皮带传输机PLC控制 鹏成.doc

摘要皮带运输机又称带式输送机，是一种连续运输机械，也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、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。利用PLC的输入，输出，直接连接电机，通过定时器逐台启动电机，这样可以防止物料的堆积。通过利用物料过高报警系统，断带报警系统，越界报警系统，可以使系统正常的运行，万一发生断带，越界，物料堆积，也不会造成太的危险和损失。关键词：物料过高报警系统 断带报警系统 越界报警系统 可编程控制器目录1.皮带传输机简介12.可编程控制器的介绍32.1可编程控制器概况32.2 PLC的结构及基本配置32.2.1 I/O模块：42.2.2 PLC的外部设备43.皮带传输机系统组成及选型53.1系统组成53.2材料的选型及设计53.2.1控制面版组成和设计53.2.2实物模拟台的组成和设计103.3 PLC的型号的选择173.3.1在确定PLC的型号时，应考虑以下问题173.3.2选择PLC183.4 PLC的硬件连接193.5系统的编程204.皮带传输机系统的运行和调试23结束语24致谢25参考文献26西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）1.皮带传输机简介皮带传输机是一种连续运输机械，也是一种通用机械。皮带传输机被广泛应用在港口、电厂、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。皮带传输机可用于水平或倾斜运输。皮带传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。皮带传输机由皮带、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，皮带传输机得到最广泛的应用。其总长度可大十几千米。普通皮带传输机的提升角度一般不大20度,原因是当皮带运输机的倾角大于20度时对大多数的物料来讲都会发生物料下滑的情况，即物料在皮带上的摩擦力过小发生下滑。对输送煤炭的皮带传输机一般提升角度不大于15度，对输送烧结球团的皮带传输机提升角度不大于12度。如果物料相对粒度较小，其提升角度可选较大值。特殊的皮带传输机其提升角度可大于45度，其皮带的构造是特殊制造的。皮带传输机的驱动装置由单个或多个驱动滚筒驱动，驱动电机也可以是单个电机或多个电机驱动。一般驱动装置包括电动机、减速机、液力偶合器、制动器或逆止器等组成。偶合器的作用是改善皮带传输机的启动性能。制动器和逆止器是为了防止当皮带运输机停机时皮带向下滑动。皮带传输机的电气保护和控制装置主要有：拉绳开关、皮带跑偏检测开关、皮带打滑检测、皮带防撕裂检测、料流检测、堵料检测、皮带秤。皮带传输机所用的皮带有多种选择，如钢芯带，帆布芯带，尼龙带，聚脂带等。对载荷较小的皮带传输机一般选择帆布带。如果皮带的载荷较大时可采用钢芯带。所谓钢芯带是皮带中的芯部采用较细的钢丝绳承受载荷。皮带传输机的输送能力可以为几百千克/小时到万吨/小时，皮带的宽度可以从100-200mm到2600mm。皮带传输机的托辊一般采用槽形托辊组，个别情况采用吊挂式托辊组。皮带传输机的承载托辊组的槽角一般选择为30-35度。个别情况选择40度槽角。较少选择大于或等于45度槽角的托辊组。皮带传输机是散料连续运输机械，是应用于短距离连续运输的的重要机械设备。2.可编程控制器的介绍2.1可编程控制器概况可编程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。2.2PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。2.2.1 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。2.2.2 PLC的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类。编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。3.皮带传输机系统组成及选型皮带传输机系统在各个行业都有应用，每个行业对系统的要求也不完全相同，对于一些要求比较高的行业，对皮带的要求，对电机的要求，对系统安全的要求都非常高。这样的系统很复杂，制作起来也很麻烦。我们这次设计，由于条件的限制，就做的不太复杂，仅仅是用可编程控制器来控制电机的逐台启动，停止。在每条皮带或者电机进行维修时，每台电机都可以随时启动/停止。系统在运行过程中，有时候会造成物料的积压，皮带断带，有人或物进入危险区等等。因此我们增加了三个报警系统：物料超高报警系统，越界报警系统，断带报警系统。3.1系统组成系统主要由四部分组成：1.控制面版2.实物模拟台3.可编程控制器（PLC）4.报警系统3.2材料的选型及设计3.2.1控制面版组成和设计控制面版由安全型插座、报警指示灯、电机的运行指示灯、电机的运行/停止按钮、系统的启动按钮，系统的停止按钮、导轨安全型插座组成。下图介绍一下材料的选型：指示灯指示灯是用来指示系统运行的状态，每台电机的指示灯是用来指示每台电机是否运行其颜色为绿色。报警指示灯是当出现故障时，就会发亮，给工作人员一个信号，其颜色为红色。其开孔直径都为8.2mm。5LED指示灯结构尺寸型号：5LED一体座式类型：交流/支流电压：220V/24V颜色：红/绿/黄/蓝按钮根据设计要求，每台电机的启动/停止按钮是用带自锁的绿色方型按钮，而系统的启动是用一个不带自锁的绿色方型按钮，系统的停止是用不带自锁的黄色方型按钮。方形按钮开关的结构尺寸：型号：DS-450类型：自锁/非自锁触点：常开（NO）导轨导规是为了接线而安装一个元件，模拟台和控制面版之间通过导轨用导线进行连接。导轨型号：UK-2.5B其大小尺寸如右图所示：安全型插座安全型是连接导线的插头，控制台与模拟实验台之间连线就是通过安全型插座进行连接的，在控制面版上的开孔尺寸如下图所示：安全型插座结构尺寸型号：R1-24A型类型：安全型香蕉插座颜色：红/绿/黄/蓝控制面版的设计根据设计要求，需要控制5台电机的启动/停止，一个系统启动按钮和一个系统停止按钮，每台电机要有相应的指示灯，还有三个报警系统，每个报警系统都有指示灯。10个输入安全型插座，8个输出型插座：5个直接电机，3个接报警系统。光电管要用24V电源，所以要有到两个安全型插座。控制面版上有这么多元件组成，为了使控制面版看起来美观，连接方便，设计好的图如下：由于做的实物，所以还要到加工厂去做这个控制面版，每个元件都要安装到控制面版上，所以需要打孔，并且打孔的尺寸要清楚，根据所选元件的型号和开空大小，控制面版上各个元件的具体位置和开孔大小如下：3.2.2实物模拟台的组成和设计模拟台上有五台电机、导轨、光电管组成。电机电机直接带动皮带的转动，因此应该考虑其功率和电流的大小，下面介绍以下YCYCL系列的电动机。YCYCL系列的电动机为全封闭自扇冷式、防护等级为IP44，输出功率3HP及以下采用电容起动，在额定电压下50Hz时起动力矩大于3倍，60Hz时起动力矩大于2.75倍，输出功率4HP及以上采用电容起动、运转、集中了起动转矩大、运转平稳、温升低、噪声小、过载能力强等优点，其安装方式符合国际电工协会标准。TECHNICALDATA性能参数型号Type功率Output电流Current(A)功率因素Powerfactor(Coto)效率Eff(%)转速Speed(r.p.m)堵转转矩额定转矩LockedrotorTorqueRatedtorque堵转电流额定电流LockedrotorCurrentRatedcurrent最大转矩额定转矩Pull-outTorqueRatedtorque马力HP功率kWYC80a-21/20.373.70.736228802.86.52.0YC80b-23/40.555.30.736528802.86.52.0YC80c-210.756.70.756828802.46.52.0YC90S-21.51.19.10.777128802.47.02.0YC90L-221.512.10.787229002.47.02.0YC100L-232.217.10.797429002.17.02.0YC80a-21/30.253.40.605614502.862.0YC80b-41/20.374.50.626014502.862.0YC80c-43/40.556.00.656414502.862.0YC90S-410.757.70.666714502.46.52.0YC90L-41.51.110.50.687014502.46.52.0YC100L-421.513.50.707214502.46.52.0YC112M-432.219.30.727214502.26.52.0YV132SA-44325.20.737414502.16.52.0YC132SB-453.7300.747514502.16.52.0TECHNICALDATA性能参数型号Type功率Output电流Current(A)功率因素Powerfactor(Coto)效率Eff(%)转速Speed(r.p.m)堵转转矩额定转矩LockedrotorTorqueRatedtorque堵转电流额定电流LockedrotorCurrentRatedcurrent最大转矩额定转矩Pull-outTorqueRatedtorque马力HP功率kWYCL90S-21.51.17.20.9573.228802.86.01.8YCL90L-221.58.90.9779.229002.87.01.8YCL100L-232.213.20.9678.829003.06.51.8YCL90S-410.755.00.39373.314502.86.51.8YCL90L-41.51.17.80.907114502.56.01.8YCL100L-421.59.30.9279.414502.87.01.8YCL112M-432.213.60.9081.614502.36.51.8根据设计要求和上面的介绍，电机所选的型号：YC80a-2电流3.7A光电开关工作原理：红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线，本厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线分类：A.直接反射式光电开关直接反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，直接反射式的光电开关是首选的检测模式。B.反射板反射式光电开关反射板反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射板，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。C.对射式光电开关对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模根据以上说明，物料超高报警系统是用对射式光电开关，型号：E3JM-5D4：越界报警系统也是用对射式光电开关，型号：E3JM-5D4断带报警系统是用直接反射式光电开关，型号：E3JM-DS5D4型号说明：模拟台上有五台电机组成：由于做的实物，所以还要到加工厂去做这个实物模拟台，每个元件都要安装到控制面版上，所以需要打孔，并且打孔的尺寸要清楚，根据所选元件的型号和开空大小，实物模拟台各个元件的具体位置和开孔大小如下：3.3PLC的型号的选择3.3.1在确定PLC的型号时，应考虑以下问题PLC的硬件功能开关量控制是PLC的基本功能，对于开关量控制系统，主要需考虑PLC的最大开关量I/O点数是否满足系统的要求。某些系统对PLC功能的有特殊的要求，如通信联网、PID闭环控制、快速响应、高速计数和运动控制等，模块式PLC应考虑是否有相应的特殊功能模块。有整体式PLC集成有高速计数器、高速脉冲输出、模拟量调节电位器、脉冲捕捉、实时时钟等功能和中断功能。对于有模拟量输入/输出的系统，需要考虑PLC的最大开关量I/O点数是否满足系统的要求。每个模块的点数和每个点数的价格。PLC系统指令的功能对于小型单台仅需要开关量控制的设备，一般的小型PLC便可以满足要求。如果系统要求PLC完成某些特殊的功能，应考虑PLC的指令系统是否有相应的指令来支持，例如使用RS-232C无协议通信方式时，需要对传送的数据按字节作求和校验或异或校验，应考虑是否可以用通用的指令来实现这一任务。PLC物理结构的选择根据物理结构，可以将PLC分为整体式和模块式，整体式PLC每一点I/O点的平均价格要不模块式的便宜，在小型控系统中一般采用整体式PLC。但是模块式PLC的功能扩展灵活，I/O点数的多少，输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数、特殊I/O模块的使用等方面的选择余地都比整体式PLC大的多，维修时更换模块、判断故障范围也很方面，因此较复杂的、要求叫高的系统一般选用模块式PLC。确定输入/输出的点数PLC的CPU模块型号的选择，I/O模块的数量和型号的选择，与输入/输出的点数有很大的关系。应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC来驱动，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量以及电压的等级；是否有特殊的要求，如快速响应等，并建立相应的表格。如果系统不同部分相互距离很远，可使用远程I/O。估算需要的用户程序储存容量根据I/O点数和下面的经验数据可初步估算系统对PLC用户储存量容量的要求。仅需要开关量控制时，将I/O点数乘以8就是所需要存储器字数。仅有模拟量输入，无模拟量输出时，为每路模拟量准备100个存储器字，既模拟量输入，又有模拟量输出时，为每路模拟量准备200个存储器字。有的PLC允许用存储器卡来增加存储器的容量。3.3.2选择PLC根据以上要求和设计的需要，我们选择，FX2N系列的PLC。其特点如下：系统配置既固定又灵活：在基本单元上连接单元或扩展，可进行16256点的灵活输入出组合。备有可自由选择，丰富的品种：可选用16/32/48/64/80/128/点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。高性能：程序容量.内置8000步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。高速运算：1个指令运行时间，只需0.08us，基本指令/1指令0.08us,应用指令/1指令1.52us数100us。在指令以外，实现高速化，高速计数器：1相60KHZ：2点10KHZ：4点或2相30KHZ：1点5KHZ：1点脉冲读取可读取最大50us的短脉冲输入。外部机器通讯简单化：通过安装机能扩充板，可将与外部设备通讯端口置1个通道。一台FX2N主机可安装一个机能扩充板。RS232C通信用FX2N232BD可以同各种RS232接口内置设备进行通讯，可以和个人电脑连接。RS485通信用FX2N485BD可以同个人电脑等计算机连接，可以再同1台基本单元并连连接，可以在FXON，FX2N间作简易PLC间进行连接。RS422通信用FX2N422BD可以同编程工具，DU，GOT等连接。机能扩充板在上述通讯功能之外，还备有多种。电位器适配器，FX2N8AVBD模拟计时器（8点内置），FXON用适配器连接，FX2NCNVBD用于连接FXON系列用的适配器板。FXON232ADP（RS232C通讯用），FXON485ADP（计算机连接，并连简易PLC间连接）。在使用FX2N485BD及FXON485ADP的FX2N系列间，可作简易PLC通信连接。编程简单：应用指令中有多个可使用的简单指令。高速处理指令：输入过滤器常数可变，中断输入处理，直接输入等。便利指令：数字开关的数据读取，16位数据的读取矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理：数据检索，数据排列，三角子函数运算，平方根，浮点小数运算等。特殊用途：脉冲输出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V)脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信：串行数据传送，ACCIIcode印刷，HEXASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法，读出、写入等。适用于多种特殊用途：还可应用在模拟控制、定位控制等特殊用途。FX2N系列中，1台基本单元最多可连接8台扩展模块或特殊功能模块。模拟输入输出：FX2N4AD模拟输入（4CH），FX2N4DA模拟输出（4CH），FX2N4ADPTPT100温度感应器用（4CH），FX2NAADTC电热偶温度感应器用（4CH），FXON3A模拟输入出模块（2CH入，1CH出），高速脉冲输入：FX2N1HC高速计数器（2相50KHZ），定位：FX2N1PG脉冲输出（1轴100KPPS），RS232C机器通讯：FX2N232IFRS232通讯用（1CH）。由于设计是控制5台电机的启动，停止，输入，输出都不超过16，所以我们选择PLC的型号为FX2N32。3.4PLC的硬件连接皮带传输机的运行主要由FX2N系列的PLC控制，PLC通过程序来控制电机的运行与停止。由于所做的皮带传输机模型是控制5台电机的运行，所以只需用7个按钮：一个启动按钮，一个停止按钮，5个分别控制5台电机的启动/停止按钮；3个光电开关，分别控制断带指示灯，越高指示灯，越界指示灯；还有8个输出：5台电机和三个报警指示灯。每台电机上也连有相应的运行指示灯。其接线图如下：3.5系统的编程整个系统安装和连接好以后，就开始运行了，运行是靠软件来实现的。皮带传输机的控制要求是电机从最后面一台开始，每间隔5秒启动一台，逐台启动这样可以防止物料的堆积。在停止时，同时停止。另外还增加了报警系统，每台电机的启动/停止指示灯，这些也要受PLC的控制。系统运行的梯形图和语句表如下：指令表：4.皮带传输机系统的运行和调试把指令表输入给PLC后，按下启动按钮SB1，第五台电机开始自动，同时它的启动/停止指示灯也会亮，经过5秒钟，第四台电机启动，指示灯也会亮，其他的电机逐台启动，整个系统就开始运行了。当整个系统需要停止时，按下停止按钮SB7，五台电机同时停止。当然整个系统的运行不可能一直是好的，经过一段时间，要进行维修，或者在运行过程中系统会出现故障，也要进行维修。需要对某一台进行启动和调试。因此我们给每个电机都安装了启动/停止按钮。当需要哪一台启动时，只需按下它对应的控制按钮就可以，这样实现了每台的控制。结束语这次设计对我来讲具有很大的意义,首先对自己三年来学的知识的一