皮带运输机的plc控制系统设计.doc

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摘要

在物流企业机电输送中，需要把一件物品从某一位置搬到另一位置，并且能自动完成工序，因此输送带控制系统被广泛运用于物流行业，然而，传统的接触继电器控制系统有着接线复杂、抗干扰能力差和容易接触不良从而造成故障的缺陷，而且功能扩展性差。

PLC系统因其可靠性高、编程简单、功能完善而越来越受到青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步被PLC系统所取代。

目前传统的继电接触器控制系统己逐步为PLC所取代这是一种发展的趋势。

接触继电器控制系统是根据一定的生产机械，一定的生产工艺，采用硬接线方式，以完成一定的逻辑控制（包括空间控制、时间控制等）功能的。

而一旦生产机械不同或生产工艺变更，则系统必须重新设计改造。

而PLC技术，由于采用了微电了技术和计算机技术，其逻辑控制功能可以通过软件编程来实现。

因此当生产机械或生产工艺变更，只需改变程序或变更一下接线端子就可以了。

本文介绍了基于的输送带控制系统，该系统通过控制输送带的运行与停止、翻身电机和推杆电机的正反转，实现了工作的顺利进行。

关键词：

PLC；输送带；使用

目录

摘要 I

1前言 1

1.1研究背景 1

1.2文献综述 2

1.3设计工作方案 3

2PLC系统的工作分析及特点 4

2.1工作流程分析 5

2.2系统的工作步进时序图 6

2.3PLC的特点 6

3输送带控制系统描述及其系统运行要求 7

4确定系统的输入输出点数及PLC类型 8

5PLC皮带运输机概述 9

5.1PLC控制技术在煤矿井下的应用 9

5.2控制系统组成 10

6皮带运输机的设计 10

6.1系统总体设计 10

6.2系统的硬件设计 11

6.2.1PLC选型 11

6.2.2I/O分配表 12

6.2.3I/O接线图 12

6.3系统的软件设计 13

6.3.1模块编程思想 13

6.3.2主程序的设计 14

7结语 16

II

1前言

目前，输送带控制系统在工业领域有着广泛的应用，此外，输送带控制系统也广泛运用于物流行业，采用传统的接触继电器控制系统，不仅接线复杂、抗干扰能力差，易因接触不良而造成故障，而且功能扩展性差。

PLC系统因其可靠性高、编程简单、功能完善而越来越受到青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步被PLC系统所取代。

目前传统的继电接触器控制系统己逐步为PLC所取代这是一种发展的趋势。

接触继电器控制系统是根据一定的生产机械，一定的生产工艺，采用硬接线方式，以完成一定的逻辑控制（包括空间控制、时间控制等）功能的。

而一旦生产机械不同或生产工艺变更，则系统必须重新设计改造。

而PLC技术，由于采用了微电了技术和计算机技术，其逻辑控制功能可以通过软件编程来实现。

因此当生产机械或生产工艺变更，只需改变程序或变更一下接线端子就可以了。

本文介绍了基于的输送带控制系统，该系统通过控制输送带的运行与停止、翻身电机和推杆电机的正反转，实现了工作的顺利进行。

1.1研究背景

目前，输送带控制系统在工业领域有着广泛的应用，此外，输送带控制系统也广泛运用于物流行业，采用传统的接触继电器控制系统，不仅接线复杂、抗干扰能力差，易因接触不良而造成故障，而且功能扩展性差。

PLC系统因其可靠性高、编程简单、功能完善而越来越受到青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步被PLC系统所取代。

目前传统的继电接触器控制系统已逐步为PLC所取代这是一种发展的趋势。

接触继电器控制系统是根据一定的生产机械，一定的生产工艺，采用硬接线方式，以完成一定的逻辑控制（包括空间控制、时间控制等）功能的。

而一旦生产机械不同或生产工艺变更，则系统必须重新设计改造。

而PLC技术，由于采用了微电了技术和计算机技术，其逻辑控制功能可以通过软件编程来实现。

因此当生产机械或生产工艺变更，只需改变程序或变更一下接线端子就可以了。

本文介绍了基于的输送带控制系统，该系统通过控制输送带的运行与停止、翻身电机和推杆电机的正反转，实现了工作的顺利进行。

所以本文对PLC在输送带自动控制装置中的应用的研究是非常有意义的。

本文的研究目的就是对PLC技术有个更加全面深入的了解，深入研究PLC应用在输送带自动控制装置中是如何设计并且运行的。

继而在现实中能够更加熟悉这项技术，能够熟悉运用这个技术。

1.2文献综述

由于软PLC具有通用性、兼容性高、价格低廉、编程方便、易于与网络连接等优点，在欧美等西方国家都把软PLC作为一个重点对象进行研究开发。

目前软PLC产品在国外主要有美国，欧洲和口本的产品，美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离的情况下独自研发出来的，所以美国和欧洲的PLC产品有很大的差异。

口本的PLC技术是从美国引进的，但口本主要定位在小型的PLC上。

所以口本的PLC产品以小型化著称。

欧洲生产PLC的厂商主要有德国的西门子公司、AGE公司、法国的TE公司。

西门子生产的PLC产品主要有SS和S7系列。

其中S7系列产品是西门子公司在系列的基础上推出的新产品，S7系列产品的主要特点：

完全符合IEC61131-3标准开发环境集成化程度高；图形化编程非常方便；极高的可靠性；极丰富的指令性丰富的内置集成功能；实时特性；强大的通讯能力；丰富的扩展模块。

美国的厂商主要有ABB公司、通用电气公司、MODICON公司、德州仪器公司等。

日本的小型最具特色，在小型机领域中颇具盛名，主要的厂商有三菱、欧姆龙、松下等。

在国内，主要以计算机为依托，借助其丰富的软硬件资源并以某一操作系统为平台而开发的开放式体系结构软PLC的技术路线，这样就避开了制约我国传统硬件可靠性差的缺点，使得我国在今后开发的软PLC技术条件上与国外基本处于同一起跑线上，可以充分发挥我国在软件技术方面的人力资源和智力特长，从而使我国有可能在较短的时间内，以较少的投入实现软PLC在品种、数量和性能上不仅可以满足国内的需求，而且能在国际上占一席之地。

如果我们采取“扬长避短，避硬重软，软件突破，以软代硬，技术成套，易于生产”的思路，致力于以工业通用微机为硬件平台，将与国外同行重新站在一条起跑线上。

所以，发展软PLC将对我国的工业控制领域产生很重要的影响。

目前国内己经有不少公司正在研究开发的具有自主版权的软PLC产品，并且有部分产品己经基本达到国际上要求的软PLC的性能指标。

其中像国内某公司生产的软PLC产品，主要基于Windows98系统，主要应用于电磁搅拌控制系统，其产品基本符合IEC61131-3标准，并且操作简便，专业性强。

但同时存在不少缺点，比如人机交互界面过于简洁；梯形图编辑器智能化程度不高指令集过于简单；用途过于单一等。

和国外著名厂商生产的PLC产品相比，国内的产品大部分功能过于单一，产品智能化程度不高，性能不高。

在软PLC的开发平台方面。

目前，国内外大多数的软PLC以Windows和为操作平台，DOS环境下可以轻松实现实时控制的要求，但是DOS环境是单任务处理方式，使得PC机的潜力未能充分发挥，系统的功能和灵活性也受到了限制。

而操作系统具有操作界面良好，程序开发相对容易，开发程序可移植性好，多任务等优点，同时具有实时响应特征和抢占式多任务调度机制，因此在下开发实时多任务系统具有更大的优势；另外，Windows为应用程序的开发提供了丰富的内部接口函数。

但Windows并不是一个理想的实时控制系统。

同时，系统是收费的，这样就增加了成本。

而采用Linux操作系统则可以克服DOS下内存管理和Windows下非实时控制等的限制，具有内存管理方便、多任务、实时性强的特点。

同时也具有丰富的图形库，比如GTK,Qt可以方便的实现Windows下的图形界面，也避免了Windows环境的不稳定带来的危害，并且Linux为自由软件，降低了开发成本。

所以可以预见，发展Linux环境下的软PLC系统是未来的趋势，同时也符合我们国家所倡导的伸用Linux操作系统的要求。

1.3设计工作方案

输送带控制系统由系统控制柜和传送带木体两部分组成。

系统控制柜的操作ICI板上装有不数显示器、电源指示灯、故障指示灯、急停按钮、启动按钮、停止按钮、角度调整按钮、PLC输入输出端子以及电源接等。

不数显T器用来记录、显示传送带输送件的数量;电源指示灯用来反映控制系统是否已经通电;故障指示灯用来显不有无故障，若有紧急情况，操作人员可按紧急按钮，系统将立即停止运行，只有急停按钮复位后系统才可重新启动;角度调整按钮是用来服务翻身电机的。

由十翻身电机在运行时易受惯性、摩擦等因素，使得翻身电机在多次运行之后会产生累加误差，使其不能返回初始位置，通过角度调整进行校正，使翻身电机回到初始位置。

输送带俯视图，输送带木体是由输送带电机、翻身电机、推杆电机及其传动装置所构成的，用来完成用户所要实现的工艺流程。

本文首先介绍PLC系统的工作流程，时序，以及简要的介绍了PLC系统的特点，然后本文描述了传送带控制系统和它运行的时候的要求，然后本文介绍了传送带输出输入的确认以及PLC系统的选择，并且本文介绍了机械手如何PLC，最后本文就以三菱FX系列PLC为例，具体的分析了PLC技术在该公司输送带自动控制装置中的上位机和下位机中的设计和应用。

本文要求对PLC技术有个比较系统的了解，本文还要求对输送带自动控制装置的工作比较熟悉。

2PLC系统的工作分析及特点

PLC在自动化领域占据了举足轻重的地位.机器控制仍旧是最主要的应用方面.占据了82%过程控制占74%;运动控制占55%;批量控制占31%。

紧随其后的是诊断应用占25%;比重最小的是安全应用仅占1%。

对于现代PLC来说.与其他控制系统的接口方法对其灵活性非常关键。

据受调查者称.接入网络是主要PLC的主要接口方法，占69%。

其余31%作为独立设备使用。

对于那些接入网络的设备大多数与电脑或PAC连接使用.与PLC连接使用的差不多同样数量。

最少的是与分布式控制系统连接使用.所占比例稍高于5%。

PLC网络协议也为控制工程师提供了几乎无限的灵活性。

虽然其中有几种协议最常用例如Ethemet,SerialRS-232/RS-485和4-20mA标准型号.但是全部的网络协议还包括很多种类。

除了上述的三种协议.以下是按照使用频度排序的其他协议：

DeviceNet

Allen-BradleyRemoteI/O

Modbus

ControlNet

Wirelessprotocol

Profibus

HART

PLC的选择在选型、推荐和/或采购PLC的时候有一些特征是很重要的.据受访者称.最重要的特性是内部通讯支撑组件其他特性.以重要程度降序排列依次为:

PID、快速扫描时间、内存总量、运动支持能力、可否外接存储器和无线通讯能力。

2.1工作流程分析

图1系统工作示意图

机械手的任务是将传输带A上的工件搬运到传输带B上，其中的上升、下降、左移、右移、抓、放等动作都按一定程序白动完成。

传输带B连续运转。

按下启动按钮SB1后，手臂开始上升-到达一定高度后，由上升限位开关ST4检测-手臂开始左旋转-到达左极限位置时，由手臂左旋极限开关ST2检测-手臂开始下降-到达下降极限位置时，由手臂下降极限开关STS检测-这时传输带A开始运载被送工件前进，当工件到达机械手的手掌时，由工件检测传感器PS1检测到位-停止传输带A前进，同时将工件开始抓紧-是否将工件已经抓紧，由抓紧限位传感器ST1检测-然后手臂开始上升-到达上升限位后由上升限位开关ST4检测-手臂开始右旋-到位后由右旋限位开关ST3检测-手臂开始下降-到位后由下降限位开关STS检测-手臂将工件放下，2s后手臂开始上升，进行下一轮操作。

它的工作流程如图2。

图2系统工作流程图

2.2系统的工作步进时序图

图3步进时序图

2.3PLC的特点

反应快是PLC的主要特点，因PLC用自身内部的定义辅助继电器对传统机械触电继电器进行了替换，并将原先的导线连接形式去掉，转而由内部逻辑关系取代。