基于三菱FX1N60MR系列PLC四节传送带控制系统设计解析.docx

1、基于三菱FX1N60MR系列PLC四节传送带控制系统设计解析 湖南科技大学信息与电气工程学院 课程设计报告 题 目： 四节传送带控制系统设计 专 业： 12级自动化 班 级： 一班 姓 名： 学 号： 指导教师： 潘昌忠 2015年 01月 01日信息与电气工程学院课程设计任务书2014 2015 学年第一学期专业： 12级自动化一班 学号： 1209010303 姓名： 罗永恒 课程设计名称： 现代控制系统综合课程设计设计题目： 四节传送带控制系统设计完成期限：自 2014 年 12月 18 日至 2015 年 1月 1 日共 2 周一、控制要求(1)当传送带开始工作时，传送带应从后往前依次

2、开始工作。停止时，要先送完货物再依次从前往后停止。当某节出现故障时，它前面的传送带应立即停止，而后面的应正常工作一段时间后再停止。模块上的A、B、C、D分别是各节传送带的运行灯，L1L4分别是货物的位置灯，BaBd分别是故障按钮，KM1KM4分别是故障灯。(2)按下启动按钮，传送带D、C、B、A依次动作（灯D、C、B、A依次亮），然后货物灯L1L4依次亮，代表货物随传送是带移动，按下L1L4其中的一故障按钮，相应的故障灯亮。传送带AD依次停。（以上灯亮的间隔时间可自定）(3)按下停止按钮，传送带停止工作（所有灯灭）。二、I/O分配 输入： 启动按钮SB 停止按钮ST 传送带故障按钮AD 输出：

3、 传送带工作灯BaBd 货物位置灯L1L4 运行故障指示灯KM1KM4三、设计要求1、画出PLC的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成课程设计报告。 指导教师（签字）： 批准日期： 年 月 日摘要可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 现今的社会科技发展迅速在工业方面、计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术推动了PLC的发展。今天我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可

4、编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程控制器在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测、控制领域的应用中独占鳌头。本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，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的自动控制等功能。利用本次设计，初步掌握PLC的基本控制功能，学会运用PLC控制基本工业控制。 关键词 PLC 传送带 皮带机 控制技术第一章 概论.51.1 PLC的概述.5 1.1.1 PLC的起源.5 1.1.2 PLC的主要特点.5 1.1.3 PLC的发展.51.2 四节传送带的起源与发展.5 1.2.1 四节传送带系统的起源.5 1.2

5、.2 四节传送带系统的发展.5第二章 三菱FX1N-60MR系列PLC的介绍.6 2.1一体式可编程控制器.6 2.2输入输出最大128 点.6 2.3内置RUN/STOP 开关.6 2.4程序内存. 6 2.5时钟功能. 6 2.6对应于RUN中写入. 6 2.7其他功能.6第三章 方案设计.73.1 设计要求.73.2 设计环境.7 3.3 设计方案选取.7 3.4 I/O分配表.7 3.5 程序设计.9 3.5.1 传送带启动程序.9 3.5.2 货物灯运行程序.9 3.5.3 传送带停止程序.9 3.5.4 遇故障停止程序.10第四章 硬件连接图.11 4.1四节传送带实验模块.11

6、4.2PLC的实物连接图.11第五章 实验结果.12第六章实验结果分析与改进.12 6.1 结果分析.12 6.1.1 优点分析.12 6.1.2 缺点分析.12 6.2 改进措施.12第七章 实验小结.12第八章 参考文献.13第1章 概论1.1 PLC的概述 1.1.1 PLC的起源PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业

7、（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。 1.1.2 PLC的主要特点1、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在10-20万h，且均有完善 的自诊断功能。2、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制 系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。 3、

8、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。 1.1.3 PLC的发展1、PLC是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。PLC在自身发展同时，也在吸收DCS系统的优点。PLC在过程控制的发展将是与现场总线技术结合，发展向下拓展功能，开放总线。2、市场占有率。1987年世界PLC的销售额为25亿美元，此后每年以20%左右的速度递增。进入90年代以来，世界PLC的年平均销售额在55亿美元以上，其中我国约占1%。 当前，PLC在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。1.2四节传送带系统的起

9、源及发展 1.2.1四节传送带系统的起源皮带式传送带设备1868年，在英国出现了皮带式传送带输送机，1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，传送带输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的传送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。 1.2.2四节传送带系统的发展 未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等

10、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，并已出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。扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的传送带设备。第2章 三菱FX1N-60MR系列PLC的简介FX1N-60MR系列三菱PLC是功能很强大的微PLC，I/O口总数为60，输入点数：36，输出点数：24点，可扩展到多达128 I/O点，并且能增加特殊功能模块或扩展板。通信和数据链接功能选项使得FX1N-60

11、MR在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。2.1一体式可编程控制器 电源、CPU、存储器、输入输出组成一个单元的可编程控制器，同时在AC 电源DC 输入型中内置传感器用DC24V 电源。2.2输入输出最大128 点 输入输出扩展设备最大可扩展至128 点，扩展模块只可以使用FX0N 系列和FX2N 系列，另外也可和FX0N-3A、FX2N-16LINK-M、FX2N-32CCL 连接。2.3内置RUN/STOP 开关 通过内置开关可进行RUN/STOP 操作，同时，也可从外围设备或一般输入端子X000-X017 下达RUN/STOP 指令。2.4程序内存 按照标准，内置8K 步的

12、EEPROM （不需电池）2.5时钟功能 内置时钟功能，可进行时间控制。如果装上FX1N-5DM 型显示模块，可简单 地进行时间显示和设定。2.6对应于RUN 中写入 采用计算机软件能在可编程控制器RUN 时变更程序。2.7其他功能2.7.1基本单元的输入输出高速处理功能 2.7.2输入高速计数功能 1 相：60KHZ 2 点， 10KHZ 4 点 2 相：30KHZ 1 点， 5KHZ 1 点 2.7.3输入脉冲捕捉功能 不用编制复杂的程序，就能捕捉到最小10s(X0， X1) 或50s(X2X5) 的短信号。 2.7.4输入外部中断功能 通过最小10s(X000， X001) 或50s(X

13、002X005) 的外部信号，可优先处理中断 程序 第三章 方案设计3.1设计要求 设计一个四节传送带，要求运行步骤如下1.当传送带开始工作时，传送带应从后往前依次开始工作。停止时，要先送完货物再依 次从前往后停止。当某节出现故障时，它前面的传送带应立即停止，而后面的应正常工 作一段时间后再停止。模块上的A、B、C、D分别是各节传送带的运行灯，L1L4分 别是货物的位置灯，BaBd分别是故障按钮，KM1KM4分别是故障灯。2.按下启动按钮，传送带D、C、B、A依次动作（灯D、C、B、A依次亮），然后货物 灯L1L4依次亮，代表货物随传送是带移动，按下L1L4其中的一故障按钮，相应的 故障灯亮。

14、传送带AD依次停。（以上灯亮的间隔时间可自定）3.按下停止按钮，传送带停止工作（所有灯灭）。 3.2设计环境 三菱FX1N-60MR系列PLC，四节传送带的实验模块，导线若干3.3设计方案选取分析题意可知， 该四节传送带的工作流程可以采用最基本的经验设计法实现，经验设计法的好处是：按照要求一步步进行功能实现，并能很方便快捷地在此基础上进行修改，调试，并最终实现全部功能；由于四节传送带的工作没有严格的按部就班的工作顺序（主要因为故障的存在），用顺序功能图的方法设计较为麻烦，相比较而言，经验设计法更为简单易行。3.4 I/O分配表输入启动按钮SBX0停止按钮STX1故障按钮AX10故障按钮BX20

15、故障按钮CX30故障按钮DX40输出传送带工作灯BDY4传送带工作灯BCY3传送带工作灯BBY2传送带工作灯BAY1货物位置灯L1Y21货物位置灯L2Y22货物位置灯L3Y23货物位置灯L4Y24传送带故障灯KM1Y11传送带故障灯KM2Y12传送带故障灯KM3Y13传送带故障灯KM4Y143.5 程序设计 3.5.1启动程序： X000为启动按钮，一旦X000接通，Y004自锁得电，使得BD传送带开始工作，同时定时器计时1s后Y003得电，使得BC传送带工作，同理BB，BA依次得电工作，用Y021， Y022，Y023常闭触点与定时器T3串联为防止T3持续为高电平。 3.5.2货物灯运行程序

16、： 该功能实现货物灯循环点亮的功能，当最后一个传送带运行时，T3计时2s后货物灯Y021得电自锁点亮L1，定时器T4开始计数，2s后，T4的常闭触点断开，使Y021失电，同时Y022得电自锁点亮L2，同理，L3,L4依次点亮，其中定时器T7为了实现货物灯的循环运转。 3.5.3传送带停止程序：该功能为实现传送带停止功能，当X001接通，Y015视为中间继电器自锁，使得T18，T8,T9,T10依次得电，其常闭触点断开，使得传送带BA，BB，BC，BD依次停止。3.5.4 遇故障停止程序：该功能为实现故障停止功能，如X010接通，即传送带BA出现故障，Y011故障灯亮，且自锁，同时定时器开始工作

17、，计时1s，2s，3s后传送带BB，BC，BD依次停止，T13用于使传送带BD停止工作，同时可以使自己复位，为下一次启动做准备，X020，X030，X040接通后工作原理相同，不同的是发生故障传送带之前的传送带被Y012，Y013，Y014立即停止，复位方式与复位作用相同。第4章 硬件连接图4.1四节传送带实验模块 第5章 运行结果第五章 实验结果 有效实现了题目要求的所有功能，由于是一个动态结果，所以在此无法展示实验结果第6章 实验结果分析及改进6.1结果分析 6.1.1 优点分析采用经验法设计梯形图设计思想相对简单，修改起来方便快捷，且后一步的修改通常不会对前步造成很大的影响，在实际操作中

18、，可以分模块实现功能，一步步实现，最后把功能组合到一起，形成一个大的梯形图。 6.1.2 缺点分析采用经验设计梯形图所耗费时间较长，与顺序功能图设计法比较，程序不及顺序功能图所编写的程序易懂，由于没有顺序功能图作为基础，使得梯形图框架结构较为散乱，不直观。6.2 改进措施1.在本梯形图中可以在传送带停止程序中添加T10的常闭触点，用以自动复位T8，T9， T10，T18，为下一次启动做准备，从而省去手动复位这一环节。2.可以尝试顺序功能图设计方法重新编写程序，使得程序更加通俗易懂，简明清晰，由 于传送带存在多线圈同时输出的情况，所以采用STL指令比采用起保停编程方式更简 单 3.在实验中引入组

19、态王进行实时仿真第7章 实验小结 在科学技术发展的推动下，电梯技术将产生各种新的变化，新的功能。基于PLC的电梯传动控制系统充分利用PLC的功能，速度给定及波形均由软件产生，系统结构简单，体积小，操作更方便，更灵活。与MCGS组态动画配合起来更加形象生动。 通过这次比较完整的四节传送带模拟系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。总之，这次课程设计让我受益匪浅。 四节传送带系统的设计是一项很复杂的工程，必须在系统设计、结构设计、软件编制、整机装配和调试阶段各个环节统筹安排，严格把关才能保证系统具有很高的可靠性。相信这套系统在不久的将来会有良好的发展前景，被我们更加合理的应用于我们的生产工作当中，为我们带来经济效益。第8章 参考文献1廖常初. 可编程序控制器的编程方法与工程应用. 重庆大学出版社, 2001.2文丽, 赵瑾. 三菱可编程控制器实验指导书. 湖南科技大学信息与电气工程学院.3张华宇，谢凤芹，丁鸿昌，陈毕胜，数控机床及PLC控制技术，电子工业出版社4三菱FX1N PLC的主要特点，上海高威科5日本三菱公司. 三菱可编程控制器编程手册.