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1、【摘要】本设计采用PLC(可编程控制器）来实现货车进站开启出仓口送出物料，建立一个模拟系统硬件模型，通过传送带将物料从高处传送到低处，最后货车将物料送走。能实现货车进站，启动开仓口；物料出仓，传送带将物料从高处逐层送到低处；物料传送到货车后厢，传送完毕，货车开走。系统不但考虑到几个皮带机之间的时间间隔，还考虑到了当某台皮带机出现故障时的解决办法，达到有效的自动控制，优化运行效果，减少运行费用等目的。 【关键词】PLC; 传送带；物料传送引 言 传输带是一种连续、快速、高效的物料传输设备,广泛应用于煤炭、电力、建材、化工、机械、轻工业等行业的物料传输系统。一般传输带的电气控制系统采用硬接线方式的
2、继电器控制系统,设备故障率高、可靠性低、体积大、维修和改造不方便。本文介绍一种传输带的PLC 控制系统。PLC( Programmable Logical Controller) 即可编程逻辑控制器,是微型电子计算机与常规控制元件,如继电器等互相结合形成的新型工业自动化控制装置。它是在一位机、顺序控制器和计算机控制的基础上发展起来的;把继 电器控制简单易行、成本低、容易掌握等优点和计算机的功能完善、灵活方便、通用性好等特点结合起来;抛弃了传统的计算机编程语言和表达形式,而是以计算机软件技术构成人们习惯的继电器模型,进而得到以继电器电路梯形图为基础的形象编程语言和模块化软件;对于继电器、计时器、
3、定时器输入信号等内部资源,他可以自如地使用软件构成的逻辑功能多次进行调用。PLC 不但能代替继电器控制简单的开、关顺序,而且能够控制模拟量,还具有通讯及联网功能,可形成分布式控制系统,监测其他的控制器;并能与上位机进行通讯联系,收集生产中的数据,向各主管部门传送重要信息。自60 年代末PLC 产生至今,PLC 控制技术已在工业控制领域占领主导地位,国外专家预言,PLC 技术将在工业自动化的3 大支柱( PLC、机器人和CAD/ CAM) 中跃居首位。在生产过程、科学研究和其他产业领域中，电气控制技术的应用都是十分广泛的。在机械设备的控制中，电气控制亦比其他的控制方法使用得更为普遍。随着科学技术
4、的发展，特别是大规模集成电路的问世和微处理机技术的应用，出现了可编程序控制器PLC，它不仅可以取代传统的继电接触器控制系统，还可以进行复杂的过程控制和构成分布式自动化系统，使电气控制技术应用广泛。目前PLC在我国的应用相当广泛，尤其是小型PLC，采用类似继电器逻辑的过程操作语言，使用十分方便。PLC取代了传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。在物料传送控制过程中，不但考虑到几个皮带机之间的时间间隔，还考虑到了当某台皮带机出现故障时的解决办法。另外，当某台皮带机上有重
5、物时，还考虑到了其他皮带机的动作过程。目 录引 言31. 绪论51.1 物料传送系统的功能及意义51.2 PLC的基本概念51.3 PLC的基本结构51.4 PLC技术特点及主要功能61.5 PLC控制系统的功能61.6 PLC的可靠性71.7 PLC的应用领域81.8 PLC控制的的优点82. 物料传送系统的整体设计92.1 工作原理图92.2 物料传送系统控制结构及工作情况92.3 传送带控制原理92.4 传送带控制原理流程图103. 物料传送系统硬件设计113.1系统的硬件部分113.2 PLC的选型113.2.1 物料传送系统对PLC装置的要求113.2.2 PLC I/O地址分配11
6、3.3 直流电机113.3.1 电机概述113.3.2电机控制方法123.4 基于PLC控制的物料传送系统外部接线图133.5 物料传送系统的硬件实物图133.6 PLC的调试和安装144. 物料传送系统的程序设计154.1 MELSOFT系列GX Developer编程软件的操作方法154.2 基于PLC控制的物料传送系统梯形图154.3 基于PLC控制的物料传送系统程序185. 结束语20参考文献21英文翻译221. 绪论1.1 物料传送系统的功能及意义 物料传送系统对于生产过程中传送质量过大或者传输距离太远的工作的效率提高有很重要的现实意义。在提高传送速度的同时，又能保证对整个传送系统的
7、监控。本设计所使用的物料传送装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型。它使用PLC和直流电机等装置，可以实现货车进站开启出仓口送出物料，通过传送带将物料从高处传送到低处，最后货车将物料送走。能实现货车进站，启动开仓口；物料出仓，传送带将物料从高处逐层送到低处；物料传送到货车后厢，传送完毕，货车开走。物料传送系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行。传送工作基本实现无人化建立自动物料传送系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工人的劳动强度，提高工人的使用效率，因此物料传送系统系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。物料传送本身并不需要使用人员，人员的使用仅仅局限于在上位机
8、上对整个控制系统进行控制与操作。利用可编程控制器（PLC），设计成本低，效率高的物料传送系统。1.2 PLC的基本概念PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，
9、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及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”1.3 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： （1）电源。PLC的电源在整个系统中起
10、着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 （2）中央处理单元(CPU)。中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行
11、逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 （3）存储器。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 （4）输入输出接口电路。1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选
12、通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 （5）功能模块。如计数、定位等功能模块。 （6）通信模块。如以太网、RS485、各种通讯模块等。1.4 PLC技术特点及主要功能 （1）PLC是以微处理器为核心的工业控制器，既擅长于大规模的开关量控制，也可以此组成DCS,其控制的可靠性和可组态的方便性是传统的继电器控制方法所无法比拟的。 （2）PLC使用简单、易于理解的“梯形图”语言编程，消除了计算机技术和传统的电气技术之间的专业鸿沟。 （3）PLC控制功能强，抗干扰能力强。可在一般的工业区现场安装使用。 （4）PLC产品系列化，结构模块化，系统配置
13、灵活方便。 （5) PLC通信网络化。越来越多的厂家把形成开放式的网络作为产品目标。 (6) PLC专用I/O模块智能化使得PLC继电器控制系统的替代物迅速转变为能够在制造测试、质量管理、过程控制和其他领域中应用的多用途控制器。 (7)PLC运算速度不断提高，处理能力不断强化。 (8）PLC与现场总线技术结合，可组成开放的设备网络。 （9）PLC微型化。随着PLC结构上的改善和更新，联网功能的加强，以及大规模集成电路技术和表面贴装技术的发展，已经可以在增强处理能力的同时大大减少PLC的正机所使用的元件数量，从而不仅减小了PLC体积提高可靠性，更重要的是降低了成本。 （10）顺序控制功能。这是P
14、LC最基本、最广泛的应用领域，用来取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。 （11）运动控制功能。在机械加工行业，PLC与计算机数控集成在一起，用以完成机床的运动控制。 （12）定时控制功能。PLC为用户提供一定数量的定时器，并设置了定时指令。 （13）计数控制功能。PLC为用户提供的计数器分为普通计数器，可逆计数器、高速计数器等，用来完成不同用途的计术控制。 （14）步进控制功能。PLC为用户提供了一定数量的移位计存器，用移位寄存器可方便的完成步进控制功能，在一道工序完成之后，自动进行下一道工序。 （15）数据处理功能。大部分PLC都具有一定的数据处理功能，能完成加、减、乘、除、乘方、开
15、方等数据运算以及与、或、非、异或，求反等逻辑运算和移位数据比较、数据转换、数据传送等数据操作。 （16）模/数和数模/转换功能。目前，不但大中型PLC具有模拟数量处理功能，而且很多小PLC也具有模拟数量处理功能。17通信机联网功能。目前绝大多数PLC具有了通信能力，能够在PLC与PLC之间、PLC与计算机之间进行同位链接和上位链接。1.5 PLC控制系统的功能 （1）信号采集功能的拓展。除了采集开关量、模拟量和脉冲量外，还应该能够采集如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场有的信号； （2）输出控制功能的拓展。除了输出开关量、模拟量和脉冲量外，还应该能够输出如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场可以及接收的信号； （3）逻辑处理功能的拓展。充分应用PC的逻辑处理能力和PLC现有的逻辑能力相结合。 （4）数据运算功能的拓展。进行各种类型的整数运算、实数运算、二进制运算、浮点型运算等各种形式的运算。 （5）定时功能的拓展。达到延时控制、定时控制、时间的运算可以精确到毫秒级。 （6)计数功能的拓展。达到计数控制、
