基于PLC控制的传送带组态控制系统设计PLC课程设计论文Word下载.docx

1、课程设计题目： 基于PLC控制的传送带组态控制系统设计一、课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生运用已学的PLC控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行PLC控制系统设计的初等训练，掌握运用PLC进行系统控制设计的原则、设计内容和设计步骤，为从事PLC相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。二、课程设计内容（包括技术指标）本课程设计为四条传送带的传送控制系统的设计，分别用四台电动机带动四条传送带的机械传动，切换四台电动机的正反运行同时对运行状况进行组态监视。1、双向控制模块通过方向开关选择电动机的状态，方向开关可选择电动机的状态分为两种：正转控制和反转控制。控制功能：1）正转控

2、制当“方向开关”未被按下时，四台电动机处于正转状态，且方向指示灯不亮。2）正转控制当“方向开关”被按下时，四台电动机处于反转状态，且方向指示灯被点亮。2、启动及停止控制模块通过转换开关选择传送带启动方式，转换开关可选择启动方式分为两种：单独控制和自动控制。启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机到最前一条后5秒Y0得电货物开始装填货物。停止时系统首先停止Y0货物装填，然后从1#皮带开始每延时5秒后停止皮带机转动直到最后一条皮带机。单独与自动控制连锁，任何一个单独按钮“ON”，自动控制不能建立，反之，如果自动控制已建立，单独按钮的动作对自动操作没有任何影响。1）单独控制当“

3、转换开关”按钮置“单独”位置时，方可对单机进行单独控制。电机的单独控制有启动次序控制，控制次序可以为4321或电机单独运行。2）自动控制当处于自动控制模式时，按下启动按钮后，电机将自动按4321次序启动，电机启动时间间隔为5s。3、超重检测模块通过采用称重传感器，将被测量的重量转换为一定线性关系的电信号。电信号经过前置放大器后传输给A/D转换器。转换后的信号由可编程控制器的CPU进行运算处理。并与设定值比较，当超过设定值时，则报警。4、故障紧急处理模块 我们将故障分为四级故障。分别是一级故障、二级故障、三级故障、四级故障。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且Y0也立即停止

4、装填货物，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。1）当出现紧急状况时，人为按下急停开关，电机紧急停车及出料口停止出料。2）当传感器或组态监测到电机在不正常运行状况下停车时，系统将声、光同时报警，通知工作人员进行故障处理。3）不论单独控制还是自动控制，急停开关均起作用。5） 如当2#皮带出现故障时，Y0和1#皮带自动停止，3#皮带和4#皮带可以保持运行，当故障解除时，先判断电机运行状态，若在自动启动状态下，复位，电动机依顺序进行启动，若在单独启动状态下，复位后，再按相应“启动”按钮，进行电机启动。5、组态监控模块通过组态与PLC的联机完成对电机运行状态监视及显示，该监视模块将大大提高控制系统的自

5、动化程度，减少现场监视人员。该模块的显示将通过四组红绿指示灯显示四组电机的正反运行及停止状况。6、重量统计模块通过对物料流量的速度的进行设定，保证单位时间内流过物料口的流量固定，通过对系统运行时间进行统计，当电动机出现故障时，物料口物料停止，系统统计时间停止，故障恢复时，统计时间又继续恢复原来统计点，继续进行统计。最终利用计算机进行计算通过传送带的总物料流量。三、课程设计原则1、尽可能地满足被控对象的控制要求；2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济；3、保证控制系统安全可靠；4、考虑到被控对象的改进，在选择PLC的I/O数量时，应适当留有余量；四、课程设计步骤1、对控制系统任务和要求

6、作深入的调查研究，明确控制任务：2、选择和确定用户I/O设备：根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控制方案。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择合适的点数。由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%15%）选择小型PLC。4、控制系统的硬件设计（1）主电路的设计；图1 主控制电路图（2）确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图；（3）设计

7、控制面板。合理布局，要求简单醒目。（4）组态监控画面。5、控制系统的软件设计（1）首先分别设计出传送带控制系统各部分的控制软件流程图及梯形图；单独控制电路（2）整体控制软件梯形图设计；6、联机调试；7、撰写设计说明书。图2 I/O接线图五、时间安排表2 时间安排表时间内容备注第15周 周一集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确任务和具体安排周二调研、查阅资料、给出设计方案 周三检查设计方案，10：30-11：30 周四调整设计方案 周五上机调试第16周 周一周三周四写课程设计报告周五答辩六、任务安排表3 任务分配表题目基于PLC控制的传送带组态控制系统设计组长副组长成员任务一任务二任务三任务

8、四任务五任务六查资料实地调研硬件设计软件设计联机调试实习报告七、基本要求（一）课程设计报告1控制流程图一张（A4）（手绘）2控制系统硬件设计图一张；（A4）（手绘）3控制系统软件梯形图一张；4设计说明书一份，包括以下内容1） 写出设计计划和基本步骤。2） 写出控制要求并画出设计流程图。3） 画出I/O分配表和I/O接线图。4） 画出具体设计的梯形图，并加以注释。5） 写出调试过程和结果。6） 写课程设计小结。（二）成绩评定标准 对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作能力，综合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；答辩情况。 最后按平时表现、报告质量、答辩成绩，其权

9、重分别为0.2、0.4、0.4综合评定成绩，分优、良、中、及、不及格五个等级。摘 要本系统PLC在四节传送带控制系统中的应用，同时也详细地叙述了系统中相关控制项目的设计方案及具体实现方法。文中还介绍了基于PLC与单片机的区别使我们能更加的清楚认识PLC，对学生熟悉PLC控制系统的结构和工作原理以及学习梯形图的编写都有很大的帮助。该设备适用于流水线生产，也可以把生产出的货物进行传送到特定的地方。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模

10、的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。关键词传送带 PLC 故诊断控制 可编程控制器 组态监控AbstractIntroduced PLC in four conveyer belts control system application, simultaneously also in detail narrated in the system to be connect

11、ed the control project design proposal and the concrete realization method. In the article also introduced enables us based on PLC and the monolithic integrated circuit difference even more clearly to know PLC, is familiar with the PLC control system to the student the structure and the principle of

12、 work as well as the study trapezoidal chart compilation all has the very big help.This system is a system which controls to four conveyer belts, this equipment is suitable for the production-runs and so on, also may the cargo which produces carry on transmits to the specific place.The redundant rel

13、iability is the electricity control device essential performance. PLC because uses the modern large scale integrated circuit technology, used the strict production craft manufacture, the internal circuit has adopted the advanced antijamming technology, had the very high reliability. Machine the exte

14、rnal circuit said from PLC that, uses the PLC constitution control system, compares with the same level scale relay system, the electrical wiring and the switch contact reduced to several hundred even several 1/1,000, the breakdown also greatly reduces. In addition, PLC has the hardware breakdown se

15、lf-examination function, appears when the breakdown may promptly send out the warning information. In the application software, the application also may enroll the periphery component the breakdown from the diagnostic program, causes in the system also obtains the breakdown besides the PLC electric

16、circuit and the equipment from the diagnosis protection.Key word: control crogrammable configuration第1章 绪 论 具有牵引件的皮带传输机一般包含牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采取输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器（结束器）等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件坚持必定的张力和垂度，以保证皮带传输机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采取

17、托辊、滚轮等。具有牵引件的皮带传输机装备的构造特色是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件（如输送带）上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包含运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，应用牵引件的持续活动输送物料。这类的皮带传输机装备种类繁多，重要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、主动扶梯、主动听行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式晋升机、悬挂输送机和架空索道等。没有牵引件的皮带传输机装备的构造组成各不雷同，用来输送物料的工作构件亦不雷同。它们的构造特色是：应用工作构件的旋转活动或往回活跃，或应用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，

18、辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转活动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转活动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往回活跃以输送置于其中的物料等。1.1课题研究简介1.1.1 课题研究背景现阶段国内外皮带输送机技术的基本状况国外皮带输送机技术一直以来都高于我国皮带输送机技术的发展水平，目前我外皮带输送机技术发展已经进入了一个新的发展阶段，皮带输送机的所具有的功能更加丰富，应用范围也更加广泛。大批先进的高技术含量的皮带输送机已经研究开发成功，并在具体的工作实践中得到了广泛的运用，极大地提高皮带输送机的运输距离、运载量以及运输速度。并且带式输送的稳定

19、性也得到了极大地改善，白动化的监控技术也被运用到了皮带输送机当中，输送机运行的可靠性得到的极大地改善。随着我国煤矿开采事业的进一步发展，皮带输送机在生产力水平不断提高的刺激下，输送机的品种以及类型都日渐丰富化。同时随着科学技术水平的不断提高，皮带输送机的技术水平也有了很大程度的提高，皮带输送机在科学技术的支持下，运输距离不断提高，输送机所具有的功率也得到了极大地提高。大倾角长距离皮带输送机以其多有的性能在极大地提高了我国煤矿开采运输事业的效率。1.1.2研究发展方向未来皮带传输机装备将向着大型化发展、扩展应用范畴、物料主动分拣、下降能量耗费、减少污染等方面发展。大型化包含大输送才华、大单机长度

20、和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已浮现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。带式传送机是在必定的线路上持续输送物料的物料搬运机械，又称持续输送机。输送机可进行程度、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送才能大，运距长，还可在输送进程中同时完成若干工艺操作，所以利用十分普遍。带式输送机（直线式）该输送机用于物料的输送。采取不锈钢网带作为载体，实用于各种食操行业的烘干、去湿、冷冻等、热处置等；不锈钢制成，具有耐高温、便于清洗等特色；具体

21、尺寸可以依据客户请求定做。板式输送机应用固接在牵引链上的一系列板条在程度或倾斜方向输送物料的输送机，以单片钢板铰接成环带作为运输机的牵引和承载构件承载面具有横向隔片置于槽箱中驱动环带借隔片将煤刮运输出。它由驱动机构、张紧装置、牵引链、板条、驱动及改向链轮、机架等部分组成。在冶金、煤炭、化工、电力、机械制作及公民经济的其他工业部门中均得到了普遍的利用。斗式输送机（Bucket elevator ）：斗式输送机。输送散装货（如煤等）货斗的皮带传输机，皮带传输机持续不断地将货斗送到敞开的舱口上面的某一点后，再将货斗向货舱中倒空斗式输送机，实用于冶金、矿山、建筑、化工、食品、食粮等行业必定粒度、块度的

22、物料和粉料的输送。它包含有驱动装置（含逆止装置）、壳体（包含程度段、改向段、垂直段）、及位于壳体内的牵引链、料斗、头轮和尾轮，在壳体的两端设有加料段和卸料段，料斗的两侧通过联接环分辨与两根平行的牵引链相联接。头轮上设有与牵引链相吻合的齿。其输送情势为一字形、L形、Z形三种。本实用新型的优点是具有体积小、功耗低、输送形式灵活、密封输送等特点。第2章 可编程控制器的概述2.1 PLC的概述在PLC（Programmable Logic Controller，可编程控制器）发展的过程中，由于时期不同、功能相异，PLC还曾被称为可编程矩阵控制器PMC（Programmable Matrix Contr

23、oller）、可编程顺序控制器PSC（Programmable Sequence Controller），本书将沿用PLC的称谓。2.1.1 PLC的概念“PLC是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。”上述是国际电工委员会于1985年1月对PLC所作的权威性的定义。对于PLC的定义，其补充说明如下。以微处理技术为基础，应用于以控制开关量为

24、主，或包括控制过程参量在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置。2.1.2 PLC的功能1） 顺序逻辑控制顺序逻辑控制在PLC应用领域中应用最广泛，可以取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。它既可以用于单机控制或多机控制，又可用于自动化生产线的控制。PLC根据操作按钮、限位开关及其他现场给出的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作。2） 运动控制在机械加工行业，PLC与计算机数控集成在一起，用以完成机床的运动控制。很多PLC制造厂家已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模板。在多数情况下，PLC将描述目标位置的数据送给模板，模板移动

25、一轴或数轴到目标位置。当每个轴移动时，位置控制模板将保持适当的速度和加速度，以确保运动平滑。目前已用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削、磨削等应用中。3） 定时控制PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令。一般每个定时器可实现0.1999.9s或0.0199.99s的定时控制，也可按一定方式进行定时时间的扩展。定时精度高，定时设定方便、灵活。同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲，可用于准确地实时控制。4） 计数控制PLC提供了多种计数器，如普通计数器、可逆计数器、高速计数器等，可以用来完成不同用途的计数控制。当计数器的当前计数值等于计数器的设定值，或在某一数值范围时，发出

26、控制命令。计数器的计数值可以在运行中被读出，也可以在运行中进行修改。5） 步进控制PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，并完成步进控制功能。在一道工序完成之后，自动进行下一道工序；一个工作周期结束后，自动进入下一个工作周期。有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。6） 数据处理大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能，如F2系列、C系列、S5系列PLC等可完成数据运算（如加、减、乘、除、乘方、开方等）、逻辑运算（如与、或、异或、求反等）、移位、数据比较和传送及数值的转换等操作。7） 数模和模数转换在过程控制或闭环控制系统中，存在温度、压力、流量、速度、位移、电流、电压等连续变

27、化的物理量（或称模拟量）。过去，由于PLC善于逻辑运算控制，对于这些模拟量主要依靠仪表（如果回路数较少）或分布式控制系统DCS（如果回路数较多）来控制。目前，不但大、中型PLC具有模拟量处理功能，甚至很多小型PLC（如C系列P型机）也具有模拟量处理功能，而且编程和使用都很方便。8） 通信及网络目前大多数PLC都具有了通信能力，能够在PLC与计算机之间同时进行同位链接及上位链接。通过这些通信技术，使PLC更容易构成工厂自动化系统。也可与打印机、监视器等外部设备相连，记录和监视有关数据。2.1.2 可编程控制器的特点1） 通信性和灵活性强，应用广泛可编程控制器不同于一般以硬件固定连接方式来体现控制

28、机理的控制系统，其控制规则可根据不同的需求方便地以更新软件来实现，故其适应性极强，尤其适用于控制规则需要不断更新的场合，如机械制造、电力、冶金、建材、煤炭、化工、石化、医疗、纺织、食品等，既可应用于单机装置中，又可以应用于生产线中。2） 可靠性高，抗干扰的能力极强可编程控制器在硬件、软件设计上均充分考虑了抗强烈干扰和对故障进行诊断与容错的各种措施，如屏蔽、隔离、滤波、电压调整、对故障的在线诊断、对程序及数据的后备电池保护、WTD保护等，使其可靠性较之一般工业控制装置高出很多。大多数PLC产品的平均无故障间隔时间MTBF都可达数十万小时。有一个例子可以有力地说明PLC抗干扰能力的强大：PLC出厂

29、试验中有一项抗干扰试验，是要承受幅值为1000V、上升时间为1ns、脉宽为1s的干扰脉冲冲击。就这一特点而言，也使PLC赢得了众多的用户。3） 产品系列化、规模化、功能完备、性能优良可编程控制器发展到目前的这种局面，已经拥有繁多的品牌，小、中、大系列齐全，各种功能的装置和模块相当齐备，且性能异常优良，用户只需根据自己需要，选择这些产品予以安装并连上外部接线就可以方便地构成自己的系统。就功能来说，PLC除了满足强大的逻辑控制功能外，还有不少的产品具有运动控制、PID过程控制、数控、数据处理以及通信等各种功能，远远超越了纯开关量控制的概念。4） 编制程序简单、容易由于可编程控制器控制程序充分照顾到了现在工程技术人员的习惯，既可用面向生产过程现场的简单指令语句形式编程，又可以用大家普遍熟悉的梯形图编程。对于复杂系统，有的可编程控制器还可以使用简单易懂的功能图表编程和模块化的程序结构（如主控程序结构）等。使得编程和改变程序均很方便、灵活。5） 设计、安装、调试周期短，扩充容易如前所述，由于PLC硬软件产品齐全，故用户组建系统时，设计、安装、调试都很容易，与一般控制系统相比，大大缩短了周期。由于