基于PLC的传送带控制新版系统标准设计.doc

无锡城市职业技术学院

毕 业 设 计 报 告

汉字题目 基于PLC传送带控制系统设计

英文题目 Design of control system of the
conveyor belt based on PLC

姓 名 徐蒙蒙
所在系部 电子信息工程系
所学专业 电气自动化
班级名称 电气自动化1203
学 号 41215302
指导老师 李晓娓
日 期 年11月30 日

目 录

摘要 I
Abstrat II
一、引言 1
二、传送带概述 1
（一）传送带系统概述 1
（二）传送带控制要求 2
三、传送带控制各系统特点 2
（一）继电器-接触器控制特点 2
（二）单片机控制特点 3
（三）PLC控制特点 3
四、基于PLC控制硬件设计 4
（一）PLC选型 4
（二）I/O分配 5
（三）PLC外部接线图 7
五、 基于PLC控制软件设计 8
（一）程序控制步骤图 8
（二）主电路设计 9
（三）梯形图 9
（四）仿真 14
六、结束语 19
参考文件 20
谢辞 21
附录 22

摘要

摘要：自工业化大生产以来，伴随经济飞速发展，企业竞争越来越猛烈，各国工程师和企业主全部在努力寻求怎样提升生产率，怎样降低成本方法，而这一切也全部是为了使效益最大化。为了提升效率，降低成本，传送带得到了广泛应用。传送带利用不仅节省了劳动成本，提升了生产效率，而且降低了生产成本，在工业生产中发挥了巨大作用。未来，传送带设备将向着大型化发展，扩大使用范围，物料自动分拣，降低能量消耗，降低污染等方向发展。本设计结合传送带实际模型，针对PLC本身含有功效特点，成功实现对传送带系统控制，达成了预期控制效果。
传送带设备不停改善，不停发展，为自动化技术高速发展今天，做出了不可磨灭贡献。
可编程控制器（PLC）是以计算机技术为关键通用自动控制装置，在各行各业中得到了广泛应用。有着160年历史西门子企业，同时作为自动化领域技术、标准和市场领先者，以最优异技术和产品，向用户提供含有优异、可靠处理方案。可编程控制器和以往那些基于文本高级编程语言不一样，它采取是一个全新梯形图和助记符编程方法，即用形象图行符号和连线来替换一行一行文本，这种编程序方法使用起来比较简单方便，尤其是对继电器控制电路有所了解技术人员来说，就更轻易使用梯形图语言。可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造计算机。它含有丰富输入/输出接口，而且含有较强驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需依据实际需要进行选择配置，其软件需依据控制要求进行设计编制。
关键词：PLC；传送带
Abstrat

Abstract: since the industrial production since, with the rapid development of economy, enterprises increasingly fierce competition, countries engineers andbusiness owners are looking for ways to improve productivity, how to reduce the cost of the method, and that everything is in order to maximize the benefits. In order to improve the efficiency, reduce the cost, the conveyor belt is widely used.The use of belt not only saves the labor cost, improve production efficiency, andreduces the production cost, has played a huge role in industrial production. The future, conveyor equipment will be large-scale development, expand the scope of use, automatic material sorting, reduce energy consumption, reduce pollutionand development direction. The design of the actual model of the conveyor belt,function according to the characteristics of the PLC itself has, to achieve control of the conveyor belt system successfully, achieved the expected control effect.
Continuous improvement, conveyor equipment development, for the rapid development of automation technology, has made the indelible contribution.
Programmable logic controller (PLC) is the general automatic control device tothe computer technology as the core, has been widely applied in all walks of life.A 160 year history of the SIEMENS company, at the same time, as a leader inautomation technology, standard and market, with the most advanced technologyand products, provide advanced and reliable solution to the user. Programmablecontroller and those past text high-level programming languages based on different, it uses a new ladder diagram and mnemonic programming mode, textwith graph for symbols and line image instead of a line of the program, this method is simple and convenient to use, especially the technical staffunderstanding of the relay control circuit, it is easier to use the ladder language.The programmable controller is a computer, it is designed for industrial environment applications and the design and manufacture of computer. It has a wealth of input / output interface, and has a strong drive capability. But the programmable controller products are not for a specific industrial applications, in practical application, its hardware configuration was selected according to the actual need, the need for software design prepared according to the control requirements.
Keywords: PLC；conveyor belts
基于PLC传送带控制系统设计
一、引言
传送带是生活中最常见一个运输方法。经过传送带能够将物体从一个地方传送到另一个地方。在使用过程中极为方便，能够大大降低在生产过程中人力资源，从而得以降低企业生产成本。除了工业生产，传送带在生活中利用有很多，比如商场自动扶梯，机场自感人行道。另外，码头上自动卸货传送带，工厂生产流水线，农业机械中联合收割机等全部有使用。另外，它控制形式也多个多样，它能够由单片机、PLC和计算机来控制，因为PLC为主组成控制系统含有可靠性高、控制功效强大、性价比高等优点，是现在工业自动控制首选控制装置。
未来传送带设备将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、降低污染等方面发展。是生活和生产中必不可缺设备。本文关键是对四节传送带控制系统，该设备适适用于流水线生产等，也能够把生产出货物进行传送到特定地方。采取PLC集中控制方法，利用PLC简单可视化程序，自动控制控制方法对PLC进行控制。
二、传送带概述
（一）传送带系统概述
17世纪中，美国开始应用架空索道传送散状物料；19世纪中叶，多种现代结构传送带输送机相继出现。 1868年，在英国出现了皮带式传送带输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；19，在瑞士出现了钢带式输送机；19，在英国和德国出现了惯性输送机。以后，传送带输送机 受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步影响，不停完善，逐步由完成车间内部传送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺乏组成部分。
未来传送带设备将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、降低污染等方面发展。
大型化包含大输送能力、大单机长度和大输送倾角等多个方面。水力输送装置长度已达440公里以上带式输送机单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联络甲乙两地“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料更完善输送机结构。
扩大输送机使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质环境中工作，和能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料传送带设备。
（二）传送带控制要求
用PLC控制四级皮带运输机传送系统，各级皮带分别由一台电动机带动，控制要求以下： 1.开启时先起动最终一级皮带运输机，经过10秒延时，再依次起动其它皮带各级延时均为10秒，待第一级开启5秒后货物开始装填。 2.停止时，货物应先停止装填，待料运输完成后5秒后第一级皮带运输机停止再依次停止其它级，各级延时均为10秒。 3.当某级皮带机发生故障时，该皮带机及其前面皮带机立即停止且停止装填货物，而该皮带机以后皮带机待运完后才停止。4.单动和循环控制连锁：单动和循环控制连锁，任何一个单动按钮“ON”，循环控制不能建立，反之，假如循环控制已建立，单动按钮动作对循环操作没有任何影响。 5.设有紧停按钮 不管循环控制还是单动控制，集中控制紧停按钮均起作用。以下图所表示，控制要求以下：

图1：皮带传输机系统示意图

三、传送带控制各系统特点
（一）继电器-接触器控制特点
继电器-接触器是以电磁开关为主体低压电器，其组成系统是用导线以一定规律将它们链接起来，实现不一样控制功效。
继电器只能控制简单开关量设备，接触器关键控制大功率设备，如点机，加热管等。和PLC相比较，继电器-接触器控制在组成部件，触电数量，实时控制方法和工作方法上不一样。
（二）单片机控制特点
单片机是一个集成电路芯片，是采取超大规模集成电路技术把含有数据处理能力中央处理器CPU、随机存放器RAM、只读存放器ROM、多个I/O口和中止系统、定时器/计数器等功效（可能还包含显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上组成一个小而完善微型计算机系统。
对于量大配套项目，采取单片机系统含有成本低、效益高优点，但这要有相当研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。但对单项工程或反复数极少项目，采取PLC方案是明智、快捷路径，成功率高，可靠性好，但成本较高。
（三）PLC控制特点
1．可靠性高，抗干扰能力强
　高可靠性是电气控制设备关键性能。PLC因为采取现代大规模集成电路技术，采取严格生产工艺制造，内部电路采取了优异抗干扰技术，含有很高可靠性。从PLC机外电路来说，使用PLC组成控制系统，和相同规模继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已降低到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。另外，PLC带有硬件故障自我检测功效，出现故障时可立即发出警报信息。
2．配套齐全，功效完善，适用性强
　PLC发展到今天，已经形成了大、中、小多种规模系列化产品。能够用于多种规模工业控制场所。除了逻辑处理功效以外，现代PLC大多含有完善数据运算能力，可用于多种数字控制领域。多年来PLC功效单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等多种工业控制中。加上PLC通信能力增强及人机界面技术发展，使用PLC组成多种控制系统变得很轻易。
3．易学易用
　PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业工控设备。它接口轻易，编程语言易于为工程技术人员接收。梯形图语言图形符号和表示方法和继电器电路图相当靠近，只用PLC少许开关量逻辑控制指令就能够方便地实现继电器电路功效。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4．系统设计简单，维护方便
　PLC用存放逻辑替换接线逻辑，大大降低了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护也变得轻易起来。更关键是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量生产场所。
5．体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。因为体积小很轻易装入机械内部，是实现机电一体化理想控制设备。
四、基于PLC控制硬件设计
（一）PLC选型
首先搞清楚控制系统I/O总点数，依据系统设计所需点数，再根据实际所需总点数15～20％留出备用量（为系统改造等留有余地）后确定一共所需PLC点数。其次，若 PLC 控制系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功效，就是要求 PLC 应该含有连接其它 PLC、上位计算机及CRT等接口。最终，在相同功效和相同I/O点数情况下，整体式比模块式价格更低。不过模块式含有功效扩展更灵活，维修更方便（换模块），更轻易判定故障等优点，要按实际需要选择PLC结构形式。
在机型选择上，对比三菱、欧姆龙和西门子系列PLC，西门子系列PLC含有以下特点。
西门子SIAMTIC模块化控制器有着很大优势，它能够即买即用，长久兼容性和可用性，能够在恶劣环境下工作，模块还能够扩展和升级。西门子产品十分抗震动，经过集中式和分布式I/O控制。
S7-200它适适用于一系列机械设备制造或用作独立处理方案，微型自动化系统组成部分，STEP 7 Micro/WIN 工程组态软件应用于它，S7-200系列在集散自动化系统中充足发挥其强大功效，使用范围可覆盖从替换继电器简单控制到更复杂自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖全部和自动检测，自动化控制相关工业及民用领域，包含多种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
S7-200系列强大功效使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功效。所以，S7-200系列含有极高性价格比。
最终经过结合个方面综合考虑，我们选择西门子系列S7-200系列PLC，同时结合了输入、输出量个数，S7200系列CPU模块CPU224有14输入，10输出，而且符合使用要求而且还有剩下，这么确保不会影响控制程序设计，所以最终本试验选择S7-200系列CPU224作为本设计CPU模块。
（二）I/O分配

表1：I/O分配表

（三）PLC外部接线图

图2：PLC外部接线图

五、基于PLC控制软件设计
（一）程序控制步骤图

开始

开启

单次控制开启
循环控制按钮

四级开启按钮
三级开启按钮
二级开启按钮

一级开启按钮
四级开启

四级开启
三级开启
一级开启
二级开启
延时10S

结束
结束
结束
结束
三级开启

延时10S

二级开启

延时10S

一级开启

延时5S

图3：程序步骤图
（二）主电路设计
此次设计中传输机设置有四级皮带传送，故需要四个电机来拖动，同时需要有部分短路、过载等保护。以下图所表示；

图4：主电路设计图

（三）梯形图
依据PLC外部接线图及任务要求能够经过V4.0 STEP 7 MicroWIN软件画出梯形，图所表示；

（四）仿真

图5：通信界面
:
图6：点击设置PG/PC接口

图7：点击属性

图8：下载

:

图9：循环模式下，四级开启

图10：单次运行模式下，一级开启

六、结束语
本文关键叙述PLC在生产线传送带控制系统程序设计，文中具体介绍了系统软硬件设计和系统设计方案，其中关键完成对软件设计。
现在，伴随大规模和超大规模集成电路等微电子技术发展，PLC已由最初一位机发展到现在以16位和32位微处理器组成微机化PC，而且实现了多处理器多通道处理。现在，PLC技术已很成熟，不仅控制功效增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提升，编程和故障检测更为灵活方便，而且伴随远程I/O和通信网络、数据处理和图象显示发展，使PLC向用于连续生产过程控制方向发展，成为实现工业生产自动化一大支柱。

参考文件
[1]廖常初，《PLC编程及应用》，北京机械工业出版社，
[2]尹宏业，《PLC可编程控制器教程》，航空工业出版社，1997 [3]王兆义，《可编程序控制器教程》，北京机械工业出版社，
[4]陈金华，《可编程控制器应用技术》，北京电子工业出版社，1995

谢辞
毕业设计完成也意味着学校学习生涯结束，我要感谢我母校，感谢这三年辛勤培育，让我在三年里学到很多新知识让我更了解电气自动化行业。即使学校学习生涯结束了，但社会这个大课堂才刚刚开课，期望能在社会课堂中一样交出满意答卷。
这次毕业设计是在指导老师耐心严格指导下完成，让我愈加深刻了解专业知识。而且在设计中每个细节全部很重视，仔细检验。在此，要对我论文指导老师表示由衷感谢。
另外，我还要感谢在一起愉快度过大学生涯全部师生们，正是因为你们帮助和支持，我才能克服一个个困难和迷惑，直至本文顺利完成。

附录