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1、第 1章 绪论随着我国矿产资源煤矿行业规模的不断发展，矿产资源呈现出种类数目不断增多、丰富的局面。尤其是矿产资源的生产质量的不断提高，对矿产资源的传送技术提出了更高的要求，特别是对矿产资源传送带控制系统提出了更新更高的要求。在当前各种多功能传送带控制设备逐渐进入各企业的情况下，我们有必要对国产传送带控制系统的应用现状及发展作进一步探讨。在工业生产中，常常需要对矿产资源进行计数、传送。如果用人工完成不但麻烦，而且效率低，劳动强度大。随着微型计算机控制的普及，特别是PLC的应用，给该类系统的设计带来了极大的便利，在本次设计中，将主要介绍PLC控制传送系统的设计方法。1.1 传送带控制系统的发展概述
2、1.1.1 我国传送机的发展我国早期的矿产资源传送带输送工序主要是采用手工传送，后来随着科学技术的发展，人们逐渐采用机械化装箱。我国最早使用的传送带输送机主要是从国外进口的，20 世纪70 年代中期，天津力生制药厂就曾经进口过意大利生产的全传送带输送机，但由于当时我国传送材料的质量及矿产资源制作工艺等都达不到机器传送的要求，使得传送带输送机一直无法正常使用。所以，全传送带输送机在我国的应用一直无法得到广泛的推进，以致我国矿产资源生产在很长的一段时间内不得不放弃传送带输送机而采用手工操作，使生产效率极端低下。20 世纪80 年代后，相关技术水平获得了飞速发展，传送材料的质量及箱子制作工艺等方面的
3、技术有了明显的进步，全传送带输送机开始得到了应用与推广。也正是此时，矿产资源传送带输送机改变了国外矿产资源一统天下的局面，国产矿产资源传送带输送机开始面市并获得了广泛的应用。20 世纪90 年代末期，一些生产量大的生产企业相继开始采用国产的全传送带输送机来代替手工传送，同时国内一些相关的企业也在研制与生产功能更加全面的全自动矿产资源传送带输送机。1.1.2 国产传送带输送机所面临的问题目前，影响我国传送产业发展的主要问题是,矿产资源结构和产业布局不尽合理，中低档矿产资源和设备占较大比重；政府和企业研发资金投入不足，产业技术水平不高，性能要求高的传送带输送设备和原辅料主要依赖进口；企业规模小，效
4、益差，产业集中度低，竞争实力不强；法规不健全，标准水平滞后。这种状况，难以适应现代自动传送工业向高技术、国际化、规模化、环保化发展的需要，无法满足我国经济持续、健康、稳定、快速发展对传送工业的需要，不能适应我国矿产资源参与国际大循环的需要。所以我国的传送带输送机应在质量方面、适应性方面、可靠性方面以及工作效率方面来缩小我们与国外的差距，实现传送自动化。整体的自动化传送方案的解决，对自动化是一种全新的飞跃，随着这种趋势的发展，各行业都会加入其中，发挥它强大的功能。1.2 总体方案说明图1-1 传送带输送控制原理图如图1-1所示，系统有两个传送带，即传送传送带1和矿产资源传送带2。传送箱传送带1用
5、来传送矿产资源传送箱，其功能是把已经装满的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱恰好对准矿产资源传送带的末端，使传来的矿产资源刚好落入箱中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。矿产资源传送带2将矿产资源从生产车间传送到传送箱。当某一矿产资源被送带传送带的末端，会自动落入箱内，并有检测器2转换成计数脉冲。第2章 传送带控制系统设计以及PLC的选取可编程控制器（Programmable Logical Controller）是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强，可靠性高
6、，配置灵活，使用方便以及体积小，重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。近年来由于微电子技术的发展和进步，使具有完全功能的超大规模集成电路的价格日趋便宜，同样也促进可编程控制器成本大大降低，对于采用可编程控制器来代替传统继电器接触器电气控制的系统来改造传统机床，无论从经济上，还是可靠性，维修性，工作寿命上来说，都是十分经济和划算的，也是可行的优选方案。鉴于以上原因，本文设计了一个基于PLC的传送带设计。2.1 PLC的选取及介绍本次我们的设计采用的是日本三菱公司生产的FX2N系列2.1.1三菱FX2N PLC的主要特点：l 一个程序包的单元型可编程控制器l 采用装卸式端子台l
7、 内装RUN/STOP开关l 程序存储器l 钟表功能l RUN写入l 元件注解l 利用键盘保护程序（编程手册，外围设备手册）l 丰富的输出入扩展设备l 丰富的特殊扩展设备l 用SFC表现的编程l 简便的应用指令群l 高速处理2.1.2 PLC的性能指标和分类1) PLC的主要性能指标l 输入输出点数（IO点数）IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。l 存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。l 扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为ms/k
8、步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用s/步。l 功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、DA模块、位置控制模块等。l 指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。2.3 总体方案确定根据“传送带输送”这一目的要求，做如下设计安排：第一，设计一个自动传送矿产资源的传送带，使从生产线过来的矿产资源能自动进入预定位置；第二，设计一个自动传送箱子的传送带，使空箱子能够自动进入，并达到指定位置。装满矿产资源后能自动退出。按照前两项设计其原理图如图2-1所示：图2-1 传送带输送控
9、制原理图如图1-1所示，系统有两个传送带，即传送传送带1和矿产资源传送带2。传送箱传送带1用来传送矿产资源传送箱，其功能是把已经装满的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱恰好对准矿产资源传送带的末端，使传来的矿产资源刚好落入箱中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。矿产资源传送带2将矿产资源从生产车间传送到传送箱。当某一矿产资源被送带传送带的末端，会自动落入箱内，并有检测器2转换成计数脉冲。根据以上传送过程描述，系统共需要3个输入点，10个输出点，分别为光电传感器输入，计数器复位端口，急停开关输入，8421数码管输出，M1，M2转动，停止输出.输入设备输入
10、点编号输出设备输出点编号光电传感器1（计数）I0.0M1转动Q0.0计数器复位I0.1M1停止Q0.1急停开关I0.2M2转动/停止Q0.2光电传感器2IO.48421数码管显示启动开关IO.52.4 传感器选择与设计2.4.1 光电开关的原理光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。光电开关具有如下特点:输出回路和输人回路是电隔离的(即电绝缘)，体积小、精度高、检测距离远，防水、防腐蚀、防震动，抗光、电、磁等干扰。所以它可以在冶金、纺织、烟草、造纸、化工、电力、保安等各种行业得到应用。光电 开 关 (光电传感器)利用被检测物对光束的遮
11、挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输人电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图2-2， 图2-2 光电传感器工作原理光电开关在一般情况下由三部分构成，它们分为发送器接收器和检测电路.光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化:利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化;利用光束来反射物体;使光束发射经过长距离后瞬间返回。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经
12、过多次选择，朝着目标不间断地运行。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光栏等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。光电开关的种类也很多，根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。2.4.2 光电开关应用设计这里要采用对射式光电开关，由一个发光器和一个收光器组成。若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。它的检测距离可达几米至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控
13、制信号。实际应用如图3-3， 图2-3 材料块计数结构图首先将发射器和接收器面对面安装好，注意它们必须保持在一个水平面而且高度一致。发射端的光电开关有两根线，只要供上12-240V直流或24-240V的交流电即可正常工作，正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮。接收端有五根线，其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样为电源供电，另外三根线中有一根为公共端(检测线上接+5V电源)，一根为常开端，一根为常闭端，视光电开关的型号而定用常开或常闭将5V的电源提供给计算机。电源工作正常的情况下，把发射端和接收端对在一条线上后，两端的光电开关指示灯全亮，否则可能接收端的指示灯不会亮，正常检测时两个光电
14、开关上的指示灯应该全亮。把电源线和信号线接好后，进行调试。调节发射器和接收器的位置，使中心对正，如果指示灯亮或者用手遮掩能听到“嗒嗒”的响声，表明已经对正，固定其位置。2.4.3 数码显示部分设计在PLC上有很多指示灯，可以观察PLC的CPU单元，I/O单元，特殊单元及通信单元的工作情况。但PLC的内部数据PLC本身无法显示。为此，要用PLC的外设如简易编程器，数据访问器，高档及低档人机界面等，可以通过PLC的外设口与PKC相连，用以显示与修改PLC的内部数据。但是这些设施价格较贵，而且使用不方便。此外，还可以使用输出点驱动数码管做数据显示，而且数码管还可以通过数据脉冲选通的方法显示数据，以节
15、省输出点的使用。数码管显示分为动态显示和静态显示，为了接生I/O口，我们采用动态数码显示。接口如图2-4从图知，每个数码管都有4个8421二进制码输入端，每个管的这4个端又分别相连。8421端与PLC的4个半导体的输出点相接（继电器触点速度低，而且不适合经常通断，故不适于显示数据）.图中每个数码管分别有一个选通信号输入端，图2-4数码管显示图StrobeA,StrobeB等。硬件设计成当选通信号有效时，8421端的当时数据有效；当选通信号无效时，8421端的原数据保持。有此硬件，用8个PLC的输出点，4个用于接8421端，4个用与接4个选通端，即可实现一个字的数据显示。第3章 传送带输送工作梯形图结合设计流程，我们采用梯形图语言编写程序，如图3-1，程序运行流程：图6-1 系统控制梯形图第7章 结论通过翻阅资料了解了国内的发展状况，根据传统的电机控制系统都采用继电器接触器等元件组成的硬
