基于PLC的煤矿自动装车控制系统Word格式文档下载.docx

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摘要：

通过学习的PLC知识，以及查阅相关资料，利用PLC设计出一个基于PLC的自动装车系统。

目前与之类似的系统在沙石场，煤矿场和其他非煤矿场已经开始大量运用，但由于技术问题并未全面普及，而本论文是设计一款煤矿自动装车系统。

与煤矿自动装车控制系统相近的系统在我国大部分煤矿场和非煤矿产业都有相应的运用，但是都处于半自动状态，需要很多人手操作，这样比较费人力和物力，不利于生产效率的提高。

本文设计的煤矿自动装车系统可以对此进行改观。

该系统是将煤矿等矿物用传送带形式传送到一大型存储器内，车辆到达存储器下方自动开始装车，达到一定重量自动停止装车，具有一次称量、一次装载、速度快、精度高等特点。

整个系统利用西门子S7-200实现自动控制，西门子S7-200是一款结构简单、价格适宜、运用普遍的控制软件，用它作为该系统的控制核心比较合理。

该系统在理论上已实现全自动装车效果，也达到了这次设计的要求。

但在实际生产运用中还存在一些不足，不过我相信，在科学技术日益更新的情况下，将来解决相关技术难题后，该系统会得到优化加强并广泛运用。

关键词：

自动装车系统、传送带、存储器、西门子S7-200、控制核心、设计要求、全自动

Abstract:

bylearningtheknowledgeofPLC,andaccesstorelevantinformation,usingPLCtodesignanautomaticloadingsystembasedonPLC.Atpresent,thesimilarsysteminthequarry,minefieldandothernoncoalfieldhasbeenwidelyused,butduetotechnicalproblemshavenotbeenpopularized,andthisthesisistodesignanautomaticloadingsystemincoalmine.

Andthecoalmineautomaticloadingcontrolsystemsimilartothesystemareusedinmostcoalminesinourcountryandnoncoalindustry,butinthesemiautomaticstate,requiresalotofmanualoperation,sothecostofmanpowerandmaterialresources,isnotconducivetotheimprovementofproductionefficiency.Automaticcoalloadingsystemisdesignedinthispapercanmakechange.

Thesystemisthecoalandothermineralbeltconveyortoformalargememory,vehiclearrivalmemorybelowtheautomaticstartloading,reachedacertainweightautomaticstoploading,withaweighing,aloading,highspeed,highprecision.ThewholesystemusestheSiemensS7-200toachieveautomaticcontrol,SiemensS7-200isasimplestructure,reasonableprice,usingthecontrolsoftwaregenerally,useitasthecontrolcoreofthesystemisreasonable.

Thesystemhasrealizedtheautomaticloadingeffectintheory,butalsohasreachedthedesignrequirements.Butinsomedeficienciesstillexistintheactualproduction,butIbelievethat,inthescienceandtechnologyincreasinglyupdatedsituation,willsolverelatedtechnicalproblems,thesystemwillbeoptimizedtostrengthenandwidelyused.

Keywords:

automaticloadingsystem,aconveyorbelt,memory,S7-200,Siemenscontrol,designrequirements,automatic

第一章引言

根据课题要求，利用PLC设计一款自动装车系统。

一开始，拿到这个课题根本不知道如何进行，唯一可以做的就是查阅网上的相关知识。

在我查阅大量资料后，我发现网上很多论文都达不到我需要的效果。

不过，通过网络我知道了我需要做什么以及该怎样做。

通过了解，我知道自动装车系统在我国大部分煤矿场都有相应的运用，但是都处于半自动状态，还需要很多人手操作，这样比较费人力和物力，因此我决定以煤矿自动装车系统作为我的研究内容，对该系统进行进一步研究。

其实，大部分利用PLC控制的自动装车系统的原理基本相近。

我研究的煤矿自动装车系统需要用到传送带、电机、大型存储器等设备，其核心是利用相关的光电传感器和压力传感器进行检测，并利用西门子S7-200进行控制传送带电机的启停和常速和加速，以及送料阀门的打开和吸合。

该系统原理相对简单，但是工作量并不简单，首先遇到的难题便是结构图和原理图的制作，所用绘图软件CAD以前并未涉及过。

一个简单的结构图花了我3天时间，不过这三天，我对CAD有了相关的学习，画图效果越来越好越来越快了，后来原理图也只花了1天时间而已。

总的来说该系统优缺点并存，相关的技术问题在实际运用中还需改善。

最后感谢各位老师和同学对我的帮助，该论文才得以完成。

该论文存在的不足之处还需各位朋友多多指点。

谢谢大家！

苗平

2014年1月

第二章方案设计

2.1、设计题目

2.2、设计目的和意义

该煤矿自动装车系统是一个较为简单的控制系统，利用结构简单的西门子S7-200PLC作为系统的控制核心，不仅结构简单，操作方便，更具有很高的性价比，在该系统运用比较合适，与之类似的系统在我国的矿石、煤矿、沙石等诸多领域都有一些运用，但大多都是处于半自动状态，还需要很多人工，那样既浪费人力还浪费财力，产业的效率相对较低。

因此，我觉得本论文设计的这个系统在将来会广泛运用，具有较大的现实意义，这也是我选择此课题的真正目的。

当然，该系统是一个理论上是可以实现的，总体设计思路是利用相关的光电开关和压力开关进行检测，并利用西门子S7-200进行控制传送带电机的启停和常速和加速，以及送料阀门的打开和吸合。

具体的控制要求在下文2.4中有详细叙述。

该系统能够实现也确属不不易，不过最终能得以完成是值得自豪的。

完成这个系统设计让我新学会了很多东西，比如CAD画图软件，同时也把我么学过的PLC知识进行巩固，还学会了怎样在网络上快速寻找所需的信息等。

我想这是我最大的收获，也为以后的人生有重大的帮助！

2.3、系统组成

本系统主要由下面设备组成：

三相异步交流电机、光电开关、压力控制器、存储设备、传送带、西门子PLC---200

该系统的系统示意图如下：

图2-1系统示意图

2.4、系统控制要求

该系统应该达到的控制要求如下：

传送带送料控制和存储器物料检测控制：

1）当系统总开关SB1（I0.5）后，电机常速转动，如果物料低位光电传感器I0.1处于得电（检测到物料）状态，电机一直常速运行，向存储器内送料；

如果I0.1处于失电（未检测到物料）状态，电机在延时0.5s后开始高速运行送料。

2）电机高速送料时延时30s（为了演示缩短了时间，实际延时3分钟），I0.1还未得电则红灯亮报警，继续延时到60s（为了演示缩短了时间，实际延时5分钟）依然未得电则整个系统停止，表示无货源。

3）当物料高位检测光电传感器I0.2得电后，电机停止，传送带停止送料。

表示存储器内物料已满。

装车和电磁离合器的控制：

1）当I0.0检测到车辆通过,开始延时30s后电磁离合器（Q0.2）失电打开，开始装料；

延时到8分钟I0.0未再次检测到车辆到来则系统停止，表示暂时无车辆来装料。

2）矿车装料时，当压力控制器检测到压力达到指定值时，绿灯亮，表示车辆装满。

电磁离合器吸合，停止下料。

该车离开，第二辆车进站，如此循环。

2.5、系统结构图

图2-2系统结构图

第三章硬件部分

3.1、原件选型

3.1.1PLC可编程控制器的选型

PLC可编程序控制器其实就是工业控制计算机，用以取代传统的中间继电器、时间继电器、计数器等，并具有一切计算机控制系统的功能。

目前PLC已成为工业控制的标准设备，其应用面几乎覆盖了整个工业企业，广泛应用于化工、石油等企业的现代过程控制中。

采用PLC可编程序控制器，其优点如下：

（1）具有高可靠性。

（2）灵活性高、扩展性好、通用性强。

（3）功能强。

由于生产线上的恶劣环境和电磁干扰，一般的电子仪器都会受到干扰。

而PLC是从取代工厂内继电器线路、进行顺序控制发展开来的工业控制产品。

PLC由于具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等优点。

在电器控制系统中得到广泛应用。

PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算、计数和各种闭环控制功能。

整个控制系统利用PLC的控制实现了空箱传送、产品运输、产品计数等功能。

并且有手动控制和自动控制两种控制方式。

在生产线自动装箱控制的控制系统应用，可使生产线的控制更加灵活、可靠；

因此，本文选择PLC控制系统。

因为本系统是对开关量进行控制的应用系统，而且对控制速度要求不高。

相比之下，西门子S7-200系列CPU224的可编程控制器具有结构简单、性价比高的特点，所以本系统选用西门子S7-200系列的CPU224型可编程控制器PLC作为控制核心，该单元为23点I/O，13点输入，10点输出，满足系统输入、输出点需要。

3.1.2电机的选型

本系统所用电机是可以进行两个速度的控制，即一个常速，一个高速。

根据三相异步电机的速度公式：

n=（1-s）60f/p（其中s是转差率，f是电源频率，p是定子绕组极对数），电机的调速方式大概有下面几种：

1、变极对数调速方法

2、变频调速方法

3、串级调速方法

4、绕线式电动机转子串电阻调速方法

5、定子调压调速方法

6、电磁调速电动机调速方法

7、液力耦合器调速方法

由于变极对数调速是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对