多级运输皮带模拟控制系统课程设计报告

1、信息科学与工程学院 课程设计报告 （20102011学年 第 二 学期） 题目多级运输皮带模拟控制 院（系、部）控制系 课程名称 电气控制技术综合课程设计 专 业 自动化 年 级 2008 级 学 号 0815321011 姓 名 耿晓宇 指导老师郑义民晏来成 2011年7月2日 引言 可编程控制器（PLC），是微机技术与继电器常规技术相结合的产物， 是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一 种以微处理为核心用作数字控制的专用计算机。可编程控制器是专为 工业环境下应用而设计的工业计算机。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、模拟式的输入与输出，控制各种类型

2、 的机械或生产过程。PLC及有关设备，都遵循易于与工业控制系统形 成统一的整体，易于扩充其功能的原则进行设计，因此，可编程控制 器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用性高、通用灵活、体积 小、使用寿命长凳一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、化工、食 品、造纸、等工业领域获得了广泛的应用。 本实验通过对多级运输皮带模拟控制的设计，学习 PLC在带式传 送机控制系统中的应用，提高对 PLC的深入学习程度与解决问题，分 析问题的能力。同时巩固对 PLC的学习与应用。 、设计任务 、系统设计要求5 2.1系统硬件配置及组成原理6 2.2 系统变量定义及分配表7 2.3 PLC原理接线图8 2.4 系

3、统可靠性设计8 三、 控制系统设计8 3.1控制系统程序流程设计 9 3.2控制程序设计思路10 四、 系统调试及结果分析11 12 4.1系统调试及解决的问题 4. 2结果分析12 结束语 13 参考文献13 附录：程序 、设计任务 多级运输皮带模拟控制 进料阀 YV1 料罐 皮带4 小车 皮带3 皮带2 皮带1 放料阀 YV2 下料位监测 :I SQ4 上料位监测 SQ3 图1多级运输皮带系统示意图 控制要求: 1. 料罐进料、放料由电磁阀 YV1和YV2控制，当料罐中的料位低于下料位监测点SQ4时, 进料阀YV1动作，向料罐中进料；当料位高于上料位监测点SQ3时，进料阀YV1关闭。 2.

4、 当装料小车到达装车点时，装车位开关SQ仁1,此时黄灯亮，按下起动按钮SB1，黄灯 闪，2s后，黄灯灭，同时皮带4起动。再经过2s后皮带3起动，再经过2s后皮带2起动， 再经过2s后皮带1起动。再过2s后，放料阀YV2动作，进行放料。当小车装满后达到 规定重量时，SQ2动作，放料阀 YV2关闭。之后每隔2s依次停皮带1、皮带2、皮带3 和皮带4。在皮带14全部停止的情况下， 绿灯亮，表示可以开车，而在皮带14运行时， 红灯亮，表示不能开车。 3. 按下停止按钮 SB2，放料阀YV2关闭之后每隔2s依次停皮带 1皮带2、皮带3和皮带 4。按下急停按钮 SB3，放料阀和皮带同时停止。 4. 电路应

5、设总的短路保护，每台电动机应设短路保护和过载保护。 5. 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带 机待运完后才停止。例如 M2故障，M1、M2立即停，经过2s延时后，M3停，再过2s, M4停。 6. 用指示灯显示各电磁阀、行程开关、按钮和皮带的运转状态。 7. 用4个数码管显示从放料阀打开到关闭的时间，以秒为单位。当小车重新回到装车点时， 显示清零。 二、系统总体方案设计 2.1系统硬件配置及组成原理 本设计使用三菱 FX2N-64MR，LC-IV型可编程控制器教学实验装置，四节传送带模拟控 制，GX-developer仿真软件来实现设计。 FX2N-

6、64MR 指标：FX2N-64MR-001 输入点32,32点晶体管输出，CPU处理速度：0.065 卩s/，基本指令64K步大容量内存实现了系列中最快的高速处理大幅增加软元件数 量：M:7680,S:40%,T:512,D:40768，高速计数器功能 ：单相 100kHz X 6 点+ 10kHz X 2 点，独立3轴定位（脉冲输出）功能，强化密码功能具备各种功能强大的扩展板和适配器： 3通道端口 ； 16通道模拟量入出；200KHZ高速计数和定位，连接FX2N扩展设备实现最多 达384点I/O 控制。 PLC的基本结构如下； PLC工作原理: 打印机 计算机一 盒式感带机 来科扫描仪 按钮

7、 行程幵关 外部设接口 ft据 FJ 输人播口 T 电原 输出接口 出设备 PLC采用 顺序扫描，不断循环”的工作方式 1 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。 2 .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。 3 .一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5 .扫描周期的长短由三条决定。（1） CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指 令条数 6 .由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的

8、现象，即输入/输出响应延迟。 多级运输皮带模拟控制工作原理： 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。而本设计的多级运输皮带模拟控制则采用PLC来 控制并模拟四级传送带的工程应用，能够比较真实得在现工厂生产中遇到的一系列问题，例如 故障，急停或停止等生产命令，采用输出继电器来控制电机的运转和停止，并通过发光二极管 进行显示，而输入和检测开关或其他控制开关，选用PLC的输入继电器进行模拟，能够较真 实的反应实际生产。 2.2系统变量

9、定义及分配表 输入 输出 输入继电 器 控制按钮 作用 输出继电器 作用 X000 SBO 启动 Y020 电机M1 X001 SB1 停止 Y021 电机M2 X002 SB2 皮带1故障 Y022 电机M3 X003 SB3 皮带2故障 Y023 电机M4 X004 SB4 皮带3故障 Y024 进料阀 X005 SB5 皮带4故障 Y025 放料阀 X006 SQ1 上料位检测 Y026 红灯 X007 SQ2 下料位检测 Y027 黄灯 X010 SB6 装车位开关 Y030 绿灯 X012 SQ3 装料满检测 Y000Y017 数码管 X013 SB7 急停 2.3 PLC接线图设计

10、 PLC外部接线图如下图所示: 启动 I 停止T _ 皮带1故障T 皮带2故障T 皮带3故障丁 皮带4故障t 上料位检测 下料位检测 严 氏车位开关T 装料满检测 急停 - X0 Y20 X1 Y21 X2 X3 Y22 X4 Y23 X5 Y24 X6 X7 PLC Y25 X10 Y26 X12 Y27 X13 Y30 COM O M1 r M2 M3 () M4 进料阀 放料阀 黄灯 X / 绿灯 COMO AC220V 2.4 PLC可靠性设计 1.可编程控制器是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中厂家采取了多层次抗干扰措 施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳

11、定性和可靠性很高， PLC整机平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算技术的发展，PLC的功能也越来 越强，使用越来越方便。但是，整机的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在 设计和安装PLC系统过程中采取相应的措施，才能保证系统可靠工作。如果PLC的工作 环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、振动和冲击过强， 以及电磁干扰严重或安装使用 不当等，都会直接影响 PLC的正常、安全、可靠的运行，加上外围电路的抗干扰措施不 力，而使整个控制系统的可靠性大大降低，甚至出现故障。因此，在系统设计时应予以充 分的考虑，在硬件上进行适当配置并辅以相应的软件，以实现系统故障的防范。PLC控 制系统的可靠

12、性直接影响到企业的安全生产和经济运行，PLC系统的抗干扰能力是整个 系统可靠运行的关键。 因此，分析研究PLC应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。 要提高PLC控制系统的可靠性，一是在硬件上采取措施；二是在软件上设计相应的保护程 序;因此，PLC控制系统的抗干扰非常重要。 对于多级传动带系统，应充分考虑到对PLC的各种不利因素，在硬件、软件的设计 和安装中采取适当的保护措施，就完全可以使控制系统安全、可靠地运行，输出继电器相 互自锁，并在总电路设短路保护，而且每台电动机应设短路保护和过载保护。 三、控制系统设计 3.1控制系统程序流程设计 程序主要流程图如下图所示 故障程序 该电机以及前面

13、的急 停，后面的正常停 小车装料达到规定重量 进料阀程序 进料阀开进料阀关闭 红灯亮，放料阀关闭，皮带从一 到四依次停止，时间间隔为2s 皮带四停止 红灯灭，绿灯 亮，可以开车 结束 流程的说明： 中间的为主程序， 两侧的为子程序，主程序完成较为顺序执行的过程，而子程序则包括进 料停止和故障，其中急停过载保护和每台电机的过载保护选择同样的输入继电器来完成同样的 功能。 3.2 控制程序设计思路 主程序采用步进梯形图编写，而子程序则写在主程序的外围，每次都要执行到。有利于减 少程序的步数，使编程更加简单合理， 四、系统调试及结果分析 4.1系统调试及解决的问题 调试过程中，发现没有考虑很多情况同

14、时发生， 或发生的顺序不同时对系统的影响， 并做 了简要的修改，已完成题目的要求。 例如，急停后启动究竟是从原来的地方继续运行， 还是从 同开始，考虑到生产实际情况，选择了前者。 4.2结果分析及运行 系统的总体运行效果较为满意，对于可能发生的额外情况， 可能还需再做程序的修改和调 试。 结束语 在多级运输皮带模拟控制系统的设计中，实现了两个目的：1对我们进行了电气工程师的 综合训练，训练了我的阅读资料，程序设计，以及文字表达能力。同时，让我们回顾已经学过 的电气控制和PLC应用技术，并做了更深刻的了解。为我今后从事自动化的设计工作提供了宝 贵的经验。2成功地实现了控制系统，使之满足设计任务的

15、控制，保护和显示的要求，并试图 使设计的控制系统做到工作稳定可靠，技术性能先进，操作灵活方便。 参考文献 FX系列PLC编程及应用机械工业出版社廖常初 附录：系统程序指令表及梯形图 梯形图 78 STL SO * 初始化 YO20 电机Ml Y030 XD1Q 開一I I- 鹿车位开 STL S20 99 SET Y024 1QQ 1Q4 107 M2 kP1 M8013 II XOIO 112 116 M2 Y030 卄 15M2 I I K20 T5 S22 0 屮T+ (MOV K8 K1YD20 电机 sooo 125 137 148 153 165 170 173 M2 M2 M2

16、KO K1Y020 电机Ml T6 M2 SFTR Y020 M2 T7 MT MOV MOV M2 K1T020 电机Ml K1M10 KO K1M10 YQ20 K4 电机Hl K1Y020 电机Ml K1Y020 电机Ml K20 T6 K20 025 S23 177 M3 川 SET S23 K012M2Y025 测 186 (STL S23 187 M8000 K20 T8M2 189 Tkf T8 2 嗣一|卄 K1Y020 电机Ml K1N10 WV KO KI020 电机 K1Y020 电机Ml K1M10 KI020 电机Ml Y022 說mF Y023 电机 Y02E Ih

17、- M&013 HP /INCP K2M20 ZRST M2Q M2 7 INCP K2I28 =K60K2M23 M000 ZRST 町5 BCD K2M20 K2YOOO BCD K2M28 K2YO1O 指令表 0 LDP XOOl X001 =停止 2 SET Ml 3 LDP X013 X013 =急停按钮 5 葩T M2 B LD Y026 Y026 二红 7 AND? X010 =装车位幵養 9 SET M2 10 LDP XOOO XOOO -启动 12 AN I X013 X013 二急停按钮 18 AN I X001 XOOl 二停止 14 AN I Y026 026 二红

18、 15 RST H12 1& RST H11 17 RST M3 IE LDP X010 X010 = 装车位开董 20 ZRST JI20 Jrt35 25 LDF X002 X002 皮带1故障 27 AND Y020 Y020 电机Ml 28 AND 021 021 电机腿 29 AND Y022 Y022 = 电机昭 30 AND Y023 Y023 = 电机1U 31 SET M3 32 MOV KI 4 K1Y020 Y02Q 电机in 37 RST T8 39 LDF X003 Z003 = 皮带磁障 41 AND 022 Y022 = 电机M3 42 AND Y021 43 A

19、ND Y023 Y023 二电机M电 44 SET M3 45 RST TE 47 NOV K12K1Y020 Y020 =电机Ml 52 LDP X004 X004 =皮带3故瞳 54 AND Y023 Y023 =电机飙 55 AND Y022 Y022 =电机耽 56 SET M3 5? RST T8 59 KOV KBK1Y020 Y020 =电机Ml 61 LDP X005 X005 二皮帝电故障 66 AND Y023 Y023 =电机M4 67 SET M3 68 RST TB 70 MOV KOK1Y020 020 =电机Ml 75 LD M8002 76 SET SO 73

20、STL SO 79 ZRST Y020Y030 Y020 =电机Ml Y030 =绿 + 初始化 84 LD X010 XO1O =装车位开关 35 SET S20 37 STL S20 33 LD M8000 89 OUT Y027 Y027 =黄 90 LDF X010 XO1O =装车位开关 92 AMD Y030 Y030 =绿 93 OUT SO 95 LD XOOO 9S SET S21 93 STL S21 99 SET Y024 Y024 二进料阀 100 LDI M2 101 OUT T5K2O 104 LD M3013 105 ANI M2 106 OUT Y027 Y02

21、7 =黄 107 LDF X010 X010 =装车拉开关 109 AND Y030 Y030 =绿 110 OUT SO 112 LD T5 113 ANI M2 111 SET S22 116 STL S22 11.7 LDI MO 118 ilOV K8K1Y020 V020 =电机Ml 123 LD H8000 124 OUT KO 125 LDP 127 MOV K1Y020K1M10 Y020 =龟机Ml 132 MOV KOK1Y020 Y020 =电机Ml 137 LDI M2 13S AND二 KOK1Y020 Y020 二电机Ml 143 JIOV K1M10K1Y020

22、020 =电机mi 148 LDI TS 149 AN I K2 150 OUT T6K20 153 LDP T6 155 AWI H2 156 SFTR KOY020 KI K1 Y020 二电机Ml 165 LD Y020 Y020 二电机Ml 166 ANI M2 167 OUT T7K20 170 LD T7 171 ANI 贬 172 OUT Y025 Y025 =放料阀 173 LDP Hl 175 OUT S23 177 LDP M3 179 OUT S23 1S1 LD X012 X012 =装料满檢测 182 AN I M2 183 AND Y025 Y025 二放料阀 184 SET S23 1S6 STL S23 187 LDI M8000 1S3 OUT M0 1S9 LDI T8 190 AN I M2 191 OUT T8K20 194 LDP M2 196 NOV K1Y020K1M10 Y020 =电机Ml 201 MOV KOK1Y020 Y020 =电机Ml 206 LDI N2 207 AND= KOK1Y020 Y020 =电机Ml 212 MOV K1M10K1Y020 Y020 =电机Ml 217 LDP T8 219 ATir N2 220 SFT