基于PLC的运输带控制系统设计

1、基于基于 PLC 的运输带控制系统设计的运输带控制系统设计 可编程控制器（2）期末大作业 班级： P09 电气 2 班 姓名： 学号： 2011 年 7 月 摘摘 要要 PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller） ，是指以计算机 技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、 计

2、时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工 业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这 个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这 个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上 升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20 世纪末期，可编程控制器的发 展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大 型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种

3、各样的特殊功能单元，用于 压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生 产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配 套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、 轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 本次设计选择了用 PLC 来控制皮带机的整个运行过程，PLC 的运用使得系 统的电路变得简明清楚，而且十分便于日后的运行维护，那么 PLC 究竟是什么 呢？ PLC 在皮带机上面的应用，使的皮带机的控制机构变得简单，运行更加可 靠，同时维修起来也是十分的简单方便。 目 录 第第 1 章章 运输带控制发展运输带控制发展.4

4、1.1 运输带在生产中的应用.4 1.2PLC 控制及发展.4 1.3 控制系统人机界面作用及发展.4 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计.5 2.1 设计方案.5 2.2 控制电路设计.5 2.3 主电路设计.5 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计.6 3.1PLC 程序设计.6 3.2 触摸屏画面组态.6 第四章第四章 系统调试与运行操作系统调试与运行操作.7 4.1 调试过程.7 4.2 运行操作.7 参考文献参考文献.8 第第 1 章章 运输带控制发展运输带控制发展 1.1 运输带在生产中的应用运输带在生产中的应用 目前 PLC 已经渗透到生活的各个方面，尤其是自动化控制。在工

5、业生本次 毕业设计的题目是基于 PLC 三条皮带机送料控制程序的设计。皮带机广泛运用 于我们的生活中，特别是工业生产中更是必不可缺。它被广泛应用在港口、电 厂、煤矿、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料， 也可以运送成件物品。工作过程中噪音较小，结构简单。皮带运输机可用于水 平或倾斜运输。皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移 动机械上。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程 托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。在大型港口或大型冶金企业，皮带运 输机得到最广泛的应用。其总长度可达到十几千米。 1.2PLC 控制及发展控制及发展 世界上公

6、认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司（DEC）研制的。限 于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小规 模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年 代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、 数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方 便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器 电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元 件都以继电器命名。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产 物。 20

7、 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术 已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型 产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻 辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功 能是通过气动或电气控制系统来实现的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动 作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传 统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。随着 PLC 的出现，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

8、变得容易起来。 1.3 控制系统人机界面作用及发展控制系统人机界面作用及发展 工业人机界面 Human Machine Interface，简称 HMI，又称触摸屏监控器，是一 种智能化操作控制显示装置。工业人机界面以特殊设计的计算机系统 32 位 RISC CPU 芯片为核心，在 STN、TFT 液晶显示屏或 EL 电发光显示器上罩盖有 透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化并 由软件计算出触摸位置。 的主要功能有：数据的输入与显示；系统或设备的操作状态方面的实时 信息显示；在 HMI 上设置触摸控件可把 HMI 作为操作面板进行控制操作；报 警处理及打印；此外，

9、新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据 进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。 人机界面是计算机科学和认知心理学两大学科相结合的产物，同时也吸收了语 言学、人机工程学和社会学等学科的研究成果。经过 40 余年的发展，已经成 为一门以研究用户及其与计算机的关系为特征的主流学科之一。近年来，人机 界面的设计理论已经更广泛地发展和应用到人一机一环境系统工程等领域，使 工程技术设计与使用者的身心行为特点相适应，从而使人能够高效、舒适地工 作与生活。 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计 2.1 设计方案设计方案 本次课题是基于 PLC 三台皮带机送料控制程序的设计、安装与调试，根据 控

10、制要求如下： 3 条运输带顺序相连，为了避免运送的物料在 2 号和 3 号运输带上堆积， 起动时应先起动下面的运输带，再起动上面的运输带。按下起动按钮后，3 号 运输带开始运行，延时 5s 后 2 号运输带自动起动，再过 5s 后 1 号运输带自动 起动。 停机时为了避免物料的堆积，并尽量将皮带上的余料清理干净，使下一次 可以轻载起动，停机的顺序与起动的顺序应相反。即按了停止按钮后，先停 1 号运输带，5s 后停 2 号运输带，再过 5 s 停 3 号运输带。操作人员在顺序起动 3 条运输带的过程中如果发现异常情况，可能需要立即停车。按下停止按钮后， 将已起动的运输带停车，仍采用后起动的运输带

11、先停车的原则。 起动时，按下起动按钮 3 号输送带开始运行，延时 5 秒后，2 号运输带自动 起动。再过 5 秒后，1 号运输带自动启动。3 号运输带起动之后，如有异常情况 按下停止按钮，3 号输送带停车。2 号输送带启动之后，如有异常情况按下停止 按钮，2 号运输带停车。过 5 秒后，3 号运输带停车。停机时，按下停止按钮， 先停 1 号运输带，5 秒后停止 2 号运输带，再过 5 秒停止 3 号运输带。 2.2 控制电路设计控制电路设计 I0.0 Q4.0 Q4.1 I0.7 Q4.2 PLC com com KM1 KM2 KM3 2.3 主电路设计主电路设计 本次设计因为有三级皮带机，

12、故需要三个电机来拖动，当然需要有一些短路、 过载等保护，继电器、空开的选型后面后详细介绍，具体的主电路接线图如下： 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计 3.1PLC 程序设计程序设计 顺序功能图： M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 Q4.0T0 Q4.0Q4.1T1 Q4.0Q4.1Q4.2T2 Q4.0Q4.1T2 Q4.0T3 梯形图程序为： 主程序： 手动程序： 自动程序： 报警程序： 动画程序： 3.2 触摸屏画面组态触摸屏画面组态 主画面： 按下手动按钮的手动画面：手动状态手动状态 系统进入手动状态，触摸屏进入手动画面，可单独启动和停止某一运输带。 按下

13、自动按钮的自动画面：自动状态自动状态 系统进入自动状态，触摸屏进入自动画面，点击启动按钮，1 号运输带启动， 过 5 秒 2 号运输带启动，过 5 秒 3 号运输带启动；点击停止按钮，3 号运输带 立即停止，过 5 秒 2 号运输带停止，过 5 秒 3 号运输带停止。 报警画面：报警报警 在任意状态，1 号运输带启动以后，按下 I0.7，系统显示报警信息：1 号运输带故障； 按下确认按钮，报警信息消失。若故障消失（I0.7）为 0，报警信息不再显示； 故障未消失（I0.7 为 1），过 5 秒报警信息又出现。 按下返回按钮返回主画面。 第四章第四章 系统调试与运行操作系统调试与运行操作 4.1

14、 调试过程调试过程 1、要查接线、核对地址。要逐点进行，要确保正确无误。可不带电核对， 那就是查线，较麻烦。也可带电查，加上信号后，看电控系统的动作情况是否 符合设计的目的。 2、检查模拟量输入输出。看输入输出模块是否正确，工作是否正常。必要 时，还可用标准仪器检查输入输出的精度。 3、检查与测试指示灯。控制面板上如有指示灯，应先对应指示灯的显示进 行检查。一方面，查看灯坏了没有，另一方面检查逻辑关系是否正确。指示灯 是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。 4、检查手动动作及手动控制逻辑关系。完成了以上调试，继而可进行手动 动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各个手动控制的

15、输出点，是否有相应的 输出以及与输出对应的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。如有问 题，立即解决。 5、半自动工作。如系统可自动工作，那先调半自动工作能否实现。调试时 可一步步推进。直至完成整个控制周期。哪个步骤或环节出现问题，就着手解 决哪个步骤或环节的问题。 6、自动工作。在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。要多观察几 个工作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。 7、模拟量调试、参数确定。以上调试的都是逻辑控制的项目。这是系统调 试时，首先要调通的。这些调试基本完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。 最主要的是选定合适控制参数。一般讲，这个过程是比较长的。要耐心调，参 数也

16、要作多种选择，再从中选出最优者。有的 PLC，它的 PID 参数可通过自整 定获得。但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完成的。 8、异常条件检查,完成上述所有调试，整个调试基本也就完成了。但是好 再进行一些异常条件检查。看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作，是 否会停机保护或是报警提示。 4.2 运行操作运行操作 起动时，按下起动按钮 3 号输送带开始运行，延时 5 秒后，2 号运输带自动 起动。再过 5 秒后，1 号运输带自动启动。3 号运输带起动之后，如有异常情况 按下停止按钮，3 号输送带停车。2 号输送带启动之后，如有异常情况按下停止 按钮，2 号运输带停车。过 5 秒后，1 号运输带停车。停机时，按下停止按钮， 先停 3 号运输带，5 秒后停止 2 号运输带，再过 5 秒停止 3 号运输带。 停机时为了避免物料的堆积，并尽量将皮带上的余料清理干净，使下一次 可以轻载起动，停机的顺序与起动的顺序应相反。即按了停止按钮后，先停 1 号运输带，5s 后停 2 号运输带，再过 5 s 停 3 号运输带。操作人员在顺序起动 3 条运输带的过程中如果发现异常情况，可能需要立即停车。按下停止按钮后， 将已起动的运输