基于PLC的传送带控制系统的设计.doc

XXXXX大学毕业设计论文XXX科技大学本科毕业设计（论文）题 目 基于PLC的传送带控制系统的设计院 系 机 械 工 程 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 XXXXX 学 号 XXXX 指导教师 XXXXX 2013 年 01 月18日2摘 要传送带具有连续或间歇运动因此常常被用来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛现有技术中对于传送带的控制通常都是采用继电接触器控制，采用原有的这种控制方式由于故障多，运行参数不变调节，又不具备监控功能，给运行管理和生产带来诸多不便，为了克服原有控制系统的种种缺陷，因此需要对原有的系统进行技术改造，改造后的多级传送带控制系统，采用PLC与接触屏联合控制，不仅控制的自动化程度高，而且在系统运行过程中，通过接触屏还能根据控制需要修改各时间常数，改造后的控制系统具有操作简单方便，运行性能稳定，可靠性高的优点。

关键词：传送带 PLC 自动控制 触摸屏目 录第一章 可编程控制器的概论 11.1 可编程序逻辑控制器(PLC) 11.2 PLC的结构 11.3 PLC的工作原理 31.4 可编程序控制器的编程语言 51.5 PLC的特点 61.6 可编程控制器的分类 91.7 PLC的应用 9第二章 可编程控制器系统的设计 112.1 PLC的选型原则 112.2 可编程顺序控制器的设计流程 122.3 PLC的自动检测功能及故障诊断 142.4 超时检测 142.5 逻辑错误检查 14第三章 传送带的介绍 153.1 传送带控制系统的发展概述 153.1.1 我国传送机的发展 153.1.2 国内传送带输送机的发展发展趋势 153.2 传送带常见的故障与维护 163.2.1 传送带常见故障 163.2.2 传送带跑偏 16第四章 系统总体设计方案 194.1 传送带系统控制要求 194.2 传送带系统构成 20第五章 控制系统硬件设计 215.1 分析PLC选型及扩展 215.2 设备选型 21第六章 触摸屏控制系统软件设计 246.1 软件设计 246.2 摸屏与西门子PLC以及与计算机的接口 256.3 WinCC flexible与STEP7的集成 266.4 作主画面的设计 276.5 始界面设置 27第七章 PLC控制系统软件设计 297.1 PLC程序设计的基本要求 297.2 系统梯形图程序设计 30结 语 31致 谢 32参考文献 33III第一章 可编程控制器的概论1.1 可编程序逻辑控制器(PLC)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，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可编程控制系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程可编程控制器(PLC)，是集自动控制技术、计算机技术、和通讯技术为一体的高科技产品具有可靠性高，功能齐全，使用灵活方便等优点由此可见，用PLC控制的智能型舞台艺术灯比传统的舞台艺术灯控制优越的多。

1.2 PLC的结构PLC实质上是一种专门用于工业控制的通用计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，主要有中央处理器(CPU)，存储器(RAM,ROM)，输入输出接口电路（I/O接口），电源及编程设备几大部分构成，如图1所示如果将PLC看作一个系统，该系统由输入变量和输出变量组成外部的各种开关信号、模拟量信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部输入到内部寄存器中，经PLC运算处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量图1 PLC结构简化框图中央处理器（CPU）中央处理器（CPU） 是PLC的控制中枢PLC的CPU按照系统程序赋予的功能接收并存储用户键入的应用程序和数据，检查电源，存储器，I/O以及警戒定时器的状态，诊断用户程序的语法错误PLC中采用的CPU 一般有三大类，一类为通用处理器，如80286，80386等，一类为单片机芯片，如8301，8096等，另外还有位处理器，如AMD2900,AMD2903等存储器PLC是工业控制计算机，除了硬件以外，还必须有软件才能正常工作PLC的软件分两部分：系统软件和应用软件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。

RLC常用存储器的类型：读写存储器（RAM），可擦除的只读存储器（EPROM）,电可擦除的只读存储器（EPROM）输入/ 输出（I/O）I/O接口有良好的光电隔离和滤波作用PLC的输出接口往往始于被控对象相连接，被控对象有电磁阀，指示灯，接触器，小型电动机等输入接口各种PLC的输入电路大都相同，通常有三种输入类型一种是直流（12~14）输入，另一种是交流（100~120V，200~240V）输入，第三种是交直流输入输出接口PLC的输出有三种形式：继电器输出，晶体管输出继电器输出型PLC最为常用当CPU有输出时，接通输出电路中继电器的线圈，继电器的触点闭合，通过该触点控制外部负载电路的负载晶体管输出型PLC是通过光耦合器是晶体管截至或导通以控制外部负载电路，并同时PLC内部电路和晶体管输出电路进行电气隔离电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用模块的PLC，是独立的电源模块；整体式PLC电源集成在厢体内PLC的电源多为高精度的开关电源；掉电保护电路供电的后备电源多为锂电池编程器编程器是PLC的重要外围设备编程器的主要任务是输入程序，编辑程序，调试程序，监控程序，还可以测试PLC工作状态和参数与PLC进行人机对话。

1.3 PLC的工作原理PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大的不同微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，有键按下或I/O动作则转入相应子程序，无键按下则继续扫描PLC则采用循环扫描工作方式，在PLC中用户程序中有众多的操作需要执行，但是一个CPU每一个时刻只能执行一个操作而不能同时执行多个操作，因此用户程序是按先后次序存放的，CPU按程序的顺序依次执行各个操作即CPU从第一条指令开始执行，直到遇到结束符又返回第一条执行，如此周而复始不断循环PLC的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，即在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑，然后顺序向各个输出点发出相应的控制信号除此之外，为提高工作的可靠性和及时地接收外来的控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信请求，因此，PLC工作过程分为以下五步：（1）自诊断自诊断功能可使PLC系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此PLC每次扫描用户程序以前都对CPU、存储器、输入输出模块等进行故障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。

2）与外设通信自诊断正常后PLC即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便响应处理在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机，主机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发送运行、停止、清内存等监控命令在与上位机通信过程中PLC将接收上位机发出的指令进行相应的操作，把现场状态、PLC的内部工作状态、各种数值参数发送给上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令3）输入现场状态完成前两步工作后PLC便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如开关的通断状态、形成现场的内存映象这一过程也称为输入采样或输入刷新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值4）解算用户逻辑即执行用户程序一般是从存储器的最低地址存放的第一条程序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的扫描用户程序，按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑解算过程中所用的计数器、定时器、内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值，而输入继电器、输出继电器则用的是内存映象值。

在一个扫描周期内，某个输入信号的状态不管外部实际情况是否己经变化，对整个用户程序是一致的，不会造成结果混乱5）输出结果将本次扫描过程解算得到的最新结果送到输出模块取代前一次扫描结算结果，也称为输出刷新解算用户逻辑时，每一步所得到的输出信号被存入输出映像寄存器而并未发送到输出模块，相当于输出信号被输出门阻隔，待全部解算完成后打开输出门一并输出，所用输出信号由输出状态表送到输出模块，其相应开关动作在依次完成上述五个步骤操作后PLC又开始进行下一次扫描如此不断的反复循环扫描，实现对全过程及设备的连续控制，直至接收到停止命令、停电、出现故障或载物PLC的工作过程如图2所示图2 PLC的工作过程图自诊断与外设通信输入现场状态解算用户逻辑输出结果1.4 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器可采用的编程语言大致可分为以下几种:梯形图(LAD)编程语言、功能块图(FBD)编程语言，指令语句编程语言和逻辑表达式编程语言1）梯形图(LAD)编程语言梯形图(LAD)是与电气控制电路图相呼应的图形语言它沿用了继电器、触电、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令梯形图格式中的继电器不是物理继电器，而是软继电器。

软继电器各触电均为存储器中的一位，，表示软继相应位为“１”状态，表示软继电器线圈得电，它的常开触点闭合或常闭触点断开；表示软继相应位为“０”状态，表示软继电器线圈得电，他的常开触点断开或常闭触点闭合；（2）功能块图(FBD)功能块图，是图形化的高级编程语言，通过软连接的方法把所需的功能块图连接起来，用于实现系统的控制功能块图的表示格式有利于程序流的跟踪功能块图与梯形图可以互相转换3）语句表(STL)语句表是用助记符来表达PLC的各种控制功能的，它类似于计算机的汇编语言，但。