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1、2013年“金蓝领”维修电工高级技师论文 PLC皮带输送机的集中控制 作者；杨庆伟单位：山东煤炭技术学院指导老师：郑良田、尚建宝2013年 8月 10日PLC皮带输送机的集中控制 杨庆伟摘 要本设计主要针对中小型皮带输送机的控制系统通常采用的继电器控制存在的可靠性差、劳动强度大及生茶效率低的问题而提出的；改用基于PLC控制的皮带输送机控制装置，克服了上述问题的不足。本设计控制系统选用的是欧姆龙CPM2A系列PLC控制器，在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护的功能；在软件设计中，给出了程序流程图，编程语言采用了梯形图逻辑的方式
2、，将硬件和软件有机的结合在一起，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。【关键词】皮带输送机、PLC、集中控制引 言随着国民经济的快速发展，煤矿、冶金、钢铁、化工、制药、仓储、电厂等方面对于皮带输送机有了许多高新的要求。皮带输送机俗称带式运输机，是一种连续性的带式运输机械，也是一种通用的机械，它既可以运送散状物料，也可以运输件式成品物料。工作过程中噪音较小、结构简单，皮带输送机可用于水平或倾斜运输。皮带输送机还用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动的机械上。以前的皮带输送机的电气控制部分为继电器和接触器控制，采用手工的操作方式，存在劳动强度大、能耗高、维护量大、可靠性能差等缺点。随着工业
3、大发展继电器控制系统无法达到相应的要求，且使用元件过多，因此根据不同行业不同用户的要求，采用PLC控制皮带输送机是十分必要的。采用可编程控制器（PLC）控制的优势有如下几条：可靠性能高，皮带机的综合保护装置以PLC控制器为核心，系统具有高可靠性和强抗干扰等特点，对环境要求不高，适用于较为恶劣的工作场所。配置灵活，PLC在组态系统时具有极大的灵活性，极强的处理能力，以及极大的输入输出I/O扩容量，当现场发生变化时，只需改变程序即可，因此能够方便灵活地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，即可控制一台单机，也可控制一条生产线，即可现场控制，也可远程集中控制。设备扩展性强，PLC具有很强的
4、组网能力和扩展能力，今后可以很方便的添加新设备，如果与计算机PC控制相结合，则功能就更高了，它既可一通过MPI又可以通过BUS总线与其它PC系统相连，从而避免了以前上套设备需要更换一套控制设备的弊端，因此节省了大量的人力和财力。维护方便，模块连接采用插拔式接线端子排，更换和维护都相当的方便快捷。正 文一、 皮带输送机集中控制系统的结构及工作过程1.1、 皮带输送机的结构皮带输送机由皮带、机架、驱动辊、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成，组成结构示意图如图1所示；原材料输送机示意图由图2所示：312 1、皮带 2、托辊 3、转动轮 图1 皮带输送机的组成部分MO1233 PD1 P
5、D2 PD3 PD4 图2 原材料皮带输送机输送示意图1.2、 皮带输送机控制的电气要求1.2.1、设计目的和技术要求：1、启动时先启动最后一台PD4，然后每间隔15秒，依次向前启动PD3、PD2、PD1皮带机。2、停车时先停最前面一台PD1，待料运送完毕后，每间隔30秒，向后PD2、PD3、PD4依次停止运行。3、当某台皮带机发生故障时，该皮带机和前面的皮带机立即停止运行，而该皮带机后面的皮带机待料运送完毕后依次每隔30秒停止，如：PD2发生故障，M1、M2立即停止运行，待料送完后，经过30SM3停止运行，再经过30SM4停止运行。 1.3、皮带输送机控制方案的确定皮带输送机通常采用采用传统
6、的继电器控制和PLC控制两种控制方法，两种控制方法比较如下：方式：传统的继电器是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合方式形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制；PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序的方式存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变逻辑程序即可，不需要硬件连接，是软的连接。速度：传统的继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制的，工作速度低、毫秒级的、且机械触点有抖动现象；PLC控制是由程序指令控制电子电路来实现的，速度快、微妙级、严格同步且无抖动现象。控制：传统的继电器控制系统是靠时间继电器的时间滞后动作来实现延时控制的，时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调
7、整时间困难且是有级调时。PLC控制是采用集成电路做成的计时器，时钟脉冲是由晶体振荡产生，精度高，调整时间方便且是无级调时，不受环境影响。通过对两种控制方式的大概比较，PLC控制方式控制效果比较好，可实现皮带输送机的自动化控制，而采用传统继电器控制方式，还停留在以人工手动操作为主（当然也可以实现自动化控制，但是线路较为复杂，使用硬件元器件太多，不经济也不划算，且维修困难），控制效果也就不是很明显，为此采用PLC控制是很好的选择。二、 控制系统硬件电路的设计11 PLC的选择及I/O分配表输入信号：启动开关 1 个停车开关 1 个故障输入 4 个（M1、M2、M3、M4）（注：这里不考虑跑偏开关、
8、张力保护器、物料探测器等）以上共6个输入的开关量信号，考虑以后的扩充，预留50%的备用点，共9个数字量输入点DI。输出信号：电动机启动信号 4 个（M1、M2、M3、M4） 综 合 报 警 灯 1 个 停 车 1 个 故 障 4 个（M1、M2、M3、M4）以上共需要10个数字量输出信号DO，考虑到以后对系统的调整扩充，预留30%的备用点，共需要13个输出点。根据以上输入DI点及输出DO点的要求，我们选用日本欧姆龙（OMRON）公司的CPM2A系列30点I/O的可编程PLC（其输入点DI为12点，输出点DO为18点）,它具有如下优点：同步控制：CPM2A/2C的高速计数器功能可以和脉冲输出功能
9、结合起来，依照输入脉冲频率按比例产生一个特定的脉冲输出。 高速处理功能：高速处理包括50ms的快速响应输入，0.64ms的扫描周期，高速处理在很大程度上可以提高劳动效率，以包装机械为例，这可以显著缩短检测标签记号和检测产品之间的时间间隔。 高速计数器功能：CPM2A/2C支持单轴高速计数20KHZ单相和5KHZ双向，线性计算从-8388608到388607,25KHZ的四轴高速计算等。脉冲输出位置控制：CPM2A/2C支持4种脉冲输出的有2个点；1010KHZ脉冲输出的有1个点；PWM输出1.0-999.9KHZ的1个点，其具有同步功能。RS232通讯端口：CPM2A/2C提供一个内置的RS2
10、32端口，能很方便地连接可编程终端，确认操作环境和调试时能实现可视化，将来扩充时刻选择其它的组网模块。价格低廉：在价格方面PLC也是比较便宜的，因为一个PLC可控制整个控制系统，欧姆龙PLC经济实惠，价格低于西门子及三菱PLC，且性能稳定，性价比较高。一般情况下输入点与输入信号，输出点与输出信号在控制上一一对应，分配好以后，按系统配置的通道与接点信号分配给每一个输入信号和输出信号，在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，个报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点，I/O分配表如下表1所示：输入启动按钮SB1停车按钮SB2故障点SB3、 SB4 、 SB5 、 SB6 地址00000000010
11、0003、 00004、 00005、 00006输出报警指示灯HA停车输出点TA故障输出M1 M2 M3 M4地址 01004 01005 01006 01007 01008 01009输 出电机运行M4 M3 M2 M1 地 址 01000 01001 01002 01003 表1 I/O分配表1.2 PLC外围硬件电路设计与硬件电路图1.2.1 PLC外围硬件电路图（见图3）SB1为启动按钮（地址00000），SB2为停止按钮（地址00001），SB3SB6为四台电机对应的故障信号（电机正常时为常开，故障时为常闭），01004为故障报警输出，当任何一台电机发生故障时，HA便开始报警，电机故障信号由热继电器FR和空气开关QF的辅助触点串联后输出的。 L N SB1 HA SB2 TA QF2 SB3 HL1 SB4 HL2 FU2 SB5 HL3 SB6 HL4 KM1 FR1 KM2 FR2 DC COM KM3 FR3 -24VDC KM4 FR4 +24VDC L2/N COM L1 图三 PLC与外设之间接线原理图 1.2.2 硬件电路主电路图（图4）及说明 V U W QF0 FU0 QF1
