基于三菱FX1N-60MR系列PLC四节传送带控制系统设计

1、4节 传送带控制系统设计 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开始工作。停止时，要先送完货物再依

2、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：传送带工作灯BaBd货物位置灯L1L4

3、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编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程

4、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 控制技术目录第一章 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 1.2.2 四节传送带系统的发展.5第二

5、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 4.2PLC的实物连接图.11第五

6、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（如汽车制造业）对生产流程迅速、频

7、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。  

8、  3、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

9、界潮流。1.2四节传送带系统的起源及发展 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

10、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

11、能模块或扩展板。通信和数据链接功能选项使得FX1N-60MR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

12、下达RUN/STOP 指令。2.4程序内存 按照标准，内置8K 步的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1

13、0s(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(X002X005) 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

14、、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）。 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

15、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

16、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： 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

17、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，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 4.2 PLC的实物连接图第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

18、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，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