皮带运输机传输系统

1、目 录摘要1 关键词1 Abstract1 Key words1引言21 系统的总体设计方案21.1 方案比较21.2 方案确定31.3 选取PLC型号31.4 系统变量设计及分析31.5 PLC工作原理42 系统硬件电路设计方案42.1主电路的设计42.2 形成开关(限位开关)工作原理42.3 系统I/O分配52.3.1 系统I/O点的设置原则52.3.2 I/O地址分配52.3.3 PLC外部接线图63 皮带传输机PLC控制系统的软件设计63.1系统梯形图程序设计63.2 系统指令表8参考文献10皮带运输机传输系统自动化专业学生 姬生达指导教师 00 摘要：皮带传输机是一种连续、快速、高效

2、的物料传输设备、广泛应用于煤炭、建材、化工、机械、轻工业的行业的物料传输系统。随着经济的发展，皮带传输机的应用越来越广泛，皮带传输机的继电器控制系统因存在设备故障率高、可靠性低、体积大、维修和改造不方便等许多缺陷而逐步被淘汰。就此文章介绍了一种新型的皮带传输机PLC控制系统，对PLC选型、I/O端子接线、程序设计和控制原理等方面进行了详细的阐述。 关键词：皮带传输机；PLC； 功能图Belt Conveyor Transmission SystemStudent Majoring in Automation Ji ShengdaTutor 00Abstract: Belt conveyor i

3、s a continuous, fast, efficient transmission equipment materials, widely used in coal, building materials, chemical industry, machinery, light industry of industry of material transfer system. With the development of economy, transmission belt machine is used more and more widely, transmission belt

4、machine relay control system due to equipment failure rate is high, low reliability, large volume, inconvenient maintenance and renovation of many defects, but is eliminated gradually. This article introduced a new type of transmission belt machine PLC control system, to select the type of PLC, I /

5、O wiring terminal, program design and control principle of the detailed elaboration.Key words: Belt conveyor; PLC; Function diagram 引言 电器传动技术以运动机械的驱动装置-电动机为控制对象，以微电子装置为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下完成电气传动自动控制系统，控制机电动机的转速，将电能转速换成机械能，实现工作机械的旋转运动或反复运动。 因电机的种类不同，我们可以讲传输机分为直流电动机传动和交流电动机传动。子19世纪80年代起，至19

6、世纪末，工业上传动用的电动机一直被直流电机垄断，到了19世纪末，出现了三相电源和和结构简单且坚固耐用的交流鼠笼型电机以后，交流电动机才在不调速的领域代替了直流电动机传动装置。对生产过程的监视和控制，在初级阶段是有人工进行的。工作人员凭自己的感官或借助于仪表灯来监视生产过程，用头脑做出判断决策，并视情况进行必要的控制。在高级阶段，这种监视，判断决策和控制有机器承担，按照人们的意志自动完成，这是闭环自动控制。未来输送机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。1系统的总体设计方案1.1 方案比较就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单

7、片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。(1) 继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护，系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。(2) 单片机控制单片机作为一个越大规模的集成电路、机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活

8、中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O接口电器上、硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。(2) 工业控制计算机控制 工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。(3) PLC控制可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自已设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的

9、触点和热线，通过修改程序适应工艺条件的变化。可骗程控制（PLC）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置1.2 方案确定通过对多种设计方案的比较，决定选择可编程控制系统，相

10、比于继电器系统，它性能可靠性高，接线很简单，系统不复杂，易于维护，性能先进，易于改造。和单片机系统相比，它编程简单，易于掌握，连线简单。工业控制计算机控制系统性能先进，但是价格昂贵，系统复杂，对于本系统而言实在是大材小用。综上所述，本次设计应选择PLC控制更为合理。1.3 选取PLC型号CPU22*系列PLC的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。1.4 系统变量设计及分配 CPU22*是在21世纪初投放市场的，其速度快，具有极强的通信能力，下面简单介绍

11、4种不同配置的CPU单元。（1）CPU221集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。（2）CPU222集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制

12、器。（3）CPU224集成14输入10输出共24个数字量IO点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量IO点或35路模拟量IO点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。IO端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。（4）CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路

13、独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。通过比较以上四种不同配置CPU单元的比较，及根据本自动门控制系统实际输入、输出点数的要求，由于本系统输入点数为6点，输出点数为10点，且CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。由以上分析可以看出，选择CPU226足以完成本次系统的要求。故主机的型号选择CPU226，且不

14、需要其它扩展模块。1.5 PLC的工作原理（1）PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三条决定。（2）PLC与继电器控制系统、微机区别：前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”，前者用“软件”，后者用“硬件”。由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象寄存器中的

15、内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。由于PLC是串行工作，所以PLC的运行结果与梯形图程序的顺序有关，这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别。避免了触点的临界竞争，减少繁琐的联锁电路。2 系统硬件电路设计方案2.1 主电路的设计本次设计中设置有三级皮带传输，所以需要三个电机来驱动，同时有短路，过载等保护，具体的主电路接线图如图2-1所示。2.2 行程开关(限位开关)的工作原理 行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一

16、种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。图2-1 系统主电路2.3 系统I/O分配2.3.1 系统I/O点的设置原则一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。在个别情况下，也有两

17、个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。（1）确定I/O通道范围不同型号的PLC，其输入输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号，查阅相应的编程手册。（2）内部辅助继电器内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或数据处理用。从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。未分配模块的输入/输出继电器区以及未使用1：1链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排PLC的内部辅助继电器。2.3.2 I/O地址分配通过分析硬件

18、连接图可知，该控制系统是由3个输入按钮的通断作为输入信号，进而来控制3个输出控制信号的输出，利用三个接触器线圈的吸合和断开来控制输出电路的接通和断开。因此本系统共有3个输入点，3个输出点，其输入/输出点代码和地址编号如表2-1所示。表2-1 I/O分配表输入功能输出功能I0.0启动按钮Q0.1一级传送电机I0.1停止按钮Q0.2二级传送电机I0.2行程开关（BG1）Q0.3三级传送电机2.3.3 PLC外部接线图根据皮带传输机系统的控制要求可得出系统的I/O接口分配情况，如图2-2所示。 图2-2 PLC外部接线图3 皮带传输机PLC控制系统的软件设计3.1 系统梯形图程序设计 梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。本次设计的要求是：按下起动按钮，先起动最末一台皮带机M3，经5S后再依次起动其它皮带机。正常运行时，M3、M2、M1均工作。 按下停止按钮时，先停止最前一台皮带机M1，待料送完毕后再依次停止其它皮带机。根据系统I/O的分配