到兩秒后 C0清零, X003發(fā)出次品脈沖信號(hào)同時(shí)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)，T0開始記時(shí)時(shí)間為5S,5S后延時(shí)斷開， 即機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)停止。當(dāng)時(shí)間繼電器 T1計(jì)時(shí)到6秒后T1閉合計(jì)數(shù)器C2計(jì)數(shù)1， C2閉合機(jī)械手抓取物品，機(jī)械手也同時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械手由電機(jī)丫005與丫006控制各一個(gè)，其中一個(gè)不抓取物品。當(dāng)時(shí)間繼電器 T3計(jì)時(shí)到5S后，計(jì)數(shù)器C2 獲得信號(hào)計(jì)數(shù)清零，C2斷開；機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)與抓取的電機(jī)同時(shí)失電，即轉(zhuǎn)動(dòng)停止 物品在重力情況下脫落至小車。當(dāng)次品計(jì)數(shù)器計(jì)到10個(gè)后次品汽車開走，延時(shí)復(fù)位時(shí)間繼電器T5到兩秒后C1清零。四、運(yùn)行PLC檢測調(diào)試閉

18、合X1然后閉合X2,計(jì)數(shù)器CO計(jì)數(shù)為1;重復(fù)10次閉合X2,當(dāng)計(jì)數(shù)滿10 后2S清零，小車運(yùn)走物品。閉合 X3,計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)為1,機(jī)械手能正常工作； 重復(fù)閉合X3十次，計(jì)數(shù)器C2計(jì)數(shù)到10后將在2S后清零，小車運(yùn)走物品。同時(shí) 閉合X2與X3,電路不受影響；兩個(gè)都不工作，閉合其中一個(gè)能保持回路的唯一 性。通過調(diào)試能滿足設(shè)計(jì)的要求，方案可進(jìn)一步完善。個(gè)人總結(jié)這次兩周的實(shí)訓(xùn)是我們第一次接觸編程實(shí)踐雖然以前也做過有關(guān)的的作業(yè) 與實(shí)驗(yàn)，但是總覺得簡單。也許是這次的設(shè)計(jì)比較難吧！當(dāng)我們第一天拿到課題 時(shí)，我看了很久也想了很久，但直到第二天才有個(gè)大概構(gòu)想。 第三天終于拿出了 一個(gè)部分基礎(chǔ)程序，但十分不理想。最后問了老師，感覺茅舍頓開；我十分驚訝， 一些想起來很復(fù)雜的功能轉(zhuǎn)換后就簡單了。 我的基礎(chǔ)程序就很快完成了。當(dāng)寫入 PLC后我又迷惑了，通過監(jiān)視發(fā)現(xiàn)了很多問題被忽略了，不符合控制要求。第二周的第一天我又開始寫梯形圖，這次我感覺很完善。我很興奮請(qǐng)來了老 師幫我看看。老師指出了幾處漏洞后，我又再