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1、湖 南 工 程 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 姓 名 学 号 指导教师 赖指南、刘星平、谭梅、周向红 2013年7月5日湖南工程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 姓 名 学 号 指导教师 赖指南、刘星平、谭梅、周向红 审 批 黄峰、汪超、刘星平 任务书下达日期2013年6月22日课程设计完成日期2013年7月5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
2、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。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PLC I/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
3、先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884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。设计进度安排第1周：1.星期一上午：课题内容介绍。2.星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集
4、设计资料，准备设计工具。3.星期二星期五：确定控制方案。绘制皮带运输机电气控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。设计控制系统的工艺图纸。选择电器元件，列出电器元件明细表。第2周：4.星期一：上机调试程序。5.星期二星期五：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
5、 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，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。(4) 要求皮带运输机控制系统具有手动和自动两种工作方式。 二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC
6、I/O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。4. 上机调试程序3.设计操作面板电器元件布置图。 5. 编写设计说明书。前言本次课程设计是在我们学习完了PLC这门课程后安排的，目的是为了更好地掌握PLC的知识，并且把所学的知识应用到实际中去，提高自己的动手能力。在当今的工业界，只要涉及控制的地方，都离不开PLC。它涉及到我们生活的方方面面，包括我们从超市买的任何商品，我们用的数码产品，开的车，看的书等其从生产、包装、传送、仓储、运输等等环节。那么到底PLC是什么东西呢？可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controlle
7、r）是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置，PLC是一种数字运算操作的电子装置。本报告书包含了5个章节。第1章是对皮带传输机的概述，概述了其结构、用途、工作原理及其过程。第2章是各种方案的对比、认证，方案中包括单片机控制，继电器控制系统，最终结论还是PLC控制要比其他的好些。3章是控制系统的硬件电路设计，包括皮带传输机电机、PLC型号的选择。还有PLC I/O接线图，各种开关、按钮等元件的选择。第4章是程序设计部分，在这章中包括主程序，以及各种子程序的顺序功能图、梯形图的设计。最后一章是程序的调试，把编好的程序，导出来用仿真软件模拟PLC进行仿真，采用的仿真软件是S7-200仿真。这种方法又
8、省时，又方便修改程序。在本次PLC课程设计中，特别感谢赖老师的精心指导，教诲。感谢帮助我的同学们。限于编者的水平有限，报告书中难免有些不完善，不足和疏忽之处，希望读者批评指正。谢谢！ 肖锦朋 2013年7月5日目录第1章 控制对象概述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 皮带运输机组成及工作原理11.2 控制对象对控制系统的要求11.3 本课题应完成的设计工作2第2章 控制方案论证32.1 继电器控制方案32.2 单片机控制方案32.3 PLC控制方案42.4 结论4第3章 控制系统硬件设计53.1 拖动电机主电路设计53.1.1 电机及元件
9、选择53.1.2 主电路的设计53.2 PLC控制系统设计53.2.1 PLC控制系统电气元件选择53.2.2 PLC I/O 接线图设计7第4章 控制系统程序设计84.1 程序的组成部分84.2 主程序设计84.3 公用子程序设计84.4 自动子程序设计94.4.1 自动子程序顺序功能图94.4.2 自动子程序梯形图104.5 手动子程序设计124.6 故障子程序设计1124.6.1 故障子程序1顺序功能图124.6.2 故障子程序1顺序功能图134.7 故障子程序设计2134.8 故障子程序设计3154.9 故障子程序设计415第5章 程序的调试17结束语18参考文献19致谢20附录（语句
10、表）21第1章 控制对象概述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输送机可以广泛应用于现代化的各种工业企业中，露天采矿场及选矿厂中，在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统中，皮带输送机都得到了广泛应用，水平运输或倾斜运输，皮带输送机的使用都非常方便。皮带输送机是以连续摩擦驱动的方式用来运输物料。那么皮带输送机的主要是由输送带和驱动装置组成的。皮带输送机具有输送量大、结构简单优点，它广泛地应用在矿山、冶金、煤炭等部门，用来输送松散物料或成件物品，根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。
11、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 皮带运输机组成及工作原理皮带输送机的主要是由输送带和驱动装置组成的。主要介绍驱动装置即四台电动机的运动情况。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。皮带输送机是以连续摩擦驱动的方式用来运输物料，通过控制4台电动机的运动，来控制传输物料
12、。1.2 控制对象对控制系统的要求皮带运输机由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(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。(4) 要求皮带运输机控制系统具有手动和自动两种工作方式。1.3 本课题应完成的设计工作（1）设计和
13、绘制电气控制原理图或PC I/O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：继电器，动作有寿命限制，一个元件故障可能造成整个系统崩溃，会将故障扩大化，成本最低，也最容易被伪劣产品冒充，可维修度最高，同时维修成本也低。（1）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）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）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。（4）继电器控制可实现逻辑功能，但不具备计数的功能。（5）触点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 单片机控制方案依据单片机目前的发展状况，该方案的优缺点是：(1)成本较低。由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。(2)可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。(3)由于现存有许
