四节传送带模拟控制设计

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1、 电电气控制与气控制与 PLC 应应用用 课课程程设设计计任任务务书书注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结” 、 “学生成绩单”一并交院教务存档摘摘 要要题题目目四节传送带模拟控制设计内容及要求内容及要求运行要求：按下“启动”按钮传动带开始工作， “上升” 、 “下降”用来改变传送带的运动方向。各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红灯点亮，按所设置的上升、下降方向依次亮到最后一节。根据运行要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。完成课程设计说明书与课程

2、设计报告。进进度安排度安排1、讲授课程设计的要求、任务和方法，布置设计题目（0.5 天）； 2、查阅资料，确定设计方案（1 天）； 3、设计、实验调试并完成课程设计报告（2.5 天）； 4、当场个人答辩及报告评阅（1 天）。学生姓名：指导时间 指导地点： 任务下达任务完成考核方式1. 评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师系（部）主任现今的社会，科技发展迅速，在工业方面，计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术推动了PLC 的发展。PLC 可编程序控制器是以微处理器为基础综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯

3、技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程控制器在工业控制，尖端武器，通信设备，信息处理，家用电器等各测、控制领域的应用中独占鳌头。本四节传送带电路采用 PLC 为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。利用本次设计，初步掌握 PLC 的基本控制功能，学会运用 PLC，控制基本工业控制。关键词 微控制器 可编程控制器 PLC 四节传送带装置目录第一章前言1.1

4、PLC 的概述的概述可编程逻辑控制器，PLC （Programmable Logic Controller） ，一种数字运算操作的电子系统，是以微机处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制技术，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱之一。1.1.1 PLC 的主要功能的主要功能1、控制功能。包括顺序控制、逻辑控

5、制、定时、计数等。2、数据采集与输出。 3、输入/输出接口调理功能。具有 A/D、D/A 转换功能，通过 I/O 模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。 4、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID 运算、滤波等。5、支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和 PC 系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 6、通信、联网功能。现代 PLC 大多数都采用了通信、网络技术，有 RS232 或RS485 接口，可进行远程 I/O 控制，多台 PLC 可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多

6、台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台 PLC 构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的 SCADA 系统，现场端和远程端也可以采用 PLC 作现场机。 7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。 1.1.2 PLC 的主要特点的主要特点1、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的 PLC 只有 6 点，而 AB 的 ControlLogix 系统的容量达 128000点。2、可靠性高。PLC 的 MTBF 一般在 40

7、00050000h 以上，有的在 10-20 万 h，且均有完善的自诊断功能。3、编程方便。控制具有极大灵活性。PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4、功能强大。PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可

8、用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。5、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。 6、安装、维修简单。与 DCS 相比，价格低。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，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 7、当前 PLC 产品紧跟现场总线的发展潮流。1.

9、2 四节传送带系统的历史四节传送带系统的历史 1.2.1 四节传送带系统的起源四节传送带系统的起源 17 世纪中，美国开始应用架空索道传送散状物料；19 世纪中叶，各种现代结构的传送带输送机相继出现。 皮带式传送带设备 1868 年，在英国出现了皮带式传送带输送机；1887 年，在美国出现了螺旋输送机；1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906 年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，传送带输送机 受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的传送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。

10、1.2.2 四节传送带系统的发展四节传送带系统的发展 未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。 大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440 公里以上带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道” 。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。 扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的传送带设备。 本课程设计为四节传送带传输系统，它多用于处于复杂

11、地形的大型工业厂矿。系统采用可编程控制器（PLC）做下位机控制，上位机则采用工业通用组态软件“组态王”设计控制界面，并最终完成上下位机的通信以达到直观方便的控制效果。 四节传送带传输系统凭借它自身的特点和优势在现代工业中有着重要的作用和地位，最典型的应用就是我们常说的输煤系统。输煤系统的组成部分包括给煤机、皮带、破碎机、三通、卸料器等。我们采用 PLC 对此系统进行顺序控制。第二章设计分析2.1 设计要求本设计系统主要是通过 PLC 实现四节传送带模拟控制实验。采用的系统控制器为三菱 FX1N-40MR-001。按下“启动”按钮传动带开始工作， “上升” 、 “下降”用来改变传送带的运动方向。

12、各节传送带中的按钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红灯点亮，按所设置的上升、下降方向依次亮到最后一节。按下“停止”按钮则传送带停止工作。通过启动、停止、上升、下降、以及四节传送带上的按钮组合出一套完整的传送带控制过程，从而模拟出现实工业现场环境中传送带的整个工作过程。2.2硬硬件件分分析析M5M3M1M2M4 启动启动停止停止上升上升下降下降M6M7M8A2A1A3A4A5A6A7A8N1N2N3N4N5N6N7N8L1L2L3L4L5L6L7L8+24VCOM+5VGND四节传送带结构与接线插孔图功功能能说说明明：A1、A2、A3、A4 表示传送带的运动，启动、停止、上升、下降用动

13、合按钮来实 现，A5、A6、A7、A8 按钮用来表示在传送带上放置的重物。红色发光二极管模拟重 物，绿色发光二极管模拟传送带的运作情况。 启动时按下 A1， 传送带工作，由上到下运行。 按下 A3，传送带由下到上运行，此时按A1、A4 均不影响其工作。 按下 A4，传送带由上到下运行，此时按下A1、A3 均不影响其工作。 在任意时刻按下停止按钮A2，传送带都停止工作。 A5、A6、A7、A8 分别对应模拟在各节传送带上放置的重物，各节传送带中的按 钮按下时，表示有物体从该节放到传送带上，此节红色发光二极管点亮，按所设置的上升或下降方向依次点亮到最后一节。2.3系系统统设设计计流流程程图图开始是

14、否启动NY由上到下运行停止上升下降NNN由下到上运行由上到下运行YY停止停止NNYY结束主主流流程程图图开始结束是否启动YN上升NY第一节有物品Y第一节运行运走物品？NY第二节有物品Y第二节运行第一节运行运走物品？NY第三节有物品Y第三节运行第二节运行运走物品？NY第一节运行第四节有物品Y第四节运行第三节运行运走物品？NY第二节运行第一节运行加加物物品品时时的的流流程程图图 （上上升升）开始结束是否启动YN下降NY第一节有物品Y第一节运行运走物品？NY第二节有物品Y第二节运行第三节运行运走物品？NY第三节有物品Y第三节运行运走物品？NY第四节运行第四节有物品Y第四节运行运走物品？NY第二节运行

15、第三节运行第四节运行第四节运行加加物物品品时时的的流流程程图图（上上升升）2.4软软件件设设计计 2.4.1 输入 I/O 分配表面板M1M2M3M4M5M6M7M8PLCO/0O/1O/2O/3O/4O/5O/6O/7功能启动停止上升下降第一节第二节第三节第四节表 2.4.1 输入 I/O 分配表2.4.2 输入 I/O 分配表面板N1N2N3N4N5N6N7N8PLCI/0I/1I/2I/3I/4I/5I/6I/7功能指示第一节有物品第二节有物品第三节有物品第四节有物品第一节传动第二节传动第三节传动第四节传动表 2.4.2 输入 I/O 分配表2.4.2梯梯形形图图设设计计继电器常开触点

16、并联，输出定义 。在启动情况下 M50 闭合，按下 上升按钮 X003，输出并自锁 。继电器常闭触点闭合，按下开启按键X000 ，启动系统，并自锁。启动后，传送带第一节运作，置位 第四节电机 M27，并定时 1s。第一节运作 1 秒后，第二节运作，并置位第一节电机M24，定时 1s。第四节运作完后，对第一节的定时器清零。系统启动情况下，按下传送带上的按钮，启动传送带上对应的电机，并自锁。传送带上电机启动后，定时器定时1s，根据当前所在的工作运行模式，对下一个传送带的电机进行控制。传送到最后一节传送带时，以发光二极管0.5s 间隔闪烁。并对之前的所有信号进行清零。系统启动并且工作模式被选定，则输出信号给发光二极管，同时定时1s。系统启动，上升模式运行，由下到上的顺序分别给发光二极管信息电亮1s。重物传送完毕后在最后一节传送带上以0.5s 的间隔闪烁表示。程序结束第第三三章章 调调试试与与运运行行3.1 软件部分调试：软件部分调试：软件程序由 FXGPWIN 软件编写，程序编写完成后，对程序进行编译