PLC皮带运输机课程设计 -

课  程  设  计

课程名称        电气控制与PLC       

课题名称 皮带运输机电气控制系统设计 

专业班级                              

姓    名                           

学    号                           

指导教师                              

2014年3月7日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称         电气控制与PLC       

课题名称 皮带运输机电气控制系统设计 

专业班级                             

姓    名                            

学    号                            

指导教师                               

审    批                           

任务书下达日期2014年2月24日

课程设计完成日期2014年3月7日

PLC是一种可编程逻辑控制器,控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展、通用性强等一系列优点，它不仅可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂的生产过程控制和应用于工厂自动化网络，作为自动化专业的一名大学生，掌握好PLC这一门应用技术是一个必不可少的要求。上学期我们学完了《PLC原理及工程应用》一书，学校为了让我们可以巩固知识，加深对于这门技术的了解,从而更加稳固的掌握好这一门技术。同时可以提高自己的实践动手能力，以后能够更好更快的适应于社会。因此替我们安排了这次的课程设计。

以下是我的习作，制作一个皮带运输机PLC电气控制系统。本课题设计一共分为五章，第一章是被控对象的概述以及设计任务与要求；第二章为控制方案的确定；第三章为皮带运输机电气控制系统硬件设计；第四章是控制系统的软件设计；第五章为控制程序调试。

第1章  概述

1.1被控对象的概述

皮带传送机是一种连续运输机械，也是一种通用机械。适用于倾斜输送，垂直输送等形式。工作过程中噪音小，结构简单。它可以快速的传送生产过程中的产品和配件等，能够使产量和生产效率大为提高。并且运输能力大，工作阻力小，耗电量低。被广泛应用于钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。既可以运送散状物料，也可以运送成件物料。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。在大型港口和大型冶金企业，煤炭企业应用广泛。

皮带传送机中，输送带是是最昂贵，耐久性最差的部件。在输送机运转过程中，输送带受到各种不同性质和大小的负荷作用，处在及复杂的应力状态下。输送带最典型的磨损形式有：工作层面与边缘磨损，受大块矿岩作用引起击穿撕裂和剥离等等。计算计算表明，输送带的费用占输送机全部设备费用的一半。因此，根据根据输送机的使用条件，选择合适的传送带，并在运行中加强维护和管理，延长其使用寿命，对提高输送机效率，降低输送机成本就有很重要的意义。

1.2 设计任务与要求

1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。

2.选择电气元件，编制电气元件明细表。

3.上机调试程序

4.编写设计说明书

第2章  控制方案确定

2.1 继电器控制方案

继电器是一种电子控制器件，由电磁线圈、铁心、触电和复位弹簧组成。它具有控制系统和被控制系统，通常用于自动控制电路中。电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。继电器系统具有以下几个特点：

（1）逻辑控制

采用硬件接线，接线多且复杂，体积大，功耗大，系统构成后，想在改变或增加功能较为困难。

（2）控制速度

继电器控制系统依靠机械触电的动作实现，工作频率低，且机械触点还会出现抖动问题。

（3）顺序控制

利用时间继电器的邂逅动作来完成时间上的顺序控制，内部的机械结构易受环境温度的影响，使定时的精度不高。

（4）灵活性及可扩展性差

（5）不具备计数功能

（6）可靠性和可维护性

继电器控制使用大量的机械触电，触电在开闭时产生电弧，造成损伤并且伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。

2.2 单片机控制方案

单片机控制具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、使用方便灵活、易于产品化等优点。但微机控制系统所有的电路都集中在一块电路板上，实现的功能和输入输出的点数受到，且系统的散热性和维护性受到考验，一部分损坏就只能全换，不划算；开发周期长，修改比较麻烦。

2.3 PLC控制方案

PLC种类繁多，应用广泛，目前国内国外以应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电子、机械制造、汽车、船舶、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行各业。主要由处理器、存储器、输入输出单元、电源、编程器和其它外围设备组成。其有以下特点：

（1）编程简单，使用方便，易被一般的工程技术人员所理解和掌握，程序可现场修改。

（2）维修工作量少，维护方便

（3）可靠性高于继电器系统

（4）系统的设计、安装、调试量少

（5）功能强，性能价格比高

（6）体积小，能耗小

（7）硬件配置齐全，通用性强，实用性强

第3章  皮带运输机电气控制系统硬件设计

3.1 PLC输入、输出原件的选择

皮带运输机PLC电气控制系统输入/输出原件的选则如表3-1所示

表3-1  皮带运输机PLC电气控制系统输入输出原件的选型

3.2 PLC型号的选择

根据点数来选择PLC的型号，点数太少则不合要求，点数太多则浪费，本实验选择的PLC型号为CPU 224XP AC/DC/Relay

3.3 PLC I/O接线图的绘制

皮带运输机电气控制系统PLC I/O接线如图3-3所示。

图3-3  S7-200PLC I/O接线图

第4章  控制系统的软设计

4.1 PLC控制程序的组成

皮带输送机电气控制系统主要由一下四个部分组成：

（1）主程序

（2）手动子程序

（3）自动子程序

（4）公用子程序

（5）故障处理子程序

4.2 主程序的设计

主程序设计的梯形图设计如图4-2所示，不管用I0.5-I1.0表示的哪一个电动机出现故障，都用V6.0记录下来并且保持，V6.1-V6.4分别来记录并且保持M1-M4的电动机故障。用I0.0的常开触点来控制自动挡，I0.0的常闭触点控制手动挡。

    图4-2 主程序梯形图

4.3 手动子程序设计

当执行手动挡时，SB1-SB4分别控制四个电动机的运转，其梯形图设计如图4-3所示

图4-3 手动子程序梯形图

4.4 自动子程序设计

当执行自动子程序，且没有发生故障时，按下启动按钮SB1，电动机分别从M4-M1间隔5S的顺序开始启动，并保持运转。按下SB2键，电动机从M1到M4间隔5S的顺序一次停止。图4.4是自动子程序的顺序功能图，为其梯形图提供依据。

图4-4 自动子程序梯形图

4.5 公用子程序设计

进入公用子程序后，V0.0置位，V0.1到V0.8复位，V2.0到V2.3复位，V3.0到V3.2复位，V4.0、V4.1、V5.0复位，T37到T48复位。

    图4-5 公用子程序梯形图

4.6 故障处理子程序

在皮带运输机自动运动过程中，四台电动机任意一台出现故障，就自动进入故障处理程序。故障处理子程序分为四部分。

4.6.1 M1故障处理子程序

进入M1故障处理子程序之后，首先Q0.0复位，电动机M1停止，并且Q0.1-Q0.3复位。是电动机M2-M4保持运转。5S后Q0.1复位，电动机M2停止，以此类推，直至电动机M4停止，程序退出运行。

图4-6-1 M1故障处理子程序顺序流程图

图4-6-1 M1故障处理子程序梯形图

4.6.2 M2故障处理子程序

进入M2故障处理子程序的时候，Q0.1、QO.2复位，电动机M1、M2停止转动，Q0.2、Q0.3置位，电动机M3、M4保持运转。5S后Q0.2复位，M3停止运转。再过5S妙，Q0.3复位，电动机M4也停止。M4停止后退出程序。