基于PLC与组态软件的自动传送带控制系统方案

1、电力职业技术学院毕业设计报告题 目 基于PLC与组态软件的自动传送带控制系统 机电工程系 系 电气自动化 专业级 班学 号姓 名指导教师 yoyoclj 完成日期 2013 年 1 月- 13 - / 22摘 要随着网络通讯、计算机、自动化技术的发展，工厂与生产线的建设和改造正朝着自动化、网络化、信息化的方向发展。传送带是生产系统中的重要物料输送工具，但现在还有不少传送带采用的是功能单一的按钮式电气控制柜控制，已不能满足现代化生产线物料输送管理的需求。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量与经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。我们为各个装料生产领

2、域所生产的可编程控制器装料系统。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。关键词：PLC 自动传输带 组态目 录第一章 绪论.11.1 课设选择意义.11.2 国外研究. 11.3 设计主要工作. 21.4 设计思路.3第二章 硬件设计.42.1 异步电机的选择.42.2 热继电器的选择.42.3 PLC的选型.4第三章 软件设计.63.1 I/O口的接线.73.2 I/O的分配.83.3 梯形图

3、.9第四章 组态.104.1 组态介绍.114.2 动画模拟.124.3 定义数据模拟.13参考文献.14致.15第一章 绪论1.1 课题选题意义能够运用以前学到的电子电工学、电气控制、PLC技术等有关基础知识根据实际进行电控系统设计与PLC程序的编制通过设计过程熟悉电气控制系统设计的一般步骤和顺序学会使用电控器产品如PLC产品手册、说明书与相关参考资料的方法能够根据设计要求利用有关资料来正确选择产品的型号和模块配置进一步将课堂中学到的理论知识与实践结合起来。早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有

4、专人负责操作.将PLC应用到运料小车电气控制系统,可实现运料小车的自动化控制,降低系统的运行费用.PLC运料小车电气控制系统具有连线简单,控制速度快,精度高,可靠性和可维护性好,安装、维修和改造方便等优点。1.2 国外研究现状国外研究概况： 在欧美等国家，软PLC已开始投入工业使用，而且市场份额每年都在增加，根据ARC的调查和估计，1997年全球的软PLC市场有3千6百万美元，到2000年软PLC的市场达到了1亿4千5百万美元，2001年差不多又增长了一倍。目前，欧美等西方国家都把软PLC作为一个重点投资对象进行研究开发。工业领域已经开始使用软PLC产品，而且软PLC的市场需求量也在不断的增长

5、。典型的软PLC 应用产品有： （1）SOFTPLC公司的SoftPLC。SoftPLC是基于PC的开放式控制软件，具有开放的控制平台，用户能够根据自己的需求来选择硬件。支持用户用梯形图和C、C+、Java等高级语言来编写自己的程序。此外，SoftPLC嵌Web 和FTP 服务器，用户可进行远程维护和监控。 （2）SIEMENS公司的SIMATIC WinAC。SIMATIC WinAC是基于Windows平台的控制软件，具有可视化人机界面，它将控制、数据处理、通信等技术集于一体，采用了Ventru Com司提供的实时操作系统作为Windows NT的扩展，具有“硬实时”的特性。 （3）CJ

6、International公司的ISaGRAF。ISaGRAF能够在多种操作系统下运行，具有良好的网络通讯能力，包括数据传输、远程监控和维护、在线调试、应用程序下载以与支持运行于多个目标机上的控制程序间的通讯。国研究概况： 软PLC大约在1996年以后才被介绍到国来。目前国的一些工控方面的公司与研究机构在这方面也开展了部分基础技术研究工作，但起步较晚，现在还没有一家公司或机构可以推出比较完整的产品。国有一些著名的自动化软件公司（如亚控自动化软件科技）正在研究开发具有自主的中文软PLC产品，另外也有一些自动化工程公司开始代理销售这些商用化的软PLC产品。我国自行开发的DCS系统，如自仪公司的SU

7、PMAX- 800，选用法国CJ International公司的符合IEC61131-3的IsaGraf和美国的强实时操作系统Vxworks。此外外科技大学、理工大学、大学等学者也在PLC软件技术上进行了一些研究。从总的研究情况来看，目前国软PLC的技术与国外相比，技术水平相差很大。1.3 设计主要工作自动送料传送带系统由三级传送带、料斗、送料小车等组成，其控制要求如下：1）指示灯红灯L1灭，绿灯L2亮，表明允许小车开始装料，料斗出料口关闭，传送带停止；2）进料：如料斗中料不满（未达到S1），5S后进料阀开启进料，当料满时，中止进料；装车：当汽车开进到进料车位（SQ1=ON），红灯L1亮，绿

8、灯L2灭；同时启动M1，三个LED发光二极管亮，接着依次熄灭（每2秒移动一位），表示货物的传送方向。4S后启动M2，三个LED发光二极管亮，接着依次熄灭（每2秒移动一位），表示货物的传送方向。再经4S后启动M3，LED亮灯同上，再4S后打开料斗出料；当车装满时（SQ2=ON），料斗关闭，2S后M3停止，M2在M3停止2S后停止，M1在M2停止2S后停止，同时指示灯红灯L1灭，绿灯L2亮，表明运了小车可以开走；3）按下停止按钮SB2，整个系统中止运行。如图所示：D1SQ1 SQ2M1M2M3L1L2图1.1工作示意图S11.4 设计思路开始进料检测是否满是否 M1启动 M2启动M3启动4S4S4

9、SM3停止M2停止M1停止2S2S2S小车是否装满否是图1.2 流程图第二章 硬件设计2.1 异步电机的选择Y系列（H3551000）6kv、10kv高压三相异步电动机为笼型转子异步电动机。该电动机的防护等级为IP23，冷却方法为IC01、IC11、IC21或IC31(见GB/T1993)。 其中H355630电动机是按照/T7593-94、/T10446-2004技术条件生产的，H7101000电动机是按照GB/13957-1992条件生产的。本系列电动机具有高效、节能、噪声低、振动小、重量轻、性能可靠、安装维修方便等优点。本系列电动机可作驱动各种不同机械之用。如通风机、压缩机、水泵、破碎机

10、、切削机床与其它设备，并可供煤矿、机械工业、发电厂与各种工矿企业作原动机之用。 本系列电动机结构与安装型式为IMB3，定额是以连续工作制（S1）为基准的连续定额，电动机的额定频率为50Hz，额定电压为6kv、10kv。图2.1笼型转子异步电动机2.2热继电器的选择选用JR36-20热继电器JR36-20热继电器适用围：JR36-20热继电器适用于交流50Hz/60Hz、电压至690V，电流0.2522A的长期工作或间断长期工作的交流电动机的过载与断相保护。JR36-20热继电器具有断相保护、温度补偿、自动与手动复位、产品性能稳定可靠。2.3 PLC的选型FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进

11、的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以与满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。本次设计需要5个输入和16输出，所以采用型号为FX2N-32MR-001的PLC。2.4 行程开关的选择常规行程开关中LX19系列中的LX19-001/111，LXK3系列中的LXK3-20S/T，JLXK1系列JLXK1-111/411/511最具代表力,这些产品有结构简单、功能实用、价格低廉的优势深受广大使用者的青睐。2.5 接触器本系统选用CJX9-3020S型接触器,本热继电器符合

12、本系统的要求。CJX2系列交流接触器具有体积小、重量、寿命长功耗小,可按要求组合派生,可配置积本式辅助头组、空气延时头、机械联锁机构等附件,组成延时接触器、机械联锁接触器、星三角起动器,并且可以和热继电器直接插接安装组成电磁起动器。2.6 主电路图2.2 主电路示意图2.7传感器的选择电学式传感器是非电量电测技术中应用围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器与电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式与压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力

13、矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。HM10高精度压阻式压力传感器，是采用德国HeLM公司先进的硅压阻力敏元件封装在不锈钢壳体组装调试而成，外壳和接口材料均为不锈钢，介质兼容性好，性能稳定可靠，精度高，密封垫端面密封。图2.3压力传感器2.8按钮按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。所以我设计了两个按钮，起始按钮SB1绿色，停止按钮SB2红色。起到控制电机和电气的始终。按钮开关如图2.5所示。按钮：带灯按钮圆型,型号：A3JP-701图2.4 按钮开关2.9型号选择表2.5型号选择硬件型号热继电器JR

14、36-20PLCFX2N-32MR-001行程开关LX19-001/111电机H355接触器CJX9-3020S压力传感器HM10按钮开关A3JP-701第三章 软件设计3.1 I/O口分配表按照分配原则，节约原则按下表分配I/O口：表3.1I/O口分配输入部端口外部端口启动按钮X0SB1停止按钮X1SB2料满线位传感器X2S1行程开关X3SQ1行程开关X4SQ2输出部端口外部端口传送电机Y0M1传送电机Y1M2传送电机Y2M3进料电机Y3M4出料电机Y4M5红灯Y5L1绿灯Y6L2电机1LEDY7-Y11LED1-LED3电机2LEDY12-Y14LED4-LED6电机3LEDY15-Y17

15、LED7-LED93.2 IO口接线图FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以与满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。按照I/O口分配表接线如下图：图3.2 I/O口接线图3.3状态转移图自动传送带的状态转移图，如图3.3所示 图3.3状态转移图3.4 梯形图由于PLC的程序执行为循环扫描工作方式，因而与计算机程序框图不同点是，PLC程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。自动送料传送带系统由三级传送带、料斗、送

16、料小车等组成，按照题目要求，设计程序与描述如下图：图3.4 梯形图3.5 指令表表3.5指令表LDM8002STLS27RSTY15SETS0RSTY10OUTT10STLS0OUTT3K20LDX0K20LDT10SETS20LDT3SETS35STLS20SETS28STLS35SETY6STLS28RSTY16RSTY5RSTY11OUTT11ZRSTY0OUTT4K20Y2K40LDT11RSTY4LDT4SETS36OUTM0SETS29STLS36LDMOSTLS29RSTY17SETS21SETY1OUTT12STLS21SETY12K40LDIX2SETY13LDT12SETM

17、1SETY14SETS37LDM1OUTT5STLS37SETS22K20SETY3STLS22LDT5LDX4OUTT0SETS30SETS38K50STLS30STLS38LDT0RSTY12RSTY4SETS23OUTT6OUTT13STLS23K20K20SETY3LDT6LDT13LDX2SETS31SETS39SETS24STLS31STLS39STLS24RSTY13RSTY2SETY3OUTT7OUTY14LDX3K20K20SETS25LDT7LDT14STLS25SETS32SETS40SETY5STLS32STLS40RSTY6RSTY14RSTY1SETY0OUTT8O

18、UTT15SETY7K20K20SETY10LDT8LDT15SETY11SETS33SETS41OUTT1STLS33STLS41K20SETY2RSTY0LDT1SETY15RSTY5SETS26SETY16SETY6STLS26SETY17OUTT16RSTY5OUTT9K500OUTT2K20LDT16K20LDT9SETS42LDT2SETS34STLS42SETS27STLS34RETEND第四章 组态模拟4.1 组态介绍组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场与应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用

19、服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析与管理的有效平台，使企业能够与时有效地获取信息，与时地做出反应，以获得最优化的结果。组态王支持的硬件设备包括：可编程控制器（PLC）、 智能模块、板卡、智能仪表，变频器等等。工程人员可以把每一台下位机看作一种设备，他不必关心具体的通讯协议，只需要在组态王的设备库中选择设备的类型，然后按照“设备配置向导”的提示一步步完成安装即可，使驱动程序的配置更加方便。 图4.1 函数4.2 动画模拟当我们进入组态王主画面后，首先确定把我们修改的画面是否保存。点“文件”在其中找到“全部存”选项，然

20、后在“文件”菜单中找到“切换到View”选项，这时系统会弹出来一个提示对话框，这个是让我们对系统加密的，由于我门是在演示的模式下进行对系统的编程，我们不用管这一项，这不是系统的编程错误，我们直接点“忽略”进入运行画面。这时系统要我们选择要运行的画面，我们选择所要运行的画面，然后点“确定”，这样就进入仿真画面。我们可以看到小车正在进入装车系统，此时我们可以看到只有绿灯亮。当汽车到达是红灯亮，绿灯灭，此时进料阀门打开，电动机依次转动。当料斗检测已满，检测信号灯亮，说明料斗有足够的料供装车，准备装料，送料开关打开，可以看到小车中物料在上升，这时我们可以调节。图4.2 动画4.3 定义数据词典表4.3

21、 定义表X0 I/O离散SQ1动作X1 I/O离散SQ2动作X2 I/O离散料未满X3 I/O离散停止按钮Y0 I/O离散L1红灯Y1 I/O整数 L2绿灯Y2 I/O离散 电机1Y3 存离散 电机2Y4 存离散 电机3Y5 I/O离散 进料Y6 I/O离散 出料Y7 存离散 M1指示灯1Y10 存离散 M1指示灯2Y11 存离散 M1指示灯3Y12 存离散 M2指示灯1Y13 存离散 M2指示灯2Y14 存离散 M2指示灯3Y15 存离散 M3指示灯1Y16 存离散 M3指示灯2Y17 存离散 M3指示灯3第五章 总结5.1本文工作总结本文相对于传统的送料装置而言，采用许多新技术，因此有许多

22、新的特点，这些特点同时也是本课题的只要研究容： 1. 稳定性高，适应性强： 本自动送料系统采用目前比较流行的PLC编程控制，因此适应能力比较强。自动送料装置一般都是在条件比较恶劣的环境下运行，对装置的要求比较高，传统的装置都是用继电器等一些器件组成，这些装置不仅线路复杂，而且在恶劣的环境下稳定性很差，这些线路很容易出现故障，致使生产效率大大降低，而此次运用PLC编程控制，解决了系统的稳定问题，经过生产厂家多年的实际运行，它的稳定性是不容置疑的。因此和传统的系统相比较，此次的装置具有更强的适应性和稳定性，使生产效率不因环境而改变。 2. 控制系统加入了电动机故障的检测，能与时对系统修复： 由于传送带采用的是交流电动机驱动，在传送带运行过程中可能会出现物料在传送带过多，而致使过载的情况。如果这种情况出现，首先应该关闭送料阀门，同时检测出故障电机，以便工作人员快速修理，恢复生产。 3. 为提高生产效率，我们设计了一个控制台，来控制阀门的流量： 本系统为适应不同的场合，在工艺上做了小小的改变，我们把送料口设计成可控的对象，通过调整组态模拟输入量的大小，来调整送料口的大小，这样，在不同载重运输物料货车的到来时，可以随着货车载重的大小适当的调整送料口的大小。这样，可以节省装料