plc 双料斗皮带传输机控制.docx

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plc双料斗皮带传输机控制

双料斗皮带传输机控制

目录

第一章课题分析2

一、设计的目的2

二、设计内容2

1、设计要求2

2、I/O分配3

3、输入：

总开关X173

3、设计思路4

4、要实现的目标5

第二章硬件电路设计5

一、PLC选型和配置5

二、电机选型5

二、主电路图7

三、I/O接线图8

第三章程序设计9

一、梯形图程序设计9

第四章系统仿真和调试15

一、GTDesigner仿真15

二、仿真分析15

1、阀门A15

2、阀门B16

第五章结束语17

一、取得的效果17

二、创新点17

三、设计意义17

附：

参考文献17

第一章课题分析

一、设计的目的

通过设计进一步熟悉PLC使用。

PLC课程设计是在学完PLC之后的实践教学环节。

该实践教学是软件设计的综合训练,包括问题分析,总体结构设计,程序设计基本技能和技巧，综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统。

使学生获得控制技术工程的基本训练，提高工程意识和实践技能。

同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力，以及编写和整理设计文档的能力，使学生在设计中逐步提高程序设计能力,能根据实际问题的具体情况选择科学的工作方法。

二、设计内容

1、设计要求

（1）工作方式。

根据配料比例的要求，阀门B卸料底门间断工作。

启动后，阀门B卸料门打开5s，关闭5s，间断工作。

阀门A卸料底门和三个电动机为不间断工作，通过外部开关可以选择设置阀门B卸料底门的间断工作时间分别为5s、10s、15s。

（2）启动操作方式。

该设备遵循下面的顺序启动：

电动机M3首先工作，延时5s后，电动机M1和M2投入工作；再延时5s，阀门A和B开始工作。

（3）停止操作方式。

该设备遵循下面的顺序停止：

首先阀门A和B停止工作，延时5s后，电动机M1和M2停止工作，再延时5s，电动机M3停止工作。

（4）故障停车方式

①若阀门A或B出现故障，阀门A、B立即关闭，延时5s，电动机M1、M2停止运行，再延时5s，电动机M3停止运行。

②若电动机M1或M2出现故障，阀门A、B和电动机M1、M2立即停止工作，电动机M3延时5s后停止工作。

③若电动机M3出现故障，阀门A、B、电动机M1、M2、M3立即停止工作。

2、I/O分配

3、输入：

总开关X17

启动X0

停止X1

A故障信号X2

B故障信号X3

M1故障信号X4

M2故障信号X5

M3故障信号X6

工作模式选择：

5s间断工作X10

10s间断工作X11

15s间断工作X12

阀门A全开行程开关X13

阀门A全关行程开关X14

阀门B全开行程开关X15

阀门B全关行程开关X16

输出:

阀门A开指示灯Y0

阀门A电机M4正转Y11

阀门A电机M4反转Y12

阀门A关指示灯Y3

阀门B开指示灯Y1

阀门B电机M5正转Y7

阀门B电机M5反转Y10

阀门B关指示灯Y6

M1启动Y2

M2启动Y3

M3启动Y4

故障报警Y17

A故障指示灯Y20

B故障指示灯Y13

M1故障指示灯Y14

M2故障指示灯Y15

M3故障指示灯Y16

3、设计思路

本设计采用经验设计法，先按题目要求实现B阀门5s开一次5s关一次。

按下启动操作按钮，该设备遵循下面的顺序启动：

M3首先工作，延时5s后，M1和M2投入工作；再延时5s，A和B开始工作。

停止操作方式。

该设备遵循下面的顺序停止：

首先A和B停止工作，延时5s后，M1和M2停止工作，再延时5s，M3停止工作。

设计中原用电磁继电器控制A、B阀门的开与关。

考虑到本设计生产对象是大型生产工艺固体物料（煤及其配料），根据实际生产工艺选用合适的步进电机，对阀门进行精确的开、关控制。

皮带综合保护系统由保护装置，电源箱，速度传感器，温度传感器，跑偏传感器，堆煤传感器，烟雾传感器，双护套、双屏蔽强拉力电缆及快速接插件、连接件组成。

对故障信号的处理:

用红外检测器来检测A、B流下物料，当A、B出现故障（物料下完或阀门堵塞）分别输出信号X2、X3。

对于电动机M1、M2、M3的故障（皮带撕裂、电机堵转、皮带跑偏、皮带打滑等）的输出信号分别为X4、X5、X6。

故障指示灯Y17指数系统故障状态用，并有精确的故障指示。

将物料设定为两种矿石，plc选择FXON系列输入输出端口数分别为40、40。

M1、M2、M3电机选择（实际情况），都有保护装置。

阀门B的三段时间选择设定：

通过六个三组计数器C0、C1，C2、C3，C4、C5对有定时器T0、T1产生的周期为5s的方波进行技术实现，例如，实现5s间断：

C0计数2次，C1计数四次，用C0常开触点控制B阀门开指示和B继电器，用C0常闭触点控制B阀门关指示。

时序图如下

为了便于维修，我们在程序中加入了总开关X17控制的主控指令，为了防止掉电后计数器会有技计数需加入上电复位指令。

由于A、B电磁阀可能发生故障，用两个步进电机作为备用，当发生故障电磁阀不能使阀门关闭时，有对应的步进电机强制将阀门关闭。

4、要实现的目标

1、B卸料底门间断工作。

启动后，B卸料门打开5s，关闭5s，间断工作。

A卸料底门和三个电动机为不间断工作，通过外部开关可以选择设置B卸料底门的间断工作时间分别为5s、10s、15s。

2、当发生故障时

①若A或B出现故障，A、B立即关闭，延时5s，M1、M2停止运行，再延时5s，M3停止运行。

②若M1或M2出现故障，A、B和M1、M2立即停止工作，M3延时5s后停止工作。

③若M3出现故障，A、B、M1、M2、M3立即停止工

此外，有故障指示灯，知名故障发生的大致位置。

当电机发生故障时，有备用电机确保生产继续进行。

并且发生故障时进料要立刻停止，有相应指示灯指示A、B阀门是否处于全关状态。

3、启/停控制

启动操作方式。

该设备遵循下面的顺序启动：

M3首先工作，延时5s后，M1和M2投入工作；再延时5s，A和B开始工作。

停止操作方式。

该设备遵循下面的顺序停止：

首先A和B停止工作，延时5s后，M1和M2停止工作，再延时5s，M3停止工作。

有总开关，确保故障检修时工作人员安全。

4、各种保护

电机设备有过载保护、总电路有熔断器起短路保护作用、电磁继电器有过电流保护、程序有零电压保护

第二章硬件电路设计

一、PLC选型和配置

按照控制要求,皮带运输机的起动、停车、阀门开与合、故障输入需要相应按钮作为控制输入信号及电动机等输出信号，因此整个皮带运输机控制系共需要16个输入信号、17个输出信号。

根据I/O点数够和经济原则,选用日本三菱公司的FX0N—40MR型。

该型PLC功能齐全,使用方便,性能可靠,有20输入点和20个输出点,能够满足上述要求。

二、电机选型

本设计假设阀门A下料量为Q1=10kg/s，阀门B开时下料量为Q2=10kg/s，

皮带质量MP=500kg，物料在各皮带上传输时间为T=10s，皮带速度是V=2s/m；电机效率设为h1=20%。

物料在皮带上恰好完成加速过程。

则电机M1的型号选择方法如下如下：

有公式

则M1功率为25.6kw

电机M2的型号选择方法与M1相似

5s工作时电机所需功率最大

有公式

则M2功率为18kw

电机M3的型号选择方法如下如下：

有公式

则M3功率为43.6kw

二、主电路图

图2.1

三、I/O接线图

图2.2

第三章程序设计

一、梯形图程序设计

M4用于总开关打开后对计数器C0、C1、C2、C3、C4、C5进行复位防止断电后计数器所存数据引起零压启动。

T0与T1在Y0得电后产生周期为5s的方波。

电机M3启动

电机M1、M2启动。

阀门A开与关及开关指示灯

阀门B电机正反转

工作模式选择：

5s间断工作X1010s间断工作X11

15s间断工作X12

计数完成相应计数器复位

各种定时

故障信号采集

各故障报警指示

图3.1

第四章系统仿真和调试

一、GTDesigner仿真

图4.1

二、仿真分析

由于仿真中无法自动实现行程开关功能，因此配合程序设计与阀门的开与闭，结合实际进行手动操作以实现行程开关的相关动作。

具体操作流程如下：

1、阀门A

反转

图4.2

注释：

阀门A的关闭，并非正常工作需要，乃是由故障信号、总开关、停止按钮进行控制，实现停止与保护功能。

2、阀门B

……

图4.3

注释：

正常工作时阀门B是由程序控制，以10秒的周期进行等分频开与闭，并运用行程开关SQ1、SQ2进行配合控制，阀门B周期性的关闭是生产需要；另一方面，阀门B的关闭与阀门A的闭合相同，均是由故障信号、总开关、停止按钮进行控制，实现停止与保护功能。

第五章结束语

一、取得的效果

设计结果即满足正常生产要求要求，对生产：

正常工作时，设备能结合实际满足生产工艺，按一定顺序（从下到上）进行启动；停止时，按逆序由上往下进行停止；当相关设备出现故障时，进行首先关闭阀门A、B等系类保护动作，这保证了设备的安全，防止再生故障。

二、创新点

严格考虑生产实际，运用行程开关并结合电动机正反转实现阀门A、B的开与关；程序中设计主控指令并联合其它功能指令，由与X17连接的按钮作为总开关。

考虑实际又新设计故障指示灯，对故障进行报警指示提醒维修人员及时进行维修，也防止操作人员违规造作。

三、设计意义

　　皮带传输机是一种连续、快速、高效的物料传输设备,广泛使用于煤炭、电力、建材、化工、机械、轻工业等行业的物料传输系统。

一般皮带传输机的电气控制系统采用硬接线方式的继电器控制系统,设备故障率高、可靠性低、体积大、维修和改造不方便。

此课程设计介绍一种皮带传输机的PLC控制系统。

PLC是可编程序逻辑控制器英文全称的缩写名称,是20世纪60年代末期出现的一种新型控制器,具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制、模拟量输入输出、过程控制、位置控制等功能,具有可靠性高,编程、操作、扩展、维修方便,体积小等特点,是一种真正的工业控制计算机。

如果控制要求发生改变,这时也不需要更换控制设备,只需要改变控制程序即可。

这样既可节约资金,又可节约时间,具有较高的技术经济指标。

而且在PLC编程的过程中，体会到了模块化编程的重要性以及带来的清晰、简明。

附：

参考文献

《电气控制与PLC应用》M中国电力出版社.范永胜.王岷.主编