皮带运输机传输系统梯形图控制程序设计与调试.docx
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皮带运输机传输系统梯形图控制程序设计与调试
数控机床微机原理与接口
课程设计
专业：
机电一体化
设计题目：
皮带运输机传输系统模拟控制
班级：
机电1021学生姓名：
仲亚洲学号：
2010529237
指导教师：
金燕
教研室主任：
邱国仙
机械工程技术系
一、课程设计任务书
1．课程题目
皮带运输机传输系统模拟控制
2．设计内容
1）设计皮带运输机传输系统模拟控制系
统的硬件电路（主电路硬件接线设计和
PLC外部连线图）和软件程序；
2）PLC程序编制与调试；
3）皮带运输机传输系统模拟控制系统PLC控制系统的综合调试，皮带运输机传输模型
如右图所示；
4）撰写课程设计报告；
5）完成课程设计答辩。
3.皮带运输机传输系统模拟控制系统的设计要求
1、起动时M4→M3→M2→M1（分别间隔5s）
停止时M1→M2→M3→M4（分别间隔5s）
2、当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后才停止。
例如：
M2出故障，M2和M1立即停止，经5s延时后，M3停，再经过5s，M4停。
3.设置故障调试模拟开关。
4.设置急停按钮SB3，按下急停按钮SB3所有电机立即停止。
4.课程设计报告要求
1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。
2）、报告应包括以下内容：
A、本次设计的主要内容、设计题目、PLC外部连图线、主电路硬件接线图、PLC梯形图或指令程序列表、必要的系统设计及功能说明；
B、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；
C、课程设计总结。
包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；
D、设计中参考文献列表；
E、报告使用B5纸打印，全文不少于3000字。
5.参考资料
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京:
化学工业出版社.2004
[2]王永华.现代电气及可编程控制技术.北京:
北京航空航天大学出版社.2002
[3]邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:
机械工业出版社.1997
[4]徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:
中国科学技术大学出版社.2001
[5]金燕.数控机床微机原理与接口课程设计指导书.常州工程职业技术学院:
自编指导书.2010
6.设计进度（2011年12月26日至2012年1月6日）
时间
设计内容
12月26日
布置设计任务、查阅资料
12月27日-12月29日
方案论证及总体设计
12月30日-1月5日
系统调试及整理课程设计报告
1月6日
课程设计答辩
7.课程设计时间及地点
2011年12月26日～2012年1月6日
上午8：
20～11：
30；下午13：
20~14：
50
开物楼机房（开物楼中404）
二、评语及成绩
1.独立分析与解决问题的能力
很强
较强
一般
不具有
10
2.课程设计的答辩情况
有见解
回答准确
回答正确
基本正确
有错误
25
3.课程设计论文及插图的规范程度
规范
整洁
正确
杂乱
有错误
25
4.工具软件的使用
熟练使用
会使用
需要学习
10
5.辅导答疑
积极
认真
应付
消极
10
6.设计态度
积极
认真
应付
消极
10
7.出勤
全勤
缺勤次数
10
附加评语
量化总分
评分项目
评分标准
量化
分数
成绩：
指导教师：
第一章概述
PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
目前PLC已经渗透到生活的各个方面，尤其是自动化控制。
在工业生本次毕业设计的题目是基于PLC三台皮带机送料控制程序的设计。
皮带机广泛运用于我们的生活中，特别是工业生产中更是必不可缺。
它被广泛应用在港口、电厂、煤矿、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。
即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。
工作过程中噪音较小，结构简单。
皮带运输机可用于水平或倾斜运输。
皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。
皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。
在大型港口或大型冶金企业，皮带运输机得到最广泛的应用。
其总长度可达到十几千米。
本次设计选择了用PLC来控制皮带机的整个运行过程，PLC的运用使得系统的电路变得简明清楚，而且十分便于日后的运行维护，那么PLC究竟是什么呢？
PLC在皮带机上面的应用，使的皮带机的控制机构变得简单，运行更加可靠，同时维修起来也是十分的简单方便。
第二章总体方案的确定
2.1方案比较
就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：
继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。
（1）继电器控制系统
控制功能是用硬件继电器实现的。
继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护，系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。
（2）单片机控制
单片机作为一个越大规模的集成电路、机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。
其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。
但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O接口电器上、硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。
（3）工业控制计算机控制
工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。
但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。
且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。
（4）PLC控制
可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自已设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和热线，通过修改程序适应工艺条件的变化。
可骗程控制（PLC）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。
随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。
现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。
由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置。
2.2方案确定
通过对多种设计方案的比较，决定选择可编程控制系统，相比于继电器系统，它性能可靠性高，接线很简单，系统不复杂，易于维护，性能先进，易于改造。
和单片机系统相比，它编程简单，易于掌握，连线简单。
工业控制计算机控制系统性能先进，但是价格昂贵，系统复杂，对于本系统而言实在是大材小用。
综上所述，本次设计应选择PLC控制更为合理。
第三章硬件设计
3.1设计可行性方案
本次课题是基于PLC三台皮带机送料控制程序的设计、安装与调试，根据要求我构想了下面的可行性的控制要求如下。
1、控制要求：
（1）某一生产线的末端有一台四级皮带运输机，分别由M1、M2、M3、M4四台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。
（2）手动时，为了便于调试，每一台电机都可以单独启动，按停止按钮都可以停下。
（3）自动控制时，有料进皮带后，通过检测传感器让皮带运行，M1→M2→M3→M4的顺序启动，间隔均为5秒，若无料进入皮带，通过安装在一号皮带机上的传感器，30秒钟后让皮带机按M4→M3→M2→M1的顺序停止否则继续运行，如此循环往复；当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后才停止，即仍为顺序停止。
（4）为防止在自动运行时传感器误动作，要求按下保护按钮（即后文中的SA2按钮）后，系统才处于待运行状态，否则传感器不动作。
（5）为保证意外发生时的安全，还要有急停按钮，当急停按钮按下时所有电机立即停止运行。
（6）要有必要的短路、过载、连锁保护。
2、设计任务：
（1）列出PLC控制I/O口（输入/输出）元件地址分配表；
（2）画出PLC输入/输出接线图和接触器的主电路原理图。
（3）尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。
在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。
控制由人工控制到自动控制，使功能的实现由一到多而且更
加趋于完善。
3.2PLC选型
3.2.1PLC的组成结构
PLC的一般结构如下图所示，由图可见主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。
图
（一）
其核心主要有CPU,I/O模块,电源模块以及它的存储模块，它们各自的特点如下：
一、CPU
PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。
它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。
内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。
但工作节奏由震荡信号控制；CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作；CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
二、I/O模块：
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块：
有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。
同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。
电源以其输入类型有：
交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。
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