畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）plc用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PLC用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì) 畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)成果 2009屆題 目 PLC用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制 設(shè)計(jì) 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 趙 云 2009年 5 月 18 日 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)教學(xué)成果目 錄 中文摘要- 2 -英文摘要- 3 -引言- 4 -1 皮帶傳輸機(jī)集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程- 5 -11 皮帶傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu)- 5 -12 皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求- 5 -13 皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定- 6 -2 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)- 7 -21 PLC選型及IO表的分配- 7 -22 PLC外圍硬件電路的設(shè)計(jì)

2、與硬件電路圖- 8 -com PLC外圍硬件電路圖- 8 -com 硬件電路主電路圖及說明- 9 -23 硬件電路的接線要求- 10 -3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)- 10 -31 軟件設(shè)計(jì)思路- 10 -32 程序流程圖與梯形圖及說明- 10 -4 抗干擾的設(shè)計(jì)- 13 -41 設(shè)備選型- 13 -42 綜合抗干擾設(shè)計(jì)- 13 -5 系統(tǒng)調(diào)試- 13 -總結(jié)與謝辭- 14 -參考文獻(xiàn)- 15 -PLC用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì)信息工程學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù) 陳彪摘要針對(duì)中小型皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)采用繼電器控制存在可靠性差勞動(dòng)強(qiáng)度大生產(chǎn)效率低的問題開發(fā)一種基于PLC的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制裝置本控制系統(tǒng)選用C

3、PM2A系列PLC作為控制器在硬件電路設(shè)計(jì)中完成PLC選型及外部低壓電器的選用設(shè)計(jì)了硬件接線圖提出了接線要求使之具有控制和保護(hù)作用在軟件設(shè)計(jì)中給出了程序流程圖并設(shè)計(jì)出梯形圖程序?qū)⒂布蛙浖袡C(jī)結(jié)合使控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的關(guān)鍵詞皮帶運(yùn)輸機(jī) PLC 集中控制PLC for the centralized control of belt conveyor designInformation Engineering College Applied Electronic Technology chenbiaoAbstractThe control system for small and

4、medium belts transports used relays control the existence of poor reliability labor-intensive low production efficiency the development of a Plc-based control devices The control system chosen CPM2A series Plc as controller In hardware circuit design complete Plc models and the use of external low v

5、oltage electrical design of the hardware wiring wiring demands made so that it has control and protection role In software design providing a flowchart procedures and design Tixingtu procedures Hardware and software will be integrated to control system operation reliable and attained the desired des

6、ign objectives Keywordbelts transport PLC centralized control引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展煤礦冶金鋼鐵電廠等方面對(duì)于皮帶機(jī)的運(yùn)用有了新的要求皮帶運(yùn)輸機(jī)又稱帶式輸送機(jī)是一種連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械也是一種通用機(jī)械即可以運(yùn)送散狀物料也可以運(yùn)送成件物品工作過程中噪音較小結(jié)構(gòu)簡單皮帶運(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)械上以前的皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制大多采用繼電器接觸器控制采用手工操作方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大能耗嚴(yán)重維護(hù)量大可靠性低等缺點(diǎn)隨著工業(yè)的發(fā)展繼電器控制系統(tǒng)無法達(dá)到相應(yīng)的要求因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶的要求開發(fā)專用

7、的皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)為此采用PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)是十分必要的采用可編程控制器（PLC）控制的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)有1可靠性高皮帶機(jī)綜保裝置以 PLC控制器為核心系統(tǒng)具備高可靠性和強(qiáng)抗干擾性等特點(diǎn)對(duì)環(huán)境要求不高適用于惡劣環(huán)境中工作2配置靈活PLC在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)具有極大的靈活性具有極強(qiáng)的處理能力以及大的IO容量當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)控制要求發(fā)生變化時(shí)只需改變程序即可因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置組成不同規(guī)模不同功能的控制系統(tǒng)即可控制一臺(tái)單機(jī)又可控制一條生產(chǎn)線既可現(xiàn)場(chǎng)控制又可遠(yuǎn)程控制3設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng)PLC有很強(qiáng)的組網(wǎng)和擴(kuò)展能力今后可以很方便添加新設(shè)備和皮帶控制從而避免了以前上一套設(shè)備需更換一套控制設(shè)備的弊端節(jié)省了大量人力和

8、財(cái)力4維護(hù)方便模塊連接采用插拔式接線端子排更換維護(hù)非常方便1 皮帶傳輸機(jī)集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程11皮帶傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu)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 3 2 1皮帶2-托棍3-傳動(dòng)輪圖1皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成圖圖2原材料皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送示意圖12 皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求com的和技術(shù)要求1啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)最后一臺(tái)皮帶機(jī)然后每隔15S依次從后向前啟動(dòng)各臺(tái)皮帶機(jī)2停車時(shí)首先停止最前面一臺(tái)皮帶機(jī)待料運(yùn)送完畢后每隔30S依次從前向后停止各臺(tái)皮帶機(jī)3當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)該皮帶機(jī)和前面的皮帶機(jī)立即停止而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待料運(yùn)送完后停止例如電機(jī)M2發(fā)生故障M1

9、M2立即停止經(jīng)過30S延時(shí)后M3停止再過30SM4停止13 皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定皮帶運(yùn)輸機(jī)控制可采用PLC控制與傳統(tǒng)采用繼電器控制兩種控制方法兩種控制方法的比較如下1 方式繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯只能完成既定的邏輯控制PLC采用存儲(chǔ)邏輯其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中要改變控制邏輯只需改變程序即可稱軟接線 2 速度繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制工作頻率低毫秒級(jí)機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制速度快微秒級(jí)嚴(yán)格同步無抖動(dòng) 3 控制繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延

10、時(shí)控制而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高受環(huán)境影響大調(diào)整時(shí)間困難PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生精度高調(diào)整時(shí)間方便不受環(huán)境影響 通過對(duì)兩種控制方式的比較PLC控制方式控制效果比較好可實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)化而采用繼電器控制方式這種控制方式還停留在人工操作效果也就不是很明顯為此采用PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)是一個(gè)很好的選擇而PLC控制方式又分集中控制和分散控制兩塊集中控制就是一臺(tái)多個(gè)IO點(diǎn)PLC控制多臺(tái)設(shè)備實(shí)行的是一對(duì)多的控制方式分散控制是多臺(tái)PLC而每臺(tái)的PLC的IO點(diǎn)相對(duì)來說就比較少實(shí)現(xiàn)的是多對(duì)多的控制方式兩者的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表1表1 方案比較方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一控制集中緊湊易于安裝占地少費(fèi)用

11、少 一旦故障影響全裝置運(yùn)行時(shí)難于維護(hù)二控制分散互不影響便于維護(hù)占地較大費(fèi)用略高 考慮到控制成本占地等綜合因數(shù)還是采用PLC集中控制方式較為合理結(jié)合PLC控制與集中控制本篇論文對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)就采用PLC集中控制方案2 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)21 PLC選型及IO表的分配輸入信號(hào)啟動(dòng)開關(guān) 需要1個(gè)輸入端停車開關(guān) 需要1個(gè)輸入端故障開關(guān) 需要4個(gè)輸入端 以上共需6個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)考慮到以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有15的備用點(diǎn)共需7個(gè)輸入點(diǎn)輸出信號(hào)電動(dòng)機(jī) 需要4個(gè)輸出端報(bào)警燈 需要1個(gè)輸出端停車 需要1個(gè)輸出端故障 需要4個(gè)輸出端以上共需10個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)考慮到以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有15的備用點(diǎn)共需要12個(gè)

12、輸出點(diǎn)所以我們選用日本OMRON公司CPM2A系列30點(diǎn)IO輸入為18點(diǎn)輸出為12點(diǎn)可編程控制器它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1 同步控制 CPM2A2C的高速計(jì)數(shù)功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個(gè)特定的輸出脈沖 2 高速處理高速處理包括50ms的快速響應(yīng)輸入更短的掃描周期064msLD和1ms的定時(shí)器高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率以包裝機(jī)械為例這可以顯著縮短檢測(cè)標(biāo)簽記號(hào)和檢測(cè)產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔 3 高速計(jì)數(shù)器CPM2A2C支持單軸高速計(jì)數(shù)20kHz單相或5kHz雙相線形計(jì)數(shù)方式加減從-8388608到388607四軸高速計(jì)算中斷計(jì)數(shù)方式2kHz 單相 加或減從0000到F

13、FFF 4 脈沖輸出位置控制 CPM2A2C 支持4種脈沖方式2點(diǎn)10-10kHz脈沖輸出 1點(diǎn)10-10kHz 加減速定位 脈沖輸出2點(diǎn)PWM輸出01-9999Hz 0-100 1點(diǎn)同步控制功能 5 RS232端口CPM2A2C提供一個(gè)內(nèi)置的RS232C端口能方便地連接可編程終端確認(rèn)操作環(huán)境和調(diào)試時(shí)能實(shí)現(xiàn)可視化IO分配表如圖所示號(hào)在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)IO分配表如表2所示表2 I0分配表輸入啟動(dòng)按扭SB100000停車按扭SB200001故障按扭SB300002SB400003SB500004SB600005輸出報(bào)警燈01004故障輸

14、出點(diǎn)四個(gè)01006010070100801009停車輸出點(diǎn)01005電機(jī)點(diǎn)四個(gè)電機(jī)M401000電機(jī)M301001電機(jī)M201002電機(jī)M10100322 PLC外圍硬件電路的設(shè)計(jì)與硬件電路圖com外圍硬件電路圖SB1為啟動(dòng)按扭00000SB2為停止按扭00001SB3-SB6為四臺(tái)電機(jī)所對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)電機(jī)正常時(shí)為常開信號(hào)有故障信號(hào)時(shí)為常閉信號(hào)經(jīng)SB3-SB600002-00005輸入PLC處理01004為故障報(bào)警輸出當(dāng)任何一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障HA便開始報(bào)警電機(jī)的故障信號(hào)過流斷相短路過載可由熱繼電器交流接觸器來檢測(cè)圖3 PLC與外設(shè)之間的接線圖com路主電路圖及說明在圖4所示中通過QF1的閉合電流

15、經(jīng)過接觸器的線圈使主電路吸合使四臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)控制皮帶機(jī)運(yùn)作線圈KM1控制電機(jī)M1線圈KM2控制電機(jī)M2線圈KM3控制M3線圈KM4控制M4在主電路中如果某一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障都可由對(duì)應(yīng)的低壓電器來切斷電路進(jìn)行保護(hù)刀開關(guān)QF起電源隔離作用熔斷器FU作為電路后備短路保護(hù)熱繼電器FR具有對(duì)電機(jī)過載保護(hù)作用與電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限特性匹配圖4 主電路圖23 硬件電路的接線要求在硬件電路圖的基礎(chǔ)上如圖3圖4對(duì)一些相關(guān)的控制接線做一些要求1采用遠(yuǎn)程集中控制完全由PLC按照工藝要求來啟動(dòng)生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備2電動(dòng)機(jī)容量小于10KW或其容量不超過電源變壓器容量1520可實(shí)行直接啟動(dòng)3交流接觸器的容量根據(jù)電機(jī)功率來選取所有接觸器

16、線圈電壓均為AC220V4所有電機(jī)都配有相應(yīng)的低壓電器保護(hù)具有短路過載過電流斷相等保護(hù)功能5電控系統(tǒng)采用三相四線制供電系統(tǒng)6PLC的故障輸出端直接接到AC220V報(bào)警器3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)31軟件設(shè)計(jì)思路根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要同時(shí)考慮到各設(shè)備的安全性故障保護(hù)與報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)顯示的要求以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備協(xié)調(diào)工作功能用梯形圖語言編制整個(gè)控制程序在考慮皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)每臺(tái)皮帶機(jī)運(yùn)行相隔的時(shí)間用定時(shí)器控制在集控方式下系統(tǒng)啟動(dòng)后通過定時(shí)器控制依次啟動(dòng)各臺(tái)電機(jī)32程序流程圖與梯形圖及說明首先PLC上電初始化然后按下啟動(dòng)按扭 00000 M4電機(jī)先啟動(dòng)然后每隔15S啟動(dòng)M3M2M1電機(jī)當(dāng)需要電機(jī)停止

17、工作時(shí)只需要按下按扭00001第一臺(tái)電機(jī)立即停止工作以免繼續(xù)送料接著通過每隔30S停止M2M3M4電機(jī)當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)按下故障按扭每臺(tái)電機(jī)都有個(gè)故障按扭這臺(tái)電機(jī)以及此電機(jī)之前的電機(jī)馬上停止工作在通過30S定時(shí)器停止后面的電機(jī)為了分析問題方便根據(jù)控制要求做出系統(tǒng)動(dòng)作過程的流程圖如圖5所示 圖5流程圖根據(jù)控制要求及流程圖做出梯形圖如圖6所示在程序中 01000010010100201003控制電機(jī)M4M3M2M101004作為故障報(bào)警燈01006010070100801009故障輸出01005為停車輸出每個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間用定時(shí)器控制當(dāng)按下啟動(dòng)按扭00000時(shí)使線圈KM4的通電使KM4主電路通電接

18、觸器閉合電機(jī)M4啟動(dòng)然后每隔15S由定時(shí)器TIM000TIM001TIM002控制KM3KM2KM1線圈通電主電路閉合相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)開始工作接下來是停車過程按下停車按扭00001使M1電機(jī)停止然后每隔30S按M2M3M4順序停止通過低壓電器的保護(hù)短路過載過電流等切斷電路保證安全在出現(xiàn)故障時(shí)是用手動(dòng)來控制的當(dāng)M2電機(jī)發(fā)生故障時(shí)可按下00004按扭M2與M1電機(jī)立即停止然后通過T004的定時(shí)30S切斷M3通過T003定時(shí)30S切斷M4 00000 20000 A 20000 T002 01005 01009 01003M1 20000 01005 01003 20000 T003 01006 010

19、00M4 01000 01009 01000 00001 01005 01005 01001 00002 01006 01002 00003 01007 20000 T004 01007 T000 01001M3 00004 01008 01001 00005 01009 01006 01004 20000 T005 01008 T001 01002M2 01007 01002 01008 01009 圖6梯形圖程序4 抗干擾的設(shè)計(jì)41設(shè)備選型在選擇設(shè)備時(shí)首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品其包括了電磁兼容性EMC尤其是抗外部干擾能力如采用浮地技術(shù)隔離性能好的PLC系統(tǒng)其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干

20、擾指標(biāo)如共模擬制比差模擬制比耐壓能力允許在多大電場(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意我國是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大零點(diǎn)電位漂移大地電位變化大工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上對(duì)系統(tǒng)抗干擾性能要求更高在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行這就要在采用國外產(chǎn)品時(shí)按我國的標(biāo)準(zhǔn)GBT13926合理選擇 42 綜合抗干擾設(shè)計(jì) 主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施主要內(nèi)容包括對(duì)PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾對(duì)外引線進(jìn)行隔離濾波特別是原理動(dòng)力電纜分

21、層布置以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置完善接地系統(tǒng)另外還必須利用軟件手段進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性5 系統(tǒng)調(diào)試 用CX-P編程的基本操作有建立一個(gè)新工程創(chuàng)建一個(gè)程序編譯程序?qū)C機(jī)上的程序傳送到PLC將PLC中的程序傳送到PC機(jī)將PC機(jī)中的程序與PLC中的程序進(jìn)行比較在執(zhí)行PLC程序時(shí)進(jìn)行監(jiān)視在進(jìn)行在線編程等 在按下啟動(dòng)按鈕00000最后一臺(tái)皮帶機(jī)M4 01000 開始起動(dòng)在通過定時(shí)15S后依次起動(dòng)M3M2M1皮帶運(yùn)輸機(jī)停車時(shí)應(yīng)先停止最前面的皮帶機(jī)M1 01003 停車按鈕為00001按下此按鈕通過線圈01005對(duì)常閉觸點(diǎn)的控制將01003電機(jī)停止在通過程序的控制依次使M

22、2M3M4皮帶機(jī)停止這就是在正常情況的啟動(dòng)與停止控制在有故障的情況下按下對(duì)應(yīng)的皮帶機(jī)的故障按鈕就能使電機(jī)停止并及時(shí)報(bào)警于此同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí)一段時(shí)間后全部的電機(jī)停止工作另外還將四個(gè)故障按鈕并聯(lián)起來一起接在一個(gè)報(bào)警器上有故障能及時(shí)報(bào)警能使有關(guān)人員注意總結(jié)與謝辭時(shí)光如水歲月如歌三年的大學(xué)生活我想應(yīng)該是每個(gè)人心中最美好的一段時(shí)光吧從陌生到熟悉的轉(zhuǎn)變是對(duì)我們生活履歷的一種見證面對(duì)畢業(yè)在我們心中最深的意識(shí)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作與完成從選定題目選擇元器件實(shí)物的制作論文的完成過程是辛苦的但成果是令人欣慰的不論是之前的實(shí)驗(yàn)還是實(shí)習(xí)自己都沒有一個(gè)人去完成一件作品在這將近半年的時(shí)間里通過自己的不懈努力終于在這一刻完成了我的設(shè)計(jì)回想剛踏入校門時(shí)自己什么都不懂仍然像以前高中一樣的態(tài)度對(duì)待著生活但現(xiàn)實(shí)總是殘酷的大學(xué)不容我這樣一切都證明我的方式不適合在這個(gè)圈里生存我失落過我迷惘過但我沒放棄在失敗面前我并沒退縮我懂得什么是知難而進(jìn)在老師的指導(dǎo)與同學(xué)的幫助中我找回了自我認(rèn)清了方向也有了明確的目標(biāo)那樣我就有了朝著目標(biāo)奮斗的動(dòng)力從而我在這3年里認(rèn)真學(xué)習(xí)多次獲得獎(jiǎng)學(xué)金而且我知道這樣還是不夠的現(xiàn)在的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)是那樣的激烈適者生存于是我在課余的時(shí)間加強(qiáng)自我的動(dòng)手能力參加社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)這樣我在這段時(shí)間里學(xué)到了許多寶貴的道理那是我一生受