毕业设计（论文）-皮带运输机电气控制系统设计.doc

毕业设计题 目 皮带运输机电气控制系统设计 毕业设计类别 产品设计类方案设计类工艺设计类学生姓名 学 号 系 （部） 机电工程系 专 业 机电一体化 班 级 2013级大专机电 指导教师 职 称 副 高 完成时间 2017 年 5 月 01 日25目录摘要3前言3一、皮带运输机的研究和设计3（一）、简介3（二）、设计的内容4（三）、设计的要求5二、皮带运输机的PLC控制系统组成5(一)、基本原理5(二)、概述5（三)、三相异步电动机的选择6（四)、变频器7（五)、PLC控制器9（六)、其余部件10三、系统传动方式的确定11（一）、往复运动工作机构传动方式的确定11（二）、传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适12（三）、电动机起动方式的确定 12（四）、电气系统的保护 12四 电气控制方案的确定16（一）、电气逻辑控制装置的选择16（二）、控制方式的选择16（三）、系统动作要求17（四）确定I/O点数及PLC的选1617致谢23参考文献 23附录24皮带运输机电气控制系统设计摘要本设计是设计一种用于皮带运输机的PLC电气控制装置，其中使用了交流接触器、熔断器和热继电器等电气元件，在控制电路上加强了保护，增强了控制系统的安全性和便捷性。PLC控制系统具有工作较平稳、对空间要求低、性能可靠等优点，是一种较先进、较完善、适合于大型皮带运输机的控制系统。关键词：皮带运输机 PLC 集中控制皮带运输机电气控制系统设计前言自动化控制技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展自动化控制技术更加日新月异。伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了自动化控制技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。随着我国国民经济的飞速发展，机械在品种规模设计与制造技术等方面也得到了迅速的发展和提高。目前全国各地均建有机械制造厂，并逐步走向专业化生产，以能独立自主地进行从单机到成套设备乃至自动生产线的设计与制造。随着新材料新工艺新技术的发展，必须推动各种自动机械向电气控制化和智能化的方向发展。一丶皮带运输机的研究和设计（一） 简介用途：皮带输送机是依靠摩擦传动来实现物料输送的运输设备。适用于输送松散密度为0.5-2.5t/m3的各种粒状、粉状等散体物料，也可以输送成件物品。工作环境温度为-25-60，普通输送带适用的物料温度不应该超过80。技术参数：带 宽: 300 mm头尾滚筒中心距：60400 mm带速： 0.3m/s输送带型号：EP-150输送带规格长度：1000X3(3+1.5)X128m（含硫化长度0.9m）输送能力：205m3/h物料密度：0.6 t/m3倾 角：0电机功率：5.5kW结构：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。工作原理：系统启动后，电机转动带动滚筒转动，滚筒转动带动皮带运动运输物料，托辊承载输送带及上面输送的物料；到头时，物料落到下一环节，皮带有滚筒牵引改向循环。故障排除：1、输送带打滑：输送带张力小或驱动滚筒表面粘有物料导致的。应旋紧张紧螺杆，增大张力。清理驱动滚筒并加大清扫力度。2、输送带在两端跑偏：原因是滚筒装配位置偏斜，应拉紧跑偏一侧的张紧装置的螺杆调整改向滚筒位置。通过调整轴承座调整传动滚筒的位置。3、输送带在中部跑偏：原因是托辊安装位置不正。应检查各托辊安装位置是否与输送带垂直，否则松开安装螺栓调整托辊位置。调整完毕后旋紧各螺栓。（二） 丶设计的内容本设计是以PLC软件及硬件相结合设计出的皮带运输机电器控制系统，达到了自动化、安全、高效生产的目的。图一：某原料皮带运输机示意图图1 皮带运输机 1.如图1，本设计是一台两级皮带运输机，分别由M1、M2二台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。2.手动时，按下启动按钮，要求按5s的时间间隔，并按M1、M2的顺序启动；按下停止按钮按，5s的时间间隔，并按M2、M1的顺序停止3.自动控制时，要求按下启动按钮，按5s时间间隔顺序启动，经10s后，按5s的时间间隔顺序停止，完成了一个工作循环。经5s后自动重复上述工作循环。如在某一时刻，按下停止按钮，必须完成了一个工作循环后停止。 （三）丶设计的内容要求（1）必须具备各种电路的设计及电路保护（2）必须具备I/O表及PLC程序（3）必须具备元器件的选型（4）必须具备系统说明书二丶皮带运输机的PLC控制系统的组成（一）丶基本原理 采用矿用防爆本质安全型交流变频器进行启动和调速控制，在皮带机运行过程中，通过安装在传送带上的转速传感器测定皮带运输机的转速，再反馈到PLC，经过程序运行处理后，再提供指令通断信号给变频器，调节电机工作的电源电压和频率。当出现扰动时，转速传感器将信号传送到PLC，再进行程序运行对其进行调节，从而达到稳定运行。（二）丶概述从图1.1可看出，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，采用的是和PLC配合使用。变频器利用内部继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件(如晶体管)与PLC连接。PLC作为整个系统的“大脑”，负责接收外部信号(主令控制器、变频器、转速传感器、限位等)，经过程序运行处理后，再提供指令通断信号(正转、反转、档数等)给变频器和其它动作单元，由变频器控制电机的转向、速度(频率)。整个系统接线见图1.3。图1.1系统结构示意图1.三相异步电动机的选择为生产机械的电力拖动系统选用电动机，主要内容包括确定电动机的种类、电动机的型号、电动机的额定电压、额定转速和额定功率等。选择电动机的基本原则如下：（1）电动机在工作过程中，其额定功率应得到充分利用。要求温升接近但不超过规定的允许数值。（2）电动机应满足生产机械需要的有关机械特性的要求。保证一定负载下的转速稳定，有一定的转速范围及具有良好的启动和制动性能。（3）电动机的结构型式应满足设计提出的安装要求和适应周围的工作环境。例如防止灰尘进入电动机内部，或者防止绕组绝缘受气体腐蚀等。电力拖动系统应用电动机来拖动生产机械工作的，由于生产机械种类繁多，工艺要求不一，作为驱动电机的电动机分类也很多。按电流种类分，有直流电动机和交流电动机，交流电动机又有异步电动机和同步电动机两种。为了合理选用电动机的种类，应同时考虑两个方面的问题：一是电动机的性能，例如机械特性、启动性能和调速性能等；二是要知道生产工艺的特点，要使所选电动机的性能满足生产机械的工艺要求，具体从以下几个方面考虑：（1）电动机的机械特性；（2）电动机的启动性能；（3）电动机的调速性能；（4）电动机的电源；（5）电动机的经济性；最后着重强调的是综合的观点：一方面是以上的内容在选择电动机时必须都考虑到都能得到满足；另一方面能满足以上条件的电动机可能不是一种类型，还应综合其他情况，例如节能、货源、技术情况等。综上所述，经过综合考虑本系统采用YBSS-220型电机，是隔爆型三相异步电动机。2 变频器1）构成包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分，是变频器的核心部分。控制电路的优劣决定了变频器性能的优劣。控制电路的主要作用是完成对逆变器开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能。2）变频器容量的选用变频器容量的选用由很多因素决定，例如电动机的容量、电动机的额定电流、电动机加速时间等，其中，最主要的是电动机的额定电流。驱动一台电动机时。对于连续运转的变频器必须同时满足下列三项计算公式，即满足负载输出（kVA）hj满足电动机容量（kVA）满足电动机电流（A）式中变频器容量，单位为kVA；负载要求的电动机轴输出功率，单位为kW；电动机额定电压，单位为V；电动机额定电流，单位为A；电动机效率（通常为0.85）；电动机的功率因数（通常为0.75）；k电流波形补偿系数。k是电流波形补偿系数，由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，而是含有高次谐波的成分，其中电流应有所增加。对于PWM控制方式的变频器，k约为1.051.1。本系统采用安川CIMRG5A4011型变频器。安川CIMRG5A4011型变频器，控制和保护功能相当丰富，配有参数设置面板，可读写各种参数，显示屏可监视变频器的运行状况，并能实现PID控制、DWELL控制、节能控制、转矩限定、转差补偿控制、高速滑差制动、防止失速、瞬停电故障处理后平衡恢复、错误诊断等一系列功能。变频器的控制模式有无PGVF控制、带PGvF控制、无PG矢量控制1、带PG矢量控制、无PG矢量控制2共5种控制模式。变频器运行指令共有数字操作器、控制回路端子、MEMOBUS通信、选择卡4种模式。此变频器调速范围宽，精度高，无级变速，高效率，高可靠性，保护功能完善，故障率低，特别适用于起重机械的电机控制。G5系列的变频器，运用16段的频率指令和一个点动频率指令，可以切换最多17段速的速度。根据皮带运输机的运行需要，在变频器输入端功能中，运用多段速指令13及点动频率选择四个功能，实现6段速(零位+四档+点动)运行。端子多功能接点(指令)输入和组合如表2所示。其外部端子见图2.3（变频器部分）。3PLC控制器1）PLC概述可编程程序控制器(Programable controller )因为早期主要应用于开关量的控制，因此也称为PLC(Programable Logic controller )即是可编程逻辑控制器。现代的可编程控制器是以微处理器为基础，高度集成的新型工业控制装置，是计算机技术与工业控制技术相结合的产品。PLC自问世以来，经过20年的发展，己经成为最受欢迎的工业控制类产品。它之所以高速发展，除了工业自动化的客观需求外，还有许多独特的优点。它较好的解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。2） 典型的PLC控制功能有以下几点:（1）顺序控制；（2）过程控制；（3）数据处理；（4）通信联网和显示打印。3） PLC的基本组成与各部分的作用PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如图2.4所示：（1）.主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。（2）输入/输出（I/O）接口、I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。（3）电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。（4）编程器编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监视PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。（5）输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于连接扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）。（6）外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。本系统采用三菱FX2N一128MR一001型PLC。三菱FX2N一128MR一001型PLC将一体式PLC和模块式PLC的优点巧妙而完美的结合在一起，不仅方便了系统的扩展，而且与用户的实际需求也更为贴近，丰富的指令集，较好的调试和故障诊断功能，便捷的通讯，严格的口令保护，灵活的中断处理，高速计数等多项功能的组合，更使其无论在独立运行中或是连成网络皆能实现复杂控制功能，以满足用户的多种需求。外部端子接线见图2.3(可编程控制器部分)4.其余部件A/D和D/A转换部件A/D和D/A转换原理：（1）模拟量转换成数字的基本原理:输入信号是现场物理参数(如温度、压力和流量等)经传感器检测变成电信号(弱信号)，再经过放大、滤波之后成为连续变化的波形。根据事先确定的频率对波形采样。将每次的采样值(如模拟电压值)送给A/D变换器，则对应每次采样的电压值转换成的数字信号(H进制数字)。（2）将数字信号转换成为模拟量的原理:首先将数字信号并行输入给D/A转换器，经转换后输出一个矩形波，经过放大滤波之后即变成一个连续变化的模拟量输出信号。1）转度传感器置使装置能够根据速度大小来确定运行状态，可同时解决胶带低速运转、打滑和断带等问题的智能传感器。将两个磁缸分别装在皮带运输机滚筒和皮带托辊上，利用两个霍尔传感器将它是一种将皮带的运行速度检测出来，变成电脉冲信号输送给保护装滚筒和托辊的转速分别传送给PLC系统，经系统判断，输出、打滑、低速运行、断带等数字信号，经控制器进一步处理，达到保护设备的目的。2）急停开关它是通过拉线来使设备立即停止的一种保护装置。急停开关为双向拉线式。当皮带机正常工作时，急停开关处于正常位置；当出现事故，任意拉动拉线上的拉环，使装在两端的微动开关动作，发出动作信号并切断控制回路，保护系统安全。三丶系统传动方式的确定 传动方式包括驱动和调速两个方面。它分为机械传动、电气传动和流体传动三种方式。机械设备的传动方式直接影响设备的性能及结构。在机械设备总体设计时，必须从机械性能和电气性能两方面综合考虑后确定其传动方式。1. 往复运动工作机构传动方式的确定对于仅有一两个简单往复动作的普通机械，可采用三相鼠笼式异步电动机拖动，经齿轮减速后用螺旋传动机构来传动。如果机械设备具有多个往复运动工作机构，而且往复动作的调速性能和自动化程度有一定要求时，应采用电磁换向阀控制的液压传动或气压传动系统。若往复运动的调速性能要求比较高，应采用电液比例控制系统来传动。对于往复运动位移控制和速度控制要求比较高时，应采用步进电机、直流伺服电机或交流伺服电机家滚珠丝杠副来驱动和控制。选择三相鼠笼式异步电动机拖动，Y系列电动机是笼型转子电动机，符合IEC标准和DIN42673标准。本系列采用B级绝缘，外壳防护等级为封闭式（IP44）或防护式（IP23）。Y系列电动机额定电压380V，额定频率50HZ。具体选型如下：2. 传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 调速性质是指电动机的转矩、功率与其转速的关系。负载特性是指机械设备的负载属于恒功率负载（即功率不随转速变化而变化）还是恒转矩负载，（即转矩不随转速变化而变化）。设计任何一个电力拖动系统，必须使调速性质与负载特性相适应。也就是说，恒功率负载必须采用恒功率调速性质的传动方式，而转矩负载则必须采用恒转矩调速性质的传动方式。3.起动性能要求不高的机械设备，电动机的起动可根据其容量决定，当电动机总容量不超过供电变压器容量的20%时，一般采用直接起动。当容量大于该值时，可采用星三角形降压起动或在定子中串电阻降压起动、也可采用自耦变压器降压起动。如果机械设备要求电动机软起动，应采用软起动器起动或变频器控制的加速起动。4，电气系统的保护电气保护是电气控制系统不可缺少的环节，在电路中正确设置保护环节，是确保电动机、其他用电设备、电器元件和电网安全运行的重要措施。1） 短路保护电路在发生短路时，由于短路线路的阻抗很小而产生很大的短路电流，在短路线路上的电器元件触头，会因此时流过的电流大大超过其额定容量而被烧毁回发生熔焊，导线的绝缘层也会因此被烧毁，甚至会导致火灾。所以发生短路时必须瞬间切断电源，以保证电气线路的安全。 常用的短路保护措施有：a.熔断器保护；b.自动开关的脱扣保护。2） 过载保护在电力拖动系统中，当负载转矩超过电动机额定转矩时，电动机绕组的温升会急剧升高并超过其额定值，轻者会使绕组的绝缘层老化变脆，寿命降低；重者会导致电动机绕组烧坏。因此在电动机过载时必须及时切断电源，以保证电动机能在寿命期内安全运行。常用的过载保护措施有热继电器保护、自动开关过载脱扣保护。除此以外，还有以下一些过载保护的新措施，如电子式继电器过载保护、埋入电动机绕组的温度继电器（有双金属片式和热敏电阻式）过载保护，软起动器过载保护。3） 零电压和欠电压保护 在电动机正常运行时，如果出现非正常停电后再恢复供电，电动机又自行起动，很可能会造成生产机械动作错乱，运动部件互相碰撞的设备事故，甚至酿成人身事故。对电网来说，许多电动机及其他用电设备在恢复供电后同时自行起动，也会引起电网过大的瞬间压降。为了防止电动机失电时停止且电压恢复时自行起动，须采取零电压保护措施。 在电动机运行过程中，如果电源电压过低，会导致电动机转速过低甚至停转，结果造成所拖动的设备不能正常运行，甚至可能酿成事故。因此，需要在电源电压降到允许值以下时，降电源切断，实施欠电压保护。电动机的零压保护和欠压保护无需特别的保护电器元件，只要降控制电动机的接触器控制电路连接成自锁电路即可。4） 电气元件的选择按钮：按钮是用于人工操作瞬间接通和断开小电流（5A以下）控制电路的开关。它有不同的结构型式和颜色。一般情况下，起动按钮选用绿色，停止按钮选用红色，紧急停止按钮选用红色蘑菇头型式；需要显示按钮操作状态时选用带指示灯的按钮；大多数按钮的触头为一常开和一常闭，如果需要一个按钮控制两个或两个以上的回路，则选用多对触头的按钮。 机械设备上常用的按钮有LA18、LA19、LA20等几种型号。它们的额定电压为：交流500V、直流440V、额定电流为5A。 行程开关：行程开关用于控制运动机构的行程。它有触点式和无触点式两种类型。有触点行程开关又分为直动式、杠杆式、微动式、组合式，常用的型号有：LX2、LX19、JLXK1、JXW、LXK3、X2等。无触点行程开关有接近开关、干簧管开关、霍尔开关等。接触器：选用主要考虑主触头的额定电流、额定电压、电磁线圈的额定电压，还应考虑常开和常闭辅助触头的数量和接触器的操作频率。主触头的额定电压应等于或大于主电路的额定电压；电磁线圈的额定电压必须与控制电路的额定电压相同；主触头的额定电流可按以下公式计算确定： 式中 Iec所选接触器的额定电压（A）； Ic 接触器主触头电流（A）； Pe被控电动机功率（kW）； K 经验系数，一般取11.2； Ue电动机额定线电压（V）。其选型如下： 热继电器：用于对异步电动机进行过载保护的热继电器有双金属片时和电子式两种。电子式热继电器保护性能好，适用于重要电动机的保护。如果电气控制系统已经采用自动开关，不必再采用热继电器；对负载恒定、过载可能性很小的电动机，如冷却泵电机，可不设热继电器。 选择热继电器时，要根据电动机的额定电流来确定其额定电流及热元件的电流等级。对星形连接电动机，可使用两相或三相结构的热继电器，对三角形连接的电动机可采用断相保护的热继电器。热元件的额定整定电流值通常按电动机的额定电流的0.951.05倍选用。选用型号如下： 熔断器主要类型有：插入式、螺旋式、填料封闭管式等。常用的有RL1系列。选择熔断器时，应根据电流的特点及参数求出熔体电流，再根据熔体电流大小选择熔断器的额定电流并确定其型号。对负载电流稳定的电气设备，如照明灯、电阻炉等，可按额定电流选用。对具有冲击电流的电气设备如异步电动机，可按以下方法确定：单台电动机长期工作时： Ir=(23)Ied 电动机频繁起动时，上式的系数为34。如果多台电动机共用一组熔断器保护，则 式中 Ir熔体额定电流； Ied电动机额定电流； Iemax容量最大的电动机的额定电流；除容量最大的电动机之外，其余电动机的额定电流之和。四 电气控制方案的确定 电气控制方案的合理性直接影响机械设备工作的可靠性、易维修性以及经济性。设计电气控制系统时必须综合考虑，在保证机械设备要求的工作可靠性和易维修性的前提下，应采用简单、经济的电气控制方案。机械设备电气控制系统通常包括电气调速系统、逻辑控制系统和数字控制系统。1. 电气逻辑控制装置的选择电气逻辑控制装置有继电器-接触器控制屏、顺序控制器和PLC。继电器-接触器控制屏的电路结构简单，直观易懂，输出功率大，价格便宜。其缺点是触头容易产生电磨损，工作时有机械振动，容易造成触头松动。这几种情况的发生都会降低控制系统的工作可靠性，一旦出现故障，检查和维修很不方便。顺序控制器是一种介于继电器-接触器控制屏和PLC之间的一种控制装置。它具有改变 容易的特点，尤其是采用插销板编程时，改变插销的位置就可以改变程序，使用很方便。这种控制装置适用于动作顺序不太复杂的控制系统，特别适用于需要经常改变工作顺序的生产机械的自动控制。但是这种控制系统由于插销比较多，接触不良的故障时有发生，可靠性不太高，而且这种产品由于没有专业厂生产，所以目前已很少应用。PLC具有通用性强、应用控制系统设计组装周期短、编程简单、修改容易、调试直观、维护方便、可靠性高、体积小、重量轻等优点，目前以广泛应用于各行各业机械设备的自动控制。但与继电器-接触器控制屏相比，PLC的价格比较贵。如果机械设备执行机构比较少，工作程序和控制要求比较简单，无论采用电气传动还是液压传动或气压传动，其控制系统宜采用继电器-接触器控制屏。对于执行机构比较多、工作程序和控制要求比较复杂的机械设备，其控制装置应采用PLC。有些机械设备虽然执行机构少，工作程序也不复杂，但工作程序要求经常变动，这种设备应采用PLC控制。2. 控制方式的选择控制方式通常有行程控制、时间控制和其他物理量（压力、流量、电流、速度等）控制。行程控制方式是利用机械设备运动部件上的碰块或感应头，触发在固定位置安装的行程开关或无触头行程开关，以此发出行程信号来实现位置控制。凡是要求进行位置控制的执行机构都应采用行程控制方式。时间控制方式是利用时间继电器或PLC的定时器，使控制系统按工艺要求的不同时段进行程序步切换，实现生产过程的自动控制。因此，机械设备的工作程序如果要求要求延续一般时间后才切换的则应采用时间控制方式。对于要求实现位置控制的执行机构，如果其行程很短，无法安装行程开关。在运动速度比较稳定的情况下，根据运动速度与时间的乘积等于行程的原理，也可以采用时间控制方式来实现位置控制。3系统动作要求1） 起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序为：2）停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为：3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD1在PD-2停止后延迟10s后停止。5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 4.确定I/O点数及PLC的选择 伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，PLC的成本不断下降，因为促进了PLC的应用。但并不是所有的控制都必须使用PLC，可以使用计算机控制或继电接触器控制。定控制系统方案时，首先应明确是否有必要采用PLC控制。如果控制系统非常简单，所需I/O点很少，或者虽然I/O点需要较多，但控制关系非常简单，各部分之间联系很少，可以考虑不用PLC，而采用传统的继电接触器控制。除此之外，只要满足下列情况之一，应该首选 PLC。（1）系统所需I/O点数较多（比如在十几个点以上），控制要求比较复杂。 （2）现场处于工业环境，而又要求控制系统具有较高可靠性。（3）系统的工艺流程可能经常发生变化，输入、输出控制量需经常调整。（4）要求完成多种定时、计数、甚至复杂的逻辑、算术运算，以及对模拟量的控制。（5）需要完成与其他设备实现通信或联网。（6）系统体积很小，要求控制设备嵌入系统设备之中等。4丶输入、输出设备的数量 根据示意图和控制要求可知，该系统需要5个输入点和3个输出点。5丶PLC的选择此控制系统只有简单的开关量控制，没有模拟量的输入或输出，对系统的响应时间也没有特殊的要求，时间继电器的定时也是固定的，小型PLC即可满足要求。因系统需要5个输入点和3个输出点，可选用三菱公司的整体式小型PLCF1-20M，它具有12个输入点和8个输出点，完全满足要求。F系列PLC一共有三种不同单元，即基本单元、扩展单元和特殊单元。基本单元内有中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口电路等，每个控制系统必须有一个基本单元。要增加I/O的点数，可连接扩展单元。要增加控制功能，则可连接相应的特殊单元，如高速计数单元、模拟量单元等。F系列PLC的型号为了满足用户的不同要求，F系列PLC有多种型号规格，表示方法如下：F，其中：表示输入/输出总点数；表示本单元的类型：M为基本单元，E为扩展单元；表示输出类型：R为继电器输出，T为晶体管输出，S为晶闸管输出；表示电源电压种类：V为100/110V交流，E为220/240V交流，D为24V直流。F系列PLC总体技术特性和数据如下：项 目F20MF40M电 源功 耗11VA25VA电 压AC100110V，AC200220V50/60Hz计 时点 数8点16点设定位数2位3位设定范围0.199s0.1999s计 数点 数8点16点设定方式设定范围1991999辅助继电器64个（其中16个有掉电保护功能）192个（其中64个有掉电保持功能）用户存贮器容量数 制八进制十进制数 量477890运 算指 令继电器符号速 度100s/步序（平均）45s/步序（平均）可靠性施和情况电池保护锂电池，可连续使用五年，保持RAM程序瞬时停电补偿20ms瞬间停电可不出错继续运行抗电平干扰能力1000V，1s耐振动能力1055Hz,0.5mm,最大2g（重力加速度）CPU出错自诊断程序监视器，求和检验电池电压监视电压不足指示灯显示一 般环境温度0+55（储存温度-15+65） 常用PLC的编程指令系统（1）LD指令 LD（Load）：取指令，适用于梯形图中与左母线相连的第一个常开触点，表示一个逻辑行的开始。 （2）LDN指令 LDI（Load Inverse）：取反指令，适用于梯形图中与左母线相连的第一个常闭触点。（3）OUT指令 OUT（Out）：线圈驱动指令（又叫输出指令），适用于将运算结果驱动输出继电器、辅助继电器、定时器和计数器的线圈，但不能用于输入继电器。OUT指令用于计数器和定时器时，必须有常数K值紧跟，K分别表示定时器时间或计数次数，它也作为一个步序。（4）AND指令 AND（And）：“与”指令，适用于和触点串联的常开触点。（5）ANI指令 ANI（And Inverse）：“与反”指令，适用于和触点串联的常闭触点。（6）OR指令 OR（Or）：“或”指令，适用于单触点并联的常开触点。（7）ORI指令 ORI（Or Inverse）：“或反”指令，适用于单触点并联的常闭触点。（8）RST指令 RST（Reset）：计数器和移位寄存器的复位指令，适用于将计数器的当前值回复到设定值或清除移位寄存器中所有位的信息，即清零。计数器有计数输入和复位输入两个输入端。当计数输入端触点每次从断开至接通时，计数器的值减1，当通断次数达计数值后，计数器的当前值减为0，此时计数器的线圈接通，其常开触点闭合。如果要计数器从当前值回到最初设定值，则要接通复位输入端的触点，RST起复位作用，使计数器线圈断开，其常开触点断开。RST指令总是优先执行的，因此当RST的输入保持时，对计数器或移位寄存器的输入不再接受。所有的计数器和部分寄存器具有掉电保护功能，所以当不必再保持计数器原有状态时，在工作开始之前，要使用特殊辅助继电器M71，在主机投入运行的瞬时，产生的初始化脉冲，使计数器或位移寄存器复位。（9）SFT指令 SFT（Shift）：移位指令，适用于将移位寄存器中的内容做移位操作。可由8个或16个辅助继电器组成移位寄存器。 移位寄存器三个输入端功能为： 数据输入端IN：当连接IN端的触点接通时，表示把“1”送到移位寄存器的最低位，反之则把“0”送到此位。 移位信号输入端CP：当连接CP端的触点每由断变通一次、来一个脉冲时，移位寄存器的内容从编号小的低位，向编号大的高位顺序移动一次，最高位原来的数据丢失。复位信号输入端R：当连接R的触点接通时，对应的辅助继电器全部断开，即移位积存器全部清零。如果R端连接的触点一直处于接通状态，则数据输入和移位输入的信号全无效。F系列指令系统如下：指 令功 能指 令功 能LD公共总线或支路的起始常开触点PLS脉冲产生指令LDI公共总线或支路的起始常闭触点SFT移位寄存器的移位指令AND串联的常开触点NOP空操作指令ANI串联的常闭触点END程序结束指令OR单个并联的常开触点S操作保持指令ORI单个并联的常闭触点R操作保持复位指令ANB电路块的串联连接MC主控转移指令ORB电路块的并联连接MCR主控复位指令OUT线圈驱动指令CJP条件跳步指令RST计数器、移位寄存器复位指令EJP跳步结束指令7丶继电器的选择JZ17型继电器是引进日本OMRON公司技术。设备生产的产品（原型号为MA460N）。可用于交流50Hz或60Hz，额定电压至220V的控制电路中。该产品采用直动式磁系统，桥式双断点触头，共有8对触头（4常开4常闭）。JZ17型继电器的技术数据：额定绝缘电压（V）约定发热电流（A）使用类别触头额定工作电压（V）触头额定控制容量（VA）电寿命（万次）机械寿命（万次）操作频率（次/h）动作时间（s）重量4406AC-113803605060012000.030.291808072120DC-1122028608丶I/O地址分配地址分配如下：输入设备输入点编号输出设备输出点编号起动按钮X400M1接触器Y430停止按钮X401M2接触器Y431急停按钮X402YVY432M1热继电器动断触点X403M2热继电器动断触点X4049丶软件系统设计根据控制要求用基本逻辑指令编程编制的梯形图如图二。图中，T450、T451分别为PD-2、YV延时起动的计时器；T452、T453分别为PD-2、PD-1延时停止的计时器。语句表LD 400 LD