基于PLC及组态软件的自动传送带控制系统.docx
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基于PLC及组态软件的自动传送带控制系统
毕业设计报告
题目基于PLC及组态软件的自动传送带控制系统
机电工程系系电气自动化专业级班
学号
姓名
指导教师
完成日期2013年1月
摘要
随着网络通讯、计算机、自动化技术的发展，工厂及生产线的建设和改造正朝着自动化、网络化、信息化的方向发展。
传送带是生产系统中的重要物料输送工具，但现在还有不少传送带采用的是功能单一的按钮式电气控制柜控制，已不能满足现代化生产线物料输送管理的需求。
减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。
我们为各个装料生产领域所生产的可编程控制器装料系统。
它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
关键词：
PLC自动传输带组态
第一章绪论…………………………………………………………………….……1
1.1课设选择意义……………………………………………………….…………………1
1.2国内外研究…………………………………………………….…………………….1
1.3设计主要工作………………………………….…………………………………….2
1.4设计思路……………………………………………………………………………..3
第二章硬件设计…………………………………………………….…………………..4
2.1异步电机的选择…………………………………….……………………………….4
2.2热继电器的选择…………………………….……………………………………….4
2.3PLC的选型……………………………….………………………………………….4
第三章软件设计………………………………………………….…………………….6
3.1I/O口的接线………………………….……………………………………………..7
3.2I/O的分配…………………………….……………………………………………..8
3.3梯形图………………………………………….……………………………………9
第四章组态……………………………….…………………………………..………..10
4.1组态介绍………………………………………..………………………….………11
4.2动画模拟…………………………………….….……………………….…………12
4.3定义数据模拟……………………….………………………..……………………13
参考文献…………………………………………………..………………………………14
致谢……………………………………………………………………………..…………15
第一章绪论
1.1课题选题意义
能够运用以前学到的电子电工学、电气控制、PLC技术等有关基础知识根据实际进行电控系统设计及PLC程序的编制通过设计过程熟悉电气控制系统设计的一般步骤和顺序学会使用电控器产品如PLC产品手册、说明书及相关参考资料的方法能够根据设计要求利用有关资料来正确选择产品的型号和模块配置进一步将课堂中学到的理论知识与实践结合起来。
早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作.将PLC应用到运料小车电气控制系统,可实现运料小车的自动化控制,降低系统的运行费用.PLC运料小车电气控制系统具有连线简单,控制速度快,精度高,可靠性和可维护性好,安装、维修和改造方便等优点。
1.2国内外研究现状
国外研究概况：
在欧美等国家，软PLC已开始投入工业使用，而且市场份额每年都在增加，根据ARC的调查和估计，1997年全球的软PLC市场有3千6百万美元，到2000年软PLC的市场达到了1亿4千5百万美元，2001年差不多又增长了一倍。
目前，欧美等西方国家都把软PLC作为一个重点投资对象进行研究开发。
工业领域已经开始使用软PLC产品，而且软PLC的市场需求量也在不断的增长。
典型的软PLC应用产品有：
（1）SOFTPLC公司的SoftPLC。
SoftPLC是基于PC的开放式控制软件，具有开放的控制平台，用户能够根据自己的需求来选择硬件。
支持用户用梯形图和C、C++、Java等高级语言来编写自己的程序。
此外，SoftPLC内嵌Web和FTP服务器，用户可进行远程维护和监控。
（2）SIEMENS公司的SIMATICWinAC。
SIMATICWinAC是基于Windows平台的控制软件，具有可视化人机界面，它将控制、数据处理、通信等技术集于一体，采用了VentruCom司提供的实时操作系统作为WindowsNT的扩展，具有“硬实时”的特性。
（3）CJInternational公司的ISaGRAF。
ISaGRAF能够在多种操作系统下运行，具有良好的网络通讯能力，包括数据传输、远程监控和维护、在线调试、应用程序下载以及支持运行于多个目标机上的控制程序间的通讯。
国内研究概况：
软PLC大约在1996年以后才被介绍到国内来。
目前国内的一些工控方面的公司及研究机构在这方面也开展了部分基础技术研究工作，但起步较晚，现在还没有一家公司或机构可以推出比较完整的产品。
国内有一些著名的自动化软件公司（如北京亚控自动化软件科技有限公司）正在研究开发具有自主版权的中文软PLC产品，另外也有一些自动化工程公司开始代理销售这些商用化的软PLC产品。
我国自行开发的DCS系统，如上海自仪公司的SUPMAX-800，选用法国CJInternational公司的符合IEC61131-3的IsaGraf和美国的强实时操作系统Vxworks。
此外外陕西科技大学、武汉理工大学、山东大学等学者也在PLC软件技术上进行了一些研究。
从总的研究情况来看，目前国内软PLC的技术与国外相比，技术水平相差很大。
1.3设计主要工作
自动送料传送带系统由三级传送带、料斗、送料小车等组成，其控制要求如下：
1）指示灯红灯L1灭，绿灯L2亮，表明允许小车开始装料，料斗出料口关闭，传送带停止；
2）进料：
如料斗中料不满（未达到S1），5S后进料阀开启进料，当料满时，中止进料；
装车：
当汽车开进到进料车位（SQ1=ON），红灯L1亮，绿灯L2灭；同时启动M1，三个LED发光二极管亮，接着依次熄灭（每2秒移动一位），表示货物的传送方向。
4S后启动M2，三个LED发光二极管亮，接着依次熄灭（每2秒移动一位），表示货物的传送方向。
再经4S后启动M3，LED亮灯同上，再4S后打开料斗出料；
当车装满时（SQ2=ON），料斗关闭，2S后M3停止，M2在M3停止2S后停止，M1在M2停止2S后停止，同时指示灯红灯L1灭，绿灯L2亮，表明运了小车可以开走；
3）按下停止按钮SB2，整个系统中止运行。
如图所示：
1.4设计思路
图1.2流程图
第二章硬件设计
2.1异步电机的选择
Y系列（H355～1000）6kv、10kv高压三相异步电动机为笼型转子异步电动机。
该电动机的防护等级为IP23，冷却方法为IC01、IC11、IC21或IC31（见GB/T1993）。
其中H355～630电动机是按照JB/T7593-94、JB/T10446-2004技术条件生产的，H710～1000电动机是按照GB/13957-1992条件生产的。
本系列电动机具有高效、节能、噪声低、振动小、重量轻、性能可靠、安装维修方便等优点。
本系列电动机可作驱动各种不同机械之用。
如通风机、压缩机、水泵、破碎机、切削机床及其它设备，并可供煤矿、机械工业、发电厂及各种工矿企业作原动机之用。
本系列电动机结构及安装型式为IMB3，定额是以连续工作制（S1）为基准的连续定额，电动机的额定频率为50Hz，额定电压为6kv、10kv。
图2.1笼型转子异步电动机
2.2热继电器的选择
选用JR36-20热继电器JR36-20热继电器适用范围：
JR36-20热继电器适用于交流50Hz/60Hz、电压至690V，电流0.25~22A的长期工作或间断长期工作的交流电动机的过载与断相保护。
JR36-20热继电器具有断相保护、温度补偿、自动与手动复位、产品性能稳定可靠。
2.3PLC的选型
FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。
由于FX2n系列具备如下特点：
最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
本次设计需要5个输入和16输出，所以采用型号为FX2N-32MR-001的PLC。
2.4行程开关的选择
常规行程开关中LX19系列中的LX19-001/111，LXK3系列中的LXK3-20S/T，JLXK1系列JLXK1-111/411/511最具代表力,这些产品有结构简单、功能实用、价格低廉的优势深受广大使用者的青睐。
2.5接触器
本系统选用CJX9-3020S型接触器,本热继电器符合本系统的要求。
CJX2系列交流接触器具有体积小、重量、寿命长功耗小,可按要求组合派生,可配置积本式辅助头组、空气延时头、机械联锁机构等附件,组成延时接触器、机械联锁接触器、星三角起动器,并且可以和热继电器直接插接安装组成电磁起动器。
2.6主电路
图2.2主电路示意图
2.7传感器的选择
电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。
电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。
电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。
电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。
HM10高精度压阻式压力传感器，是采用德国HeLM公司先进的硅压阻力敏元件封装在不锈钢壳体内组装调试而成，外壳和接口材料均为不锈钢，介质兼容性好，性能稳定可靠，精度高，密封垫端面密封。
图2.3压力传感器
2.8按钮
按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
所以我设计了两个按钮，起始按钮SB1绿色，停止按钮SB2红色。
起到控制电机和电气的始终。
按钮开关如图2.5所示。
按钮：
带灯按钮圆型,型号：
A3JP-701
图2.4按钮开关
2.9型号选择
表2.5型号选择
硬件
型号
热继电器
JR36-20
PLC
FX2N-32MR-001
行程开关
LX19-001/111
电机
H355
接触器
CJX9-3020S
压力传感器
HM10
按钮开关
A3JP-701
第三章软件设计
3.1I/O口分配表
按照分配原则，节约原则按下表分配I/O口：
表3.1I/O口分配
输入
内部端口
外部端口
启动按钮
X0
SB1
停止按钮
X1
SB2
料满线位传感器
X2
S1
行程开关
X3
SQ1
行程开关
X4
SQ2
输出
内部端口
外部端口
传送电机
Y0
M1
传送电机
Y1
M2
传送电机
Y2
M3
进料电机
Y3
M4
出料电机
Y4
M5
红灯
Y5
L1
绿灯
Y6
L2
电机1LE
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