生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

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密級： 學(xué)號： 本科生畢業(yè)（設(shè)計）論文 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的設(shè)計（設(shè)計）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（設(shè)計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西藍(lán)天學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西藍(lán)天學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘要 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)作為運(yùn)輸機(jī)的一種，在各大型公司應(yīng)用得十分普遍，但傳統(tǒng)的生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的控制采用執(zhí)行功能單一的單片機(jī)控制系統(tǒng)控制，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)上面的產(chǎn)品需要多元化控制，例如隨輸送線前進(jìn)指定的距離，然后后退指定的距離，對于這種多元化的控制，單片機(jī)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比，還是存在很多不足。PLC控制系統(tǒng)相對于單片機(jī)控制系統(tǒng)來，更加多地是體現(xiàn)在智能化控制方面，操作人員只需要按下一個功能按鈕，就可以使通過PLC控制程序中的相應(yīng)的功能一一實(shí)現(xiàn)，靈活，智能化是當(dāng)今生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)迫切需要解決的問題。 本文研究的這個系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言----梯形圖,梯形語言是可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎(chǔ)上增加了許多功能，指令清晰明白，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，性能好，能夠在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中使用。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種各樣的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)；PLC；功能；控制 Abstract Production line conveyor belt as a kind of transport, in the large company used very common, but traditional production line conveyor belt control system control the executive function of single chip control system control, when above the conveyor belt products need multiple control, such as with the conveyor line along a specified distance, and then back a specified distance, for such a wide range of control, compared to the single chip microcomputer system and PLC control system, there is still many problems. PLC control system compared with the one chip computer control system, more and more is reflected in intelligent control. The operator only need to press a button, you can make through the PLC control program in the corresponding function come true one by one, flexible, intelligent is todays production line of skin belt conveyor control system is an urgent need to solve problems. In this paper, we study the system of control is the use of PLC programming languages - ladder, the ladder language is of the programmable controller is the most widely used language, because it in the relay based on the increase in the number of functions and instructions clear, logical relationship clear and intuitive, programming easy, readability is strong, the realization of the function greatly exceeded that of the traditional relay control circuit, programmable controller is a digital computing operation of electronic systems, good performance, can use in the harsh environment. It uses programmable memory used in internal storage implementation of the logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as instruction, and using the digital, analog input and output, control all kinds of machinery or production process. 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)；PLC；功能；控制 Keywords: production line conveyor belt; PLC function; control; 目 錄 第1章 緒論 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2本課題的研究內(nèi)容 3 1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 4 第2章 PLC控制系統(tǒng)簡介 6 2.1 PLC的概況 9 2.2 PLC的特點(diǎn) 10 2.3 PLC的應(yīng)用 11 2.4 PLC的工作原理 11 第3章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 12 3.1 PLC的選型 12 3.2 電動機(jī)的選型 13 3.3 變頻器的控制方式及分類 13 3.4 變頻器的選型 14 3.5 主電路及控制電路設(shè)計 15 3.5.1 主電路的設(shè)計 15 3.5.2 控制電路的設(shè)計 15 3.5.3 I/O分配表的設(shè)計 17 第4章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 18 4.1系統(tǒng)工作流程圖的設(shè)計 19 4.2梯形圖程序的設(shè)計 20 結(jié) 論 21 致 謝 22 參考文獻(xiàn) 23 第一章 緒論 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 目前，輸送帶系統(tǒng)在工業(yè)的各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實(shí)現(xiàn)自動化、管理維護(hù)方便，在連續(xù)裝載條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。對于輸送帶的控制，它的控制形式也多種多樣，它可以由單片機(jī)，PLC，以及計算機(jī)來控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。而接觸繼電器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴(kuò)展性差。PLC因其可靠性高、功能完善而越來越受到企業(yè)的青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步為PLC所取代。 本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言---梯形語言,梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因為它在繼電器的基礎(chǔ)上增加了許多功能，指令清晰明白，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，性能好，能夠在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中使用。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 現(xiàn)代以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)，企業(yè)對自動化的需要。到了上世紀(jì)80年代，由于計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動了它的發(fā)展，使得它的功能日益增強(qiáng)。目前，在先進(jìn)國家中，它已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有企業(yè)。由于它綜合了計算機(jī)和自動化技術(shù)，因此它的發(fā)展節(jié)節(jié)攀升，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平，它不但可以很容易的完成邏輯，順序，定時，計數(shù)，數(shù)字運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)從中的自動化控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴(kuò)展了它的功能，使其具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，從而更廣泛的運(yùn)用于各類行業(yè)。 本次擬采用PLC控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，在原有的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上面，了解生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作原理，從而運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)來對這些動作進(jìn)行程序的實(shí)現(xiàn)，通過模塊化的設(shè)計，使程序更加簡練，操作也更加方便快捷。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計主要針對生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，從生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面： 1、查閱資料，撰寫開題報告。 2、制定、比較并確定解決方案。 3、確定生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理。 4、對控制元器件進(jìn)行選型。 5、繪制控制系統(tǒng)的接線圖、控制程序流程圖。 6、編寫控制程序并仿真調(diào)試。 7、整理并撰寫畢業(yè)論文。 1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 皮帶運(yùn)輸機(jī)主要結(jié)構(gòu)有：機(jī)架、皮帶（或輸送帶）、機(jī)頭滾筒、機(jī)尾滾筒、驅(qū)動裝置、上下托輪、拉緊裝置及清掃裝置等組成。其具體結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1所示： 圖1-1 皮帶運(yùn)輸機(jī)具體結(jié)構(gòu)圖 第2章 PLC控制系統(tǒng)簡介 本控制系統(tǒng)硬件設(shè)計由PLC控制系統(tǒng)硬件、觸摸屏系統(tǒng)硬件以及其他輔助硬件設(shè)計組成，在設(shè)計中應(yīng)考慮以下原則: 1.可靠性。在系統(tǒng)的設(shè)計中，要選擇盡可靠的電氣元件，雖然初期投資較多，但是考慮到可編程控制器的優(yōu)越性能，后期維護(hù)較低，投資值得。 2.功能完善。在滿足機(jī)床控制工藝要求的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)盡量完善，提高安全性能。 3.經(jīng)濟(jì)性。在可靠性和功能方面保證的情況下，考慮經(jīng)濟(jì)性。 4.在保證前三條的基礎(chǔ)上，考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性。 2.1 PLC的概況 1969世界第一臺PLC在美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司誕生。1975-1976年,德國、日本、美國等將微處理器作為控制器的中央處理單元應(yīng)用到PLC中，并且去掉磁心存儲器改用了集成電路的存儲器，結(jié)合了微型計算機(jī)的技術(shù)與電控制器技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了可編程控制器的規(guī)模集成化，使得處理器更能適用工業(yè)環(huán)境，更加的可靠，功能也更加強(qiáng)大，更加的靈活，成本卻大大下降，從而使得PLC進(jìn)入了實(shí)用階段。 隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC的性能也飛速增強(qiáng)，其應(yīng)用和研究現(xiàn)狀主要在以下方面體現(xiàn): 1.控制規(guī)模的擴(kuò)大，控制大型機(jī)的規(guī)模越變越大，開關(guān)量高的達(dá)到了幾萬。 2.組成模塊的增多，現(xiàn)在PLC己經(jīng)新增了很多模塊，如PDI控制、溫度以及運(yùn)動模塊等等。 3.開放性和互操作性大大發(fā)展，在PLC的發(fā)展過程中，制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場，都各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，開放是發(fā)展的一個趨勢，各廠商都意識到這一點(diǎn)，并形成了長時期的妥協(xié)與競爭，這一過程還將繼續(xù)。 4.工作速度的提高可以對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。 5.聯(lián)網(wǎng)的能力增強(qiáng)，由于通信、信息及控制技術(shù)的大力發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)也得到了的發(fā)展，己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制。 正是由于這些性能、使得工業(yè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、自動化、控制信息化及智能化?，F(xiàn)在應(yīng)用在不斷前進(jìn),尤其在運(yùn)動控制、模擬量控制及驅(qū)動控制上廣泛使用，已經(jīng)成為現(xiàn)在系統(tǒng)工作自動化中最有效的工具之一。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 2.2 PLC的特點(diǎn) 1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3)體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 2.3 PLC的應(yīng)用 1)PLC開關(guān)量的邏輯控制 　　這是PLC開關(guān)量的邏輯控制是基本的控制方法。它可以實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制工藝，順序控制工藝以及其他自動化生產(chǎn)線控制工藝等。PLC的開關(guān)量邏輯控制基本取代了接觸器-繼電器電路，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，如注塑機(jī)、訂書機(jī)械、機(jī)床、倉庫生產(chǎn)線、灌裝流水線等。 2)PLC模擬量控制 　　由于自然界存在許多連續(xù)變化的物理量，比如壓力、溫度、流量、液位等都是模擬量。要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能在程序中進(jìn)行計算和處理，將處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量。 3)PLC數(shù)據(jù)處理 可編程控制器具有各種各樣的計算方法，便于完成實(shí)際數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳送和轉(zhuǎn)換等，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理，具有很明顯優(yōu)勢。 4)PLC過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，使用很頻繁的調(diào)節(jié)方法。可編程控制器具有專用的PID子程序。 5)PLC通信及聯(lián)網(wǎng) 　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 2.4 PLC的工作原理 PLC由三個基本部分組成：外部輸入采樣單元、內(nèi)部邏輯計算處理單元、處理結(jié)果輸出執(zhí)行單元?？删幊炭刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)框圖如圖1-2可知。 邏輯處理 輸出接口 輸入接口 M SBQA KA1A Rt HL KA2A 圖1-2 可編程控制器結(jié)構(gòu)框圖 可編程控制器的I/O輸入單元包含主令按鈕、限位開關(guān)、檢測器等外部輸入主令接口，可編程控制器在對外部I/O輸入單元收集的各種邏輯信號和模擬量采樣數(shù)據(jù)，以及主令臺的各種命令等信息進(jìn)行儲存和處理?？删幊炭刂破鞲鶕?jù)所設(shè)計的程序?qū)@些輸入信號進(jìn)行處理計算，并將結(jié)果通過輸出單元進(jìn)行輸出。通常下都是輸出給繼電器，繼電器通過動作來控制外面的執(zhí)行單元?？删幊炭刂破骺筛鶕?jù)外部工程需要建立通訊控制，通過通訊可以將某執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和監(jiān)控，并計算和輸出。如圖1-3所示，可編程控制器的原理框圖。由圖可知，外部輸入變量都有開關(guān)量，模擬量，通訊接口傳送的變量數(shù)據(jù)，以及編程執(zhí)行器等。 CPU 開關(guān)量I/O接口 RAM 、 ROM 模擬量I/O接口 EPROM/E2ROM 通迅接口 編程器 電 源 圖1-3 可編程控制器原理框圖 編程工具一般就是電腦設(shè)計的編程軟件，我門可以根據(jù)編程軟件對可編程控制器進(jìn)行硬件組態(tài)設(shè)計，輸入輸出點(diǎn)的分配設(shè)計，程序編寫設(shè)計，可以通過在線連接進(jìn)行監(jiān)控，通過監(jiān)控可以調(diào)試程序，并修改程序。當(dāng)可編程控制器啟動運(yùn)行后，我們可以根據(jù)外部動作情況來判斷程序的錯誤和需要完善的地方。這也是現(xiàn)場調(diào)試工程師必須具備的技能?？删幊炭刂破骶幊誊浖际歉髯詮S家自主研發(fā)的，對這些軟件必須學(xué)習(xí)，了解指令含義和編程原則，技巧等。我們在編程時，一般要對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計，總體設(shè)計可以保證編程的思路清晰，明朗?？傮w設(shè)計完后進(jìn)行分布設(shè)計，對各種功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行單獨(dú)編程，有必要的時候?qū)Τ绦蜻M(jìn)行模塊化設(shè)計，節(jié)省編程空間和時間。分布設(shè)計完畢后，就進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試階段，在調(diào)試時，首先必須對系統(tǒng)調(diào)試步驟進(jìn)行了解，對系統(tǒng)工藝進(jìn)行了解，以免調(diào)試時出現(xiàn)差錯。 1．簡易編程器 簡易編程器就是很簡單的編程工具，在編程工具上我們可以看到功能輸入鍵，各種指令輸入鍵，各種指令地址數(shù)字輸入鍵，還有顯示屏顯示當(dāng)前編程的具體情況。在編程時首先簡易編程器就可以直接接在可編程控制器的端口上，用專用的通訊電纜與可編程控制器進(jìn)行連接，通過設(shè)置可以對可編程控制器進(jìn)行程序設(shè)計調(diào)試工作。在編程時，首先對各種按鍵進(jìn)行熟悉，在編程過程中必須進(jìn)行記錄，以便后面的調(diào)試修改。在編程的時候必須對輸入輸出點(diǎn)的地址分配進(jìn)行詳細(xì)說明，以免編寫程序過程中，思路混亂。在編寫程序結(jié)束后，就要對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的時候，必須判斷系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)是否準(zhǔn)確，如果不準(zhǔn)確，對相應(yīng)部分進(jìn)行修改。使其準(zhǔn)確。如果修改完畢，程序運(yùn)行正常，就可以將簡易編程器拔下，保存。 2．圖形編程器 常用的圖形編程器是液晶顯示圖形編程器(手持式的)，它有一個大型的點(diǎn)陣式液晶顯示屏。除具有簡易型的功能外，還具有可以直接打入和編輯梯形圖程序，使用起來更方便，直觀。但它的價格較高，操作也較復(fù)雜。也有用CRT作顯示器的臺式圖形編程器，它實(shí)質(zhì)是一臺專用計算機(jī)，它的功能更強(qiáng)，使用更方便，但價格也十分昂貴。 3．用專用編程軟件在個人計算機(jī)(PC)上實(shí)現(xiàn)編程功能 隨著PC的日益普及，最新發(fā)展趨勢是使用專用的編程軟件，在通用的PC上實(shí)現(xiàn)圖形編 程器的功能。這一編程方法的最大特點(diǎn)是：充分利用PC機(jī)的軟、硬件資源(如：硬盤、打印及各種功能軟件)，大大降低了編程器的成本，同時也大大增強(qiáng)了編程器的功能，使用十分方便。一般的PC添置一套專用的“編程軟件”后就可進(jìn)行編制、修改PLC的梯形圖程序，存貯、打印程序文件(清單)，與PLC聯(lián)機(jī)調(diào)試及系統(tǒng)仿真等。并且用戶程序可在PC、PLC之間互傳。具有以上功能后，PLC的程序(特別是大型程序)編程、調(diào)試就顯得十分方便和輕松。 輸入輸出 數(shù)字輸入6~24 數(shù)字輸出4~16 模擬輸入16~32 模擬輸出8~28 輸入輸出映像（可擴(kuò)展） 128輸入 128輸出 硬件擴(kuò)展 最多7臺擴(kuò)展模塊 中斷輸入 4 脈沖數(shù)出 2（20k~100k） CPU特性 8個PID控制器 最多2個串行端口 實(shí)時時鐘 運(yùn)行中編輯 浮點(diǎn)運(yùn)算 狀態(tài)LED指示 CPU處理時間 位處理：0.22us 程序存儲器 4~25k 數(shù)據(jù)存儲器 2~10k 定時器 256 溫度模塊 16位分辨率 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展 串行通訊 AS-interface MPI Profibus-DP從站 Modbus主站/從站 通訊速率 PPI/MPI：187.5kbps 自由口：115.2kbps 編程軟件 Step7-MicroWIN 安裝方式 IEC導(dǎo)軌 工作電壓 DC24V/AC220V 根據(jù)本系統(tǒng)控制要求，選用S7-200CPU226CN可編程控制器。24個DC輸入點(diǎn)，16個DC晶體管輸出點(diǎn)。訂貨號：6ES7 216-2AD23-0XB0。使用Step7Micro/WINV4.0軟件進(jìn)行編程。 第3章 第3章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 3.1 PLC的選型 我國市場上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品： 　　施耐德公司，目前有Quantum、Momentum、Premium等產(chǎn)品； 　　羅克韋爾公司PLC產(chǎn)品，目前有SLC、ControlLogix、 MicroLogix等產(chǎn)品； 　　西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATICS7-400/300/200系列產(chǎn)品； 　 GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。 本次設(shè)計選用西門子S7-200型PLC。車床電氣控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡單功能，西門子S7-200系列PLC非常適用于單機(jī)自動化控制系統(tǒng)。現(xiàn)選擇西門子S7-200 CPU226型PLC控制，AC220V供電，DC24V 6點(diǎn)輸入，繼電器型交流3點(diǎn)輸出。 圖1-4 西門子S7-200型PLC S7-200可編程控制器是小型化的PLC，對于社會各種行業(yè)，各種場合的邏輯控制，自動檢測和運(yùn)算功能都適用。S7-200可編程控制器具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能和通訊功能，能使用在比較復(fù)雜的自動化控制場合。S7-200可編程控制器提供了4個不同的型號，8中CPU類型可以選擇使用。本次設(shè)計選擇的是采用CPU226類型可編程控制器。CPU226類型的可編程控制器可以集成24輸入和16輸出共計40個I/O點(diǎn)。可以擴(kuò)展7個模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O或者35路模擬量I/O點(diǎn)。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨(dú)立的30KHz高速計數(shù)器，具有PID控制器，具有2路獨(dú)立的20KHz高速計數(shù)器輸出。RS485通訊編程口共有兩個，具有PPI和MPI通訊協(xié)議，I/O端子很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)。共有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能的更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能，可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 3.2 電動機(jī)的選型 為生產(chǎn)機(jī)械的電力拖動系統(tǒng)選用電動機(jī)，主要內(nèi)容包括確定電動機(jī)的種類、電動機(jī)的型號、電動機(jī)的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率等。選擇電動機(jī)的基本原則如下： （1）電動機(jī)在工作過程中，其額定功率應(yīng)得到充分利用。要求溫升接近但不超過規(guī)定的允許數(shù)值。 （2）電動機(jī)應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械需要的有關(guān)機(jī)械特性的要求。保證一定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有一定的轉(zhuǎn)速范圍及具有良好的啟動和制動性能。 （3）電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)滿足設(shè)計提出的安裝要求和適應(yīng)周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進(jìn)入電動機(jī)內(nèi)部，或者防止繞組絕緣受氣體腐蝕等。電力拖動系統(tǒng)應(yīng)用電動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械工作的，由于生產(chǎn)機(jī)械種類繁多，工藝要求不一，作為驅(qū)動電機(jī)的電動機(jī)分類也很多。按電流種類分，有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，交流電動機(jī)又有異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩種。 為了合理選用電動機(jī)的種類，應(yīng)同時考慮兩個方面的問題：一是電動機(jī)的性能，例如機(jī)械特性、啟動性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，要使所選電動機(jī)的性能滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求， 具體從以下幾個方面考慮： （1）電動機(jī)的機(jī)械特性； （2）電動機(jī)的啟動性能； （3）電動機(jī)的調(diào)速性能； （4）電動機(jī)的電源； （5）電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；最后著重強(qiáng)調(diào)的是綜合的觀點(diǎn)：一方面是以上的內(nèi)容在選擇電動機(jī)時必須都考慮到都能得到滿足；另一方面能滿足以上條件的電動機(jī)可能不是一種類型，還應(yīng)綜合其他情況，例如節(jié)能、貨源、技術(shù)情況等。綜上所述，經(jīng)過綜合考慮本系統(tǒng)采用YBSS-220型電機(jī)，是隔爆型三相異步電動機(jī)。 3.3 變頻器的控制方式及分類 如何實(shí)現(xiàn)變壓變頻，輸出平滑規(guī)則的正弦波形，實(shí)現(xiàn)良好的驅(qū)動性能，是變頻器的根本任務(wù)，變頻器控制中出現(xiàn)了多種控制方式，現(xiàn)在此做一簡單介紹： (1)UCf控制電壓和頻率成正比。控制電路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、低成本和良好的機(jī)械性能,可以滿足一般傳播的平滑調(diào)速的要求。 轉(zhuǎn)差頻率控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的角度,這是一種實(shí)際的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的速度滑移速度控制模式的逆變器輸出頻率決定。 矢量控制(VC)矢量控制是用來計算定子電流的磁場分量和轉(zhuǎn)矩分量，直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是用作直接轉(zhuǎn)矩控制的控制,而不是間接控制電流和磁鏈。 3.4 變頻器的選擇 因為該生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)長時間運(yùn)作，其電動機(jī)一直在低速高扭矩中轉(zhuǎn)動。對于這點(diǎn)可以與西門子PLC匹配變頻器MM440使用，它是一種矢量型通用變頻器，具有良好的低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)性能。 MM440變頻器的輸出頻率的控制有以下四種方式： （1）操作的基本操作面板（BOP）模式，該模式是通過操作板鍵手動調(diào)整操作模式的輸出頻率，以這種方式不適合自動調(diào)整。 （2）的頻率選擇操作模式變頻器的外部輸入端子的數(shù)量通常配備有多個固定頻率選擇性操作功能。固定頻率值由功能碼設(shè)定，且頻率范圍內(nèi)選擇由外部終端。由于這種方法可實(shí)現(xiàn)的頻率的數(shù)目有限，所以不使用這種方式。 （3）作為外部輸入端子的模擬頻率選擇性操作模式MM440設(shè)置有模擬輸入端子，并且當(dāng)該終端的電流或電壓在一定范圍內(nèi)改變時，反相器的輸出頻率在一定范圍內(nèi)，通常改變。這種方式可以由PLC可以擴(kuò)展到一個模擬輸出模塊，模擬轉(zhuǎn)換器，以控制逆變器的輸出，這種方法是擴(kuò)大一個模塊的缺點(diǎn)，從而增加成本。 為了便于與網(wǎng)絡(luò)的接口，該頻率轉(zhuǎn)換器具有一個網(wǎng)絡(luò)接口，其可以通過通信模式接收的頻率控制命令。西門子公司設(shè)計的通信協(xié)議，該協(xié)議是通用串行端口協(xié)議（USS），這是基于對串行總線的原理?？偩€可連接到一主站和最多31個從屬站。所述主站選擇的從屬站根據(jù)通信消息中的地址的字符傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)主并不需要它來進(jìn)行溝通，從本身不能首先發(fā)送數(shù)據(jù)的站，各個之間的信息來自臺的發(fā)射不能直接。這種方法可以設(shè)置由指令所需的頻率輸出，并且只需要一個通信線路到PLC連接到轉(zhuǎn)換器。因此與四種方式相比，通信的選擇，操作的最佳方式。 3.5 主電路及控制電路設(shè)計 3.5.1 主電路的設(shè)計 在圖1-6所示中，通過QF1的閉合，電流經(jīng)過接觸器的線圈，使主電路吸合，使四臺電機(jī)啟動，控制皮帶機(jī)運(yùn)作。線圈KM1控制電機(jī)M1、線圈KM2控制電機(jī)M2、線圈KM3控制M3、線圈KM4控制M4。在主電路中，如果某一臺電機(jī)發(fā)生故障，都可由對應(yīng)的低壓電器來切斷電路，進(jìn)行保護(hù)。刀開關(guān)QF起電源隔離作用。熔斷器FU作為電路后備短路保護(hù)。熱繼電器FR具有對電機(jī)過載保護(hù)作用，與電動機(jī)的反時限特性配。 圖1-5 主電路圖 3.5.2 控制電路的設(shè)計 根據(jù)以上分析，設(shè)計出的控制電路圖如下圖1-6所示： 圖1-6 控制電路圖 3.5.3 I/O分配表的設(shè)計 一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號，輸出點(diǎn)與輸出控制一一對應(yīng)。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號分配給每一個輸入信號和輸出信號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點(diǎn)，各報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點(diǎn)。I/O分配表如表1-7所示。 圖1-7 I/O分配表 第4章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 4.1系統(tǒng)工作流程圖的設(shè)計 根據(jù)以上分析，制定生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)流程圖如下： 4.2 梯形圖程序的設(shè)計 根據(jù)以上硬件電路的設(shè)計以及I/O分配點(diǎn)的確定，該生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)梯形圖程序如下： 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是多功能切菜機(jī)的設(shè)計，直到今天，畢業(yè)設(shè)計總算接近尾聲了，通過這次對于生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進(jìn)度，本文所設(shè)計的是生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 至此，感覺自己受益良深，在以后的工作中，我將繼續(xù)努力，以期做到更好。 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導(dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計計算，查找各類生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 在這里，祝愿我的導(dǎo)師和同學(xué)們身體健康，萬事如意！ 參考文獻(xiàn) [1]徐灝等.PLC控制原理[M](第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [2]程悅蓀.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1981 [3]周紀(jì)良.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 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