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1、电气控制与 PLC 课程设计皮带运输机电气控制系统设计某某学院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自动化某某某某班姓名学号指导教师2022 年某月 某日某某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自动化某某某某班姓名某某某某学号某某某 某某某某某指导教师审批任务书下达日期20某某年某月某日课程设计完 成日期20某某年某月某日设计内容与要求一.课程设计的性质与目的本课 程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现 理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程 所学知识和技
2、能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正 确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得 到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决 工程实际问题的能力。二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、 工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2. 绘制皮带运输机电气控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指 令程序清单。3. 选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 上机调试程序。5.编写设计说明书。三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能 够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作
3、方便。2. 所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728 84电气图用 图形符号、GB698887电气制图和GB715987电气技术中的文 字符号制定通则的有关规定。3. 所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明 重点突出，篇幅不少于7000 字。主要设计条件1.PLC实验设备若干。2. 参考文献若干。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2. 课程设计任务书。3. 说明书目录。4. 正文（按设计内容逐项书写）。5. 参考文献。6. 附录。7. 课程设计评分表。设计进度安排1.第一周星期一上午：课题内容介绍。3. 第一周星期二第一周星期五：确定控制方案。绘制皮带运输机
4、电 气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指 令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 第二周星期一：试验调试5.第二周星期二第二周星期五：编写 设计说明书,答辩。参考文献1 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆: 重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M.重庆：重庆大学 出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4谢桂林.电力 拖动与控制.北京：中国矿业大学出版社5工厂常用电气设备手册编写组. 工厂常用电气设备手册.北京：水利电力出版社课题：皮带运输机电气控 制系统设计一皮带运输机概况及控制要求皮带运输机由4台皮带机组成,
5、4台皮带机分别用4台电动机(M1M4)拖动，如图1所示，控制要求如下:图1皮带运输机系统示意图(1)启动时先起动最末一台皮带机，经过 5S延时，再依次起动其它皮带机：(2) 停止时应先停止第一台皮带机(M1)，待料运送完毕后再依次停止 其它皮带机：(3) 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止， 而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如当M2故障时，M1、M2 应立即停，经过5S延时后，M3停，再过5S后M4停。二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/0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. 设计操作面板电器元
6、件布置图。4. 上机调试程序5.编写设计说明书。前言一.皮带运输机PLC电气控制系统设计背景及目的皮带运输机是 一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械，可以将物料在一定的输送线上, 从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。皮带运输机 既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。PLC (ProgrammableLogicController)，是可编程逻辑控制器。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。PLC是一种专门为在工业环境下应用 而设计的
7、数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来 在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的 指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生 产过程。 PLC 已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造 汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。随着科学技术的发展，PLC在我国各个工业控制领域中得到了越来越 广泛的应用。作为一名自动化专业的学生，我们不光要掌握好PLC的理论 知识，更需要学会将所学习到的理论灵活地应用到实践当中去，这样才能 真正的掌握PLC这门大有前途的技术。本课程设计是我校自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性
8、教学 环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。通过皮带运输机PLC电气控 制系统这个课题的设计，我们要达到培养自身综合运用本课程所学知识和 技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思 想，掌握工程设计的一般程序和方法的目的。通过课程设计可以得到工程 知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实 际问题的能力。3.然后，根据设计的要求与特点，结合实际的条件，选择合适的电器 元件，列出电器元件明细表。4. 以上工作做完后就需要现场通电调试。这个过程中可能会出现各种 各样的问题。在出现问题时，需要耐心，冷静地分析各种出现问题的原因 逐个地排除。5. 总结本次
9、设计中遇到的问题与收获，编写设计说明书。目录第 1 章概述 11.1 皮带运输机用途、基本组成结构及工作过程11.1.1 皮带运输机用途11.1.2皮带运输机概况及控制要求21.2 设计要 求和任务3 第 2 章控制方案论证42.1继电器控制方案42.2 微机控制方案 52.3PLC控制方案52.4结论6第3章控制系统硬件设计73.1电动机主电 路73.2PLC控制系统设计83.2.1PLC控制系统电气元件选择 83.2.2PLCI/0接线图设计9第4章控制系统软件设计104.1软件的组成 部分104.2主程序设计104.2手动子程序设计124.3自动子程序设计 124.4公用子程序设计164
10、.5故障处理子程序16第5章软件的调试225.1 自动子程序的调试225.2手动子程序的调试225.3故障子程序的调试23 结束语24第1章概述1. 1皮带运输机用途、基本组成结构及工作过程1.1.1 皮带运输机用途皮带运输机又称带式输送机，是一种连续运输机械 也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水 泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料，也可以运送成件物 品。工作过程中噪音较小，结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输 皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。 皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、 张紧装置
11、、清扫器等零部件组成。在大型港口或大型冶金企业，皮带运输 机得到最广泛的应用。其总长度可大十几千米。普通皮带运输机的提升角度一般不大20度,原因是当皮带运输机的倾 角大于20度时对大多数的物料来讲都会发生物料下滑的情况，即物料在 皮带上的摩擦力过小发生下滑。对输送煤炭的皮带运输机一般提升角度不 大于15 度，对输送烧结球团的皮带运输机提升角度不大于12 度。如果物 料相对粒度较小，其提升角度可选较大值。特殊的皮带运输机其提升角度 可大于 45 度，其皮带的构造是特殊制造的。在此不做详述。皮带运输机的驱动装置由单个或多个驱动滚筒驱动，驱动电机也可以 是单个电机或多个电机驱动。一般驱动装置包括电动
12、机、减速机、液力偶 合器、制动器或逆止器等组成。偶合器的作用是改善皮带运输机的启动性 能。制动器和逆止器是为了防止当皮带运输机停机时皮带向下滑动。皮带运输机的电气保护和控制装置主要有：拉绳开关、皮带跑偏检测 开关、皮带打滑检测、皮带防撕裂检测、料流检测、堵料检测、皮带秤。皮带运输机所用的皮带有多种选择，如钢芯带，帆布芯带，尼龙带， 聚脂带等。对载荷较小的皮带运输机一般选择帆布带。如果皮带的载荷较 大时可采用钢芯带。所谓钢芯带是皮带中的芯部采用较细的钢丝绳承受载 荷皮带运输机的输送能力可以为几百千克/小时到万吨/小时，皮带的宽度 可以从 100-200mm 到 2600mm 皮带运输机的张紧装置
13、有多种形式。如重锤 张紧，螺旋张紧，液压张紧等。皮带运输机的托辊一般采用槽形托辊组，个别情况采用吊挂式托辊组皮带运输机的承载托辊组的槽角一般选择为30-35 度。个别情况选择 40 度槽角。较少选择大于或等于45 度槽角的托辊组。皮带运输机是散料连续运输机械，是应用于短距离连续运输的的重要 机械设备。1.1.2 皮带运输机概况及控制要求皮带运输机由4台皮带机组成，4 台皮带机分别用4台电动机(M1M4)拖动，如图1所示，控制要求如下：图 1-1 皮带运输机系统示意图（1）启动时先起动最末一台皮带机，经 过 5S 延时，再依次起动其它皮带机：（2）停止时应先停止第一台皮带机（Ml），待料运送完毕
14、后再依次停止 其它皮带机：（3）当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止 而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如当M2故障时，M1、M2 应立即停，经过5S延时后，M3停，再过5S后M4停。1.2设计要求和任务（1）设计和绘制电气控制原理图或PCI/0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）设计操作面板电器元件布置图。（4）上机调试程序（5）编写设计说明书。第 2 章控制方案论证2. 1 继电器控制方案继电器控制系统具有以下特 点：八、（1）逻辑控制继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器 机械触点的串联或并联等组
15、合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功 耗大，系统构成后，想再改变或增加功能、较为困难。（2）控制速度继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频 率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动 问题。（3）顺序控制继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间 上的顺序控制。时间继电器内部的机械结构易受环境温度变化的影响，造 成定时的精度不高。（4）灵活性及可扩展性继电器安装后，受电气设备触电数目的有限 性和连线复杂等原因的影响，系统在今后的灵活性、扩展性很差。（5）计数功能继电器控制可实现逻辑功能，但不具备计数的功能。（6）可靠性和可维护性继电器控制使用大量的机械触电
16、，触电在开 闭时会产生电弧，造成损伤并伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差 不易维护。2.2 微机控制方案微机控制具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低 廉、使用方便灵活、易于产品化等诸多优点，特别是强大的面向控制的能 力，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装 置等方面得到了极为广泛的应用。但与此同时，由于微机控制系统所有的电路集中在一块电路板上，其 实现的功能、输入输出的点数受到限制，而且系统的散热性，维护性受到 考验，若其中一部分损坏，其只能全部更换。另外，微机控制系统开发周 期长，一旦要有变化修改比较麻烦。2.3PLC控制方案PLC种类繁多，但其结构和工作原理基本相同。PLC 其实就是专为工业现场应用而设计的计算机，采用了典型的计
