四节传送带模拟控制设计.docx

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四节传送带模拟控制设计

电气控制与PLC应用课程设计任务书

题目

四节传送带模拟控制设计

内容及要求

运行要求：

按下“启动”按钮传动带开始工作，“上升”、“下降”用来改变传送带的运动方向。

各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红灯点亮，按所设置的上升、下降方向依次亮到最后一节。

根据运行要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。

完成课程设计说明书与课程设计报告。

进度安排

1、讲授课程设计的要求、任务和方法，布置设计题目（0.5天）；

2、查阅资料，确定设计方案（1天）；

3、设计、实验调试并完成课程设计报告（2.5天）；

4、当场个人答辩及报告评阅（1天）。

学生姓名：

指导时间

指导地点：

任务下达

任务完成

考核方式

1.评阅

　2.答辩□3.实际操作□　4.其它□

指导教师

系（部）主任

注：

1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档

摘要

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。

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

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。

本四节传送带电路采用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]微控制器可编程控制器PLC四节传送带装置

第一章前言

1.1PLC的概述

可编程逻辑控制器，PLC（ProgrammableLogicController），一种数字运算操作的电子系统，是以微机处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制技术，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。

它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱之一。

1.1.1PLC的主要功能

1、控制功能。

包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。

2、数据采集与输出。

3、输入/输出接口调理功能。

具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

4、数据处理功能。

包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。

5、支持人机界面功能。

提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。

允许

操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机

的分散和集中操作与监视系统。

6、通信、联网功能。

现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。

在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。

通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。

7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。

1.1.2PLC的主要特点

1、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。

2、可靠性高。

PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10-20万h，

且均有完善的自诊断功能。

3、编程方便。

控制具有极大灵活性。

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、功能强大。

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。

5、适应工业环境。

适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。

6、安装、维修简单。

与DCS相比，价格低。

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。

7、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。

1.2四节传送带系统的历史

1.2.1四节传送带系统的起源

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。

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。

本课程设计为四节传送带传输系统，它多用于处于复杂地形的大型工业厂

矿。

系统采用可编程控制器（PLC）做下位机控制，上位机则采用工业通用组态

软件—“组态王”设计控制界面，并最终完成上下位机的通信以达到直观方便的

控制效果。

四节传送带传输系统凭借它自身的特点和优势在现代工业中有着重要的作用

和地位，最典型的应用就是我们常说的输煤系统。

输煤系统的组成部分包括给煤

机、皮带、破碎机、三通、卸料器等。

我们采用PLC对此系统进行顺序控制。

第二章设计分析

2.1设计要求

本设计系统主要是通过PLC实现四节传送带模拟控制实验。

采用的系统控制器为三菱FX1N-40MR-001。

按下“启动”按钮传动带开始工作，“上升”、“下降”用来改变传送带的运动方向。

各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红灯点亮，按所设置的上升、下降方向依次亮到最后一节。

按下“停止”按钮则传送带停止工作。

通过启动、停止、上升、下降、以及四节传送带上的按钮组合出一套完整的传送带控制过程，从而模拟出现实工业现场环境中传送带的整个工作过程。

2.2硬件分析

四节传送带结构与接线插孔图

功能说明：

A1、A2、A3、A4表示传送带的运动，启动、停止、上升、下降用动合按钮来实现，A5、A6、A7、A8按钮用来表示在传送带上放置的重物。

红色发光二极管模拟重物，绿色发光二极管模拟传送带的运作情况。

启动时按下A1，传送带工作，由上到下运行。

按下A3，传送带由下到上运行，此时按A1、A4均不影响其工作。

按下A4，传送带由上到下运行，此时按下A1、A3均不影响其工作。

在任意时刻按下停止按钮A2，传送带都停止工作。

A5、A6、A7、A8分别对应模拟在各节传送带上放置的重物，各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红色发光二极管点亮，按所设置的上升或下降方向依次点亮到最后一节。

2.3系统设计流程图

主流程图

加物品时的流程图（上升）

开始

结束

是否启动

Y

N

下降

N

Y

第一节有物品

Y

第一节运行

运走物品？

N

Y

第二节有物品

Y

第二节运行

第三节运行

运走物品？

N

Y

第三节有物品

Y

第三节运行

运走物品？

N

Y

第四节运行

第四节有物品

Y

第四节运行

运走物品？

N

Y

第二节运行

第三节运行

第四节运行

第四节运行

加物品时的流程图（上升）

2.4软件设计

2.4.1输入I/O分配表

面板

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

M8

PLC

O/0

O/1

O/2

O/3

O/4

O/5

O/6

O/7

功能

启动

停止

上升

下降

第一节

第二节

第三节

第四节

表2.4.1输入I/O分配表

2.4.2输入I/O分配表

面板

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

PLC

I/0

I/1

I/2

I/3

I/4

I/5

I/6

I/7

功能指示

第一节有物品

第二节有物品

第三节有物品

第四节有物品

第一节传动

第二节传动

第三节传动

第四节传动

表2.4.2输入I/O分配表

2.4.2梯形图设计

继电器常开触点并联，输出定义。

在启动情况下M50闭合，按下上升按钮X003，输出并自锁。

继电器常闭触点闭合，按下开启按键X000，启动系统，并自锁。

启动后，传送带第一节运作，置位第四节电机M27，并定时1s。

第一节运作1秒后，第二节运作，并置位第一节电机M24，定时1s。

第四节运作完后，对第一节的定时器清零。

系统启动情况下，按下传送带上的按钮，启动传送带上对应的电机，并自锁。

传送带上电机启动后，定时器定时1s，根据当前所在的工作运行模式，对下一个传送带的电机进行控制。

传送到最后一节传送带时，以发光二极管0.5s间隔闪烁。

并对之前的所有信号进行清零。

系统启动并且工作模式被选定，则输出信号给发光二极管，同时定时1s。

系统启动，上升模式运行，由下到上的顺序分别给发光二极管信息电亮1s。

重物传送完毕后在最后一节传送带上以0.5s的间隔闪烁表示。

程序结束

第三章调试与运行

3.1软件部分调试：

软件程序由FXGPWIN软件编写，程序编写完成后，对程序进行编译连接，若有程序错误，在进行修改，直到没有错误为止，然后将程序下载到PLC中。

3.2硬件部分调试：

实验的硬件部分调试可以在实验台上进行，本次试验采用PLC-1B试验箱。

由实验台进行初步调试，程序下载完成后，按下开始按钮，观察模拟结果是否从上到下的工作模式工作；按下上升/下降模式以及模拟重物放置的时候，观察模拟结果是否与对应的实验要求一致。

如若没有出现错误动作，则实验成功。

若不成功，再返回重新在实验台上调试，知道成功为止。

总结

本次课程设计经过老师和同学们的帮助，终于圆满完成，在老师和同学们的帮助下，克服了不少困难，在做课程设计的过程中，我又学到了不少东西。

这些在以后的学习和工作过程中会有不少的帮助。

本次课程设计是应用PLC-1B试验箱模拟四节传送带系统的硬件电路，并利用FXGPWIN软件编写梯形图。

通过控制定时继电器的功能来实现四条皮带的运行，熟悉掌握好定时器和PLC中基本的软组件使用方法和作用，按照选题利用定时器和继电器特点进行编程，使按下某按钮后实现不同的功能当程序编好后，利用FXGPWIN软件调试系统进行调试，根据功能要求使其一步步实现。

其中每个程序都进行反复调试，直至实现相应的功能。

如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。

参考文献

[1]何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京：

化学工业出版社,2000

[2]刘顺禧.电气控制技术.北京：

北京理工大学出版社，2000

[3]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京：

北京工业出版社，2002

[4]廖长初.PLC编程及应用.北京：

机械工业出版社,2002

[5]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社，2004

完整程序：