基于PLC的传送带控制系统设计

无锡城市职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 报报 告告 中文题目中文题目 基于基于 PLCPLC 的传送带控制系统设计的传送带控制系统设计 英文题目英文题目 DesignDesign ofof controlcontrol systemsystem ofof thethe conveyorconveyor beltbelt basedbased onon PLCPLC 姓姓 名名 徐蒙蒙 所在系部所在系部 电子信息工程系 所学专业所学专业 电气自动化 班级名称班级名称 电气自动化 1203 学学 号号 指导教师指导教师 李晓娓 日日 期期 2014 年 11 月 30 日 目目 录录 摘要 I Abstrat II 一 引言 1 二 传送带的概述二 传送带的概述 1 一 传送带系统的概述 一 传送带系统的概述 1 二 传送带的控制要求 二 传送带的控制要求 2 三 传送带控制各系统特点三 传送带控制各系统特点 2 一 继电器 一 继电器 接触器控制特点接触器控制特点 2 二 单片机控制特点 二 单片机控制特点 3 三 三 PLCPLC 控制特点控制特点 3 四 基于四 基于 PLCPLC 控制的硬件设计控制的硬件设计 4 一 一 PLCPLC 选型选型 4 二 二 I OI O 分配分配 5 三 三 PLCPLC 外部接线图外部接线图 7 五 五 基于基于 PLCPLC 控制的软件设计控制的软件设计 8 一 程序控制流程图 一 程序控制流程图 8 二 主电路设计 二 主电路设计 9 三 梯形图 三 梯形图 9 四 仿真 四 仿真 14 六 结束语六 结束语 19 参考文献参考文献 20 谢辞谢辞 21 附录附录 22 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 I 摘要摘要 摘要 摘要 自工业化大生产以来 随着经济的飞速发展 企业竞争越来越激烈 各国 的工程师和企业主都在努力寻找如何提高生产率 如何降低成本的方法 而这一 切也都是为了使效益最大化 为了提高效率 降低成本 传送带得到了广泛的应 用 传送带的运用不仅节约了劳动成本 提高了生产效率 而且降低了生产成本 在工业生产中发挥了巨大作用 未来 传送带设备将向着大型化发展 扩大使用 范围 物料自动分拣 降低能量消耗 减少污染等方向发展 本设计结合传送带 的实际模型 针对 PLC 本身具有的功能特点 成功的实现对传送带系统的控制 达到了预期的控制效果 传送带设备的不断改进 不断发展 为自动化技术高速发展的今天 做出了不可 磨灭的贡献 可编程控制器 PLC 是以计算机技术为核心的通用自动控制装置 在各行 各业中得到了广泛的应用 有着 160 年历史的西门子公司 同时作为自动化领域 技术 标准与市场的领先者 以最先进的技术和产品 向用户提供具有先进 可 靠的解决方案 可编程控制器与以往那些基于文本的高级编程语言不同 它采用 的是一种全新的梯形图和助记符编程方式 即用形象的图行符号和连线来代替一 行一行的文本 这种编程序的方法使用起来比较简单方便 特别是对继电器控制 电路有所了解的技术人员来说 就更容易使用梯形图语言 可编程控制器是一台 计算机 它是专为工业环境应用而设计制造的计算机 它具有丰富的输入 输出 接口 并且具有较强的驱动能力 但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应 用 在实际应用时 其硬件需根据实际需要进行选用配置 其软件需根据控制要 求进行设计编制 关键词 关键词 PLC 传送带 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 II Abstrat Abstract since the industrial production since with the rapid development of economy enterprises increasingly fierce competition countries engineers andbusiness owners are looking for ways to improve productivity how to reduce the cost of the method and that everything is in order to maximize the benefits In order to improve the efficiency reduce the cost the conveyor belt is widely used The use of belt not only saves the labor cost improve production efficiency andreduces the production cost has played a huge role in industrial production The future conveyor equipment will be large scale development expand the scope of use automatic material sorting reduce energy consumption reduce pollutionand development direction The design of the actual model of the conveyor belt function according to the characteristics of the PLC itself has to achieve control of the conveyor belt system successfully achieved the expected control effect Continuous improvement conveyor equipment development for the rapid development of automation technology has made the indelible contribution Programmable logic controller PLC is the general automatic control device tothe computer technology as the core has been widely applied in all walks of life A 160 year history of the SIEMENS company at the same time as a leader inautomation technology standard and market with the most advanced technologyand products provide advanced and reliable solution to the user Programmablecontroller and those past text high level programming languages based on different it uses a new ladder diagram and mnemonic programming mode textwith graph for symbols and line image instead of a line of the program this method is simple and convenient to use especially the technical staffunderstanding of the relay control circuit it is easier to use the ladder language The programmable controller is a computer it is designed for industrial environment applications and the design and manufacture of computer It has a wealth of input output interface and has a strong drive capability But the programmable controller products are not for a specific industrial applications in practical application its hardware configuration was selected according to the actual need the need for software design prepared according to the control requirements 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 III Keywords PLC conveyor belts 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 1 页 共 22 页 基于基于 PLCPLC 的传送带控制系统设计的传送带控制系统设计 一 引言一 引言 传送带是生活中最常见的一种运送方式 通过传送带可以将物体从一个地方 传送到另一个地方 在使用过程中极为方便 可以大大减少在生产过程中的人力 资源 从而得以减少企业生产成本 除了工业生产 传送带在生活中的运用有很 多 比如商场的自动扶梯 机场的自动人行道 另外 码头上的自动卸货传送带 工厂生产流水线 农业机械中联合收割机等都有使用 另外 它的控制形式也多 种多样 它可以由单片机 PLC 以及计算机来控制 由于 PLC 为主构成的控制系 统具有可靠性高 控制功能强大 性价比高的等优点 是目前工业自动控制的首 选控制装置 未来传送带设备将向着大型化发展 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 是生活和生产中必不可缺的设备 本文主要是对 四节传送带控制的系统 该设备适用于流水线生产等 也可以把生产出的货物进 行传送到特定的地方 采用 PLC 集中控制的方法 利用 PLC 简单可视化的程序 自动控制的控制方法对 PLC 进行控制 二 传送带的概述二 传送带的概述 一 传送带系统的概述 一 传送带系统的概述 17 世纪中 美国开始应用架空索道传送散状物料 19 世纪中叶 各种现代 结构的传送带输送机相继出现 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 未来传送带设备将向着大型化发展 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 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 2 页 共 22 页 带设备 二 传送带的控制要求 二 传送带的控制要求 用 PLC 控制四级皮带运输机的传送系统 各级皮带分别由一台电动机带动 控制要求如下 1 启动时先起动最后一级皮带运输机 经过 10 秒延时 再依 次起动其它皮带各级延时均为 10 秒 待第一级启动 5 秒后货物开始装填 2 停止时 货物应先停止装填 待料运送完毕后 5 秒后第一级皮带运输机停止再依 次停止其它级 各级延时均为 10 秒 3 当某级皮带机发生故障时 该皮带机 及其前面的皮带机立即停止且停止装填货物 而该皮带机以后的皮带机待运完后 才停止 4 单动与循环控制连锁 单动与循环控制连锁 任何一个单动按钮 ON 循环控制不能建立 反之 如果循环控制已建立 单动按钮的动作对循 环操作没有任何影响 5 设有紧停按钮 不论循环控制还是单动控制 集中控 制紧停按钮均起作用 如下图所示 控制要求如下 图图 1 1 皮带传输机系统示意图 皮带传输机系统示意图 三 传送带控制各系统特点三 传送带控制各系统特点 一 继电器 一 继电器 接触器控制特点接触器控制特点 继电器 接触器是以电磁开关为主体的低压电器 其构成的系统是用导线以 一定的规律将它们链接起来的 实现不同的控制功能 继电器只能控制简单的开关量设备 接触器主要控制大功率设备 如点机 加热管等 与 PLC 相比较 继电器 接触器控制在组成部件 触电数量 实时控 制方法和工作方式上不同 二 单片机控制特点 二 单片机控制特点 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 3 页 共 22 页 单片机是一种集成电路芯片 是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 多种 I O 口和中断系 统 定时器 计数器等功能 可能还包括显示驱动电路 脉宽调制电路 模拟多 路转换器 A D 转换器等电路 集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计 算机系统 对于量大的配套项目 采用单片机系统具有成本低 效益高的优点 但这要 有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定 可靠地运行 但对单项工程或重 复数极少的项目 采用 PLC 方案是明智 快捷的途径 成功率高 可靠性好 但 成本较高 三 三 PLCPLC 控制特点控制特点 1 1 可靠性高 抗干扰能力强 可靠性高 抗干扰能力强 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 2 2 配套齐全 功能完善 适用性强 配套齐全 功能完善 适用性强 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 可以用于 各种规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善的数 据运算能力 可用于各种数字控制领域 近年来 PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力 的增强及人机界面技术的发展 使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易 3 3 易学易用 易学易用 PLC 作为通用工业控制计算机 是面向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语言易于为工程技术人员接受 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 4 页 共 22 页 电路图相当接近 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器 电路的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从 事工业控制打开了方便之门 4 4 系统的设计简单 维护方便 系统的设计简单 维护方便 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制系 统设计及建造的周期大为缩短 同时维护也变得容易起来 更重要的是使同一设 备经过改变程序改变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的生产场合 5 5 体积小 重量轻 能耗低 体积小 重量轻 能耗低 以超小型 PLC 为例 新近出产的品种底部尺寸小于 100mm 重量小于 150g 功耗仅数瓦 由于体积小很容易装入机械内部 是实现机电一体化的理想控制设 备 四 基于四 基于 PLCPLC 控制的硬件设计控制的硬件设计 一 一 PLCPLC 选型选型 首先弄清楚控制系统的 I O 总点数 根据系统设计所需点数 再按照实际所 需总点数的 15 20 留出备用量 为系统的改造等留有余地 后确定一共所需 PLC 的点数 其次 若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络 则 PLC 需要 有通信联网的功能 就是要求 PLC 应该具有连接其他 PLC 上位计算机及 CRT 等的接口 最后 在相同功能和相同 I O 点数的情况下 整体式比模块式价格更 低 但是模块式具有功能扩展更灵活 维修更方便 换模块 更容易判断故障 等优点 要按实际需要选择 PLC 的结构形式 在机型的选择上 对比三菱 欧姆龙和西门子系列 PLC 西门子系列 PLC 具 有以下特点 西门子 SIAMTIC 模块化控制器有着很大的优势 它可以即买即用 长期兼容 性和可用性 可以在恶劣环境下工作 模块还可以扩展和升级 西门子的产品十 分的抗震动 通过集中式和分布式 I O 控制 S7 200 它适用于一系列机械设备的制造或用作独立的解决方案 微型自动化 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 5 页 共 22 页 系统的组成部分 STEP 7 Micro WIN 工程组态软件应用于它 S7 200 系列在集 散自动化系统中充分发挥其强大功能 使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制 到更复杂的自动化控制 应用领域极为广泛 覆盖所有与自动检测 自动化控制 有关的工业及民用领域 包括各种机床 机械 电力设施 民用设施 环境保护 设备等等 如 冲压机床 磨床 印刷机械 橡胶化工机械 中央空调 电梯控 制 运动系统 S7 200 系列的强大功能使其无论在独立运行中 或相连成网络皆能实现复杂 控制功能 因此 S7 200 系列具有极高的性价格比 最后经过结合个方面的综合考虑 我们选择西门子系列 S7 200 系列 PLC 同 时结合了输入 输出量的个数 S7200 系列 CPU 模块的 CPU224 有 14 输入 10 输 出 并且符合使用要求并且还有剩余 这样确保不会影响控制程序设计 所以最 终本实验选择 S7 200 系列 CPU224 作为本设计的 CPU 模块 二 二 I OI O 分配分配 表表 1 1 I OI O 分配表分配表 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 6 页 共 22 页 三 三 PLCPLC 外部接线图外部接线图 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 7 页 共 22 页 图图 2 2 PLCPLC 外部接线图外部接线图 五 五 基于基于 PLCPLC 控制的软件设计控制的软件设计 一 程序控制流程图 一 程序控制流程图 开始 启动 循环控制按钮 四级启动 延时 10S 三级启动 单次控制启动 一级启动按钮 一级启动 二级启动按钮 四级启动三级启动 三级启动按钮四级启动按钮 二级启动 延时 10S 结束结束结束结束 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 8 页 共 22 页 图图 3 3 程序流程图 程序流程图 二 主电路设计 二 主电路设计 本次设计中传输机设置有四级皮带传送 故需要四个电机来拖动 同时需要 有一些短路 过载等保护 如下图所示 图图 4 4 主电路设计图 主电路设计图 三 梯形图 三 梯形图 根据 PLC 的外部接线图及任务要求可以通过 V4 0 STEP 7 MicroWIN 软件画 二级启动 延时 10S 一级启动 延时 5S 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 9 页 共 22 页 出梯形 如图所示 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 10 页 共 22 页 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 11 页 共 22 页 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 12 页 共 22 页 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 13 页 共 22 页 四 仿真 四 仿真 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 14 页 共 22 页 图图 5 5 通信界面 通信界面 图图 6 6 点击设置 点击设置 PG PCPG PC 接口接口 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 15 页 共 22 页 图图 7 7 点击属性 点击属性 图图 8 8 下载 下载 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 16 页 共 22 页 无锡城市职业技术学院 12 级电气自动化专业毕业设计报告 论文 第 17 页 共 22 页 图图 9 9 循环模式