皮带运输机PCL控制.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除摘要 21.引言 22. 皮带运输机的结构及工作原理 32.1 皮带运输机的结构 32.2 皮带运输机的工作原理 43. 皮带运输机的控制要求 44．PLC 选型及输入/ 输出接线 54.1 PLC的选型 54.1.1中央处理单元 64.1.2存储器 74.1.3输入输出接口电路 74.1.4电源单元 84.2 PLC 输入/ 输出端子接线图 85．程序设计及控制原理 95.1 程序设计 95.2.1 起动控制 115.2.2 停车控制 125.2.3 急停控制 125.2.4 长期过载保护控制 12参考文献 13摘要 本次设计的主要内容是对皮带运输机传统的继电器控制，设计成PLC 的自动和循环控制，并进行模拟试验和安装调试通过本次的设计，掌握典型电气控制电路的分析和设计能力、可编程控制器的工作原理及结构特点、基本逻辑指令的应用、步进顺控指令编程方法及应用，坚持理论联系实际，坚持与机械制造生产情况相符合，将自动化控制技术完美的融合到工业生产中，使设计尽可能做到技术先进、经济合理、生产可行、操作方便、安全可靠，对于提高劳动生产率具有一定的现实意义。

关键词 皮带运输机 PLC 控制系统 设计1.引言皮带运输机，是运用皮带的无极运动运输物料的机械早在几千年以前，我们的祖先就运用吊绳运送货物，在不断的改革中，皮带运输机产生了，方便了货物的运输可是皮带运输机运行时皮带跑偏是最常见的故障，在生产中带来了诸多不便一百多年前，人们将自动化控制技术引入了工业领域，随着工业的迅猛发展自动化控制技术更加日新月异伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了自动化控制技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为核心的工业控制装置它将传统的继电接触器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用PLC的生产厂家和产品型号很多，但是基本原理相同，特别是梯形图（LD）和顺序功能图（SFC）程序设计方法，对所有的PLC 都是一样的它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

它克服了使用继电器、接触器控制系统中因机械触点多、接线复杂、故障率高、维修复杂、功耗高、灵活性差的缺点，充分利用了微处理器，在不改变系统硬件接线的情况下，通过改变程序的设置，即可改变被控对象的运行方式的优点特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；安装调试与检测也很方便用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践PLC 的这些优点不但大大提高了控制系统的灵活性，特别对那些需要经常改变生产工艺的自动流水线有着重大的意义，使它的运行更加安全、方便、准确，快捷现代工业生产中，有许多场合需要皮带运输机，建材、化工、冶金、矿山、纺织、印染、造纸、机械等工业领域，是不可缺少的运输工具，用于运送生产原料和产品例如：码头物料搬运系统，自从实现机械化后，节约了大量的人力和物力，提高了劳动生产率但如果不能实现完全的自动化，操作维护还将会很困难因为码头场地大，设备多，粉尘大，长期的使用运行，具有故障率高，各种元器件老化，维护和检修困难等缺点，情况严重的会影响生产的正常进行。

本文就码头货船装料用的皮带运输机系统运用PLC控制的程序和实验情况予以介绍它比常规的继电器控制系统硬件结构大为简化，同时由于采用的是“软接线”的控制程序，系统的可靠性和灵活性都大为提高在科技发达的今天，采用先进的生产设备和生产方式才能提高效率，降低成本，适应社会发展的需要2. 皮带运输机的结构及工作原理2.1 皮带运输机的结构皮带运输机是一种连续运输机械，也是一种通用机械即可以运送散装物料，也可以运送成件物品皮带运输机由输送带（皮带）、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成在建材、化工、食品、机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛使用皮带运输机运送原料或物品 本设计如图1是某原料皮带运输机的示意图，原料从料斗经过四台皮带运输机送出从料斗向皮带1供料由电磁阀YV控制皮带1、2、3、4分别由电动机M1、M2 、M3、 M4驱动 图1 皮带运输机系统 2.2 皮带运输机的工作原理皮带机是由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品采用多条皮带运输机是因为输送路程远，路径变化大，难以采用直线传送的单皮带输送机系统。

故采用多条皮带输送机系统，方便系统的灵活组合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、液力耦合器、制动器或逆止器等组成耦合器的作用是改善皮带运输及的启动性能，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及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、堵料检测及皮带秤3. 皮带运输机的控制要求控制方式通常有行程控制、时间控制和其他物理量（压力、流量、电流、速度等）控制行程控制方式是利用机械设备运动部件上的碰块或感应头，触发在固定位置安装的行程开关或无触头行程开关，以此发出行程信号来实现位置控制凡是要求进行位置控制的执行机构都应采用行程控制方式时间控制方式是利用时间继电器或PLC的定时器，使控制系统按工艺要求的不同时段进行程序步切换，实现生产过程的自动控制因此，机械设备的工作程序如果要求要求延续一般时间后才切换的则应采用时间控制方式对于要求实现位置控制的执行机构，如果其行程很短，无法安装行程开关在运动速度比较稳定的情况下，根据运动速度与时间的乘积等于行程的原理，也可以采用时间控制方式来实现位置控制。

本系统使用的四台皮带传输机分别由电动机M1～M4 传动, M1 传动的皮带运输机位于物料传送方向的起始段, 向前依次为M2 、M3 和M4 传动的皮带运输机1) 起动控制要求为了避免在上级皮带上造成物料堆积, 起动时要求四台电动机按M4 →M3 →M2 →M1 的次序, 间隔10s 顺序起动2) 停车控制要求为了不使皮带上残留物料, 停车时要求四台电动机按M1 →M2 →M3 →M4 的次序间隔10s 顺序停车3) 紧急停车控制要求系统正常运行时, 如遇到紧急情况需要停车, 四台电动机应无条件地同时停车4) 长期过载保护控制要求某台皮带运输机长期过载时, 该皮带运输机及为其提供物料的皮带运输机应立即停车, 间隔10s 后, 其他皮带运输机才依次停车4．PLC 选型及输入/ 输出接线4.1 PLC的选型PLC主要是由中央处理单元（CPU）、存储器(RAM、ROM)、输入输出部件（I/O）、电源和编程器几大部分组成其结构框图2如下： 地址总线 控制总线 输出接 口输入输出数据存储存储器中央处理单元输入接口开关或传感器 照明继电器接点 电磁装置电动机行程开关 其他装置模拟量输入电源单元编程单元 数据总线 地址总线 数据总线图2 PLC结构框图4.1.1中央处理单元 CPU是PLC的核心部件。

从图中可以看出，它控制所有其它部件的操作与通用微机CPU一样，它在PLC 控制系统中的作用类似于人体的中枢神经CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接CPU主要完成以下功能：① 从存储器中读取指令CPU从地址总线上给出存储地址，从控制总线上给出读命令，从数据总线上得到读出的指令，并放到CPU内的指令寄存器中去② 执行指令对存入在指令寄存器中的指令操作码进行逻辑运算和算术运算，将结果输出等③ 取下一条指令在CPU 的控制下，程序的指令可以按顺序执行，也可以进行分支或转移④ 处理中断CPU除了能按顺序执行程序外，还能接受输入输出接口发来的中断请示，并进行中断处理，中断处理完后，再返回原址，继续顺序执行4.1.2存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息存储器一般由存储体、地址译码器、读、写控制器和数据寄存器组成在PLC中使用两种类型的存储器ROM和RAM在只读存储器ROM中，一般存放着由制造厂写入的系统程序它包括检查程序、键盘输入处理程序、翻译程序、监控程序等内容。

系统程序一经被写入，它将永远驻留（PLC去电后，ROM中的内容不变）RAM是可读可写存储器它一般存入用户程序、逻辑变量及供内涵程序使用的工作单元RAM作为可读写存储器，读出时，RAM中的内容不被破坏；写入时，原来的信息就会被新写入的信息所覆而消除为了防止去电后RAM中的内容丢失，PLC使用了对RAM的电池供电电路4.1.3输入输出接口电路 PLC的输入输出接口电路时系统的眼、耳、手、脚，是联系系统外部现场和CPU的桥梁输入接口电路接收从按钮开关、选择开关、行程开关等来的开关量输入信号和由继电器、热电偶、测速发电机等连续变化的模拟量输入信号，然后送入PLC输入接口电路一般由光电耦合电路和微电脑的输入接口电路组成PLC通过输出接口电路控制现场的执行部件，如接触器、继电器、电磁阀、晶闸管电路组成在PLC内部，由于CPU本身工作电压比较低(一般5V左右)，而输入输出信号电压一般比较高（如直流24V和交流220V），所以CPU不能直接与外部输入输出装置连接，而由输入输出接口电路转接这样，输入输出接口电路除了传递信号外，还有电平转换和噪声隔离的作用4.1.4电源单元 PLC一般使用220V交流电源。

电源单元的作用就是把外部电源转换成内部工作电压，有些PLC则可以为输入电路和少量的外部电平检测装置（如接近开关）提供24V直流电源备用电池（一般为锂电池）用于掉电情况下保存程序存储器和内部保持标志，有计时器和计数器并带电池故障指示灯按照控制要求, 皮带运输机的起动、停车和急停车各需要一个按钮作为控制输入信号，四台电动机的长期过载保护各需要一套热继电器, 每套热继电器的一对动断触点作为一台电动机的长期过载保护输入。