資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。計(jì)控學(xué)院CollegeofcomputerandcontrolengineeringQiqiharuniversity電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:PLC傳送帶控制系統(tǒng)系別電氣工程系專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師提交日期成績(jī)摘要傳送帶是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)的傳輸設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化的改造無(wú)疑將提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和安全性而且將大大的節(jié)約人力資源。因其意義重大,對(duì)傳送帶的改造是多方面的而本文將主要介紹的是:基于PLC的傳送帶多速度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括PLC、變頻器、異步電動(dòng)機(jī)的外部電路的設(shè)計(jì)與安裝;軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)最終能夠經(jīng)過(guò)PLC與變頻器實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)能對(duì)物品進(jìn)行運(yùn)送,速度可根據(jù)兩物品之間的距離自動(dòng)變換防止傳送物品之間發(fā)生碰撞;(2)能夠?qū)崿F(xiàn)故障報(bào)警、狀態(tài)指示、傳送帶帶負(fù)載軟啟動(dòng)等;(3)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)切換,方便維護(hù)。該系統(tǒng)主要運(yùn)用了PLC、傳感器、繼電器、變頻器等器件,利用PLC良好的自動(dòng)控制性能,實(shí)現(xiàn)流水線傳送帶傳送過(guò)程的無(wú)人控制。本文將主要對(duì)PLC、變頻器以及PLC對(duì)變頻器的控制部分進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞:PLC;傳送帶;變頻器;無(wú)人控制目錄摘要..………………………...I1設(shè)計(jì)目的及意義 12設(shè)計(jì)內(nèi)容 12.1傳送機(jī)的簡(jiǎn)介 12.2可編程邏輯控制器(PLC) 12.3變頻器 13功能需求分析 13.1系統(tǒng)功能 13.2方案設(shè)計(jì) 24具體設(shè)計(jì) 34.1PLC選型 34.2電動(dòng)機(jī)的選擇 34.3變頻器的選擇 34.4傳感器 34.5系統(tǒng)梯形圖程序 3結(jié)論 9參考文獻(xiàn) 101設(shè)計(jì)目的及意義傳統(tǒng)的傳送帶系統(tǒng)往往只能工作在某一固定的速度上,這種設(shè)計(jì)有著其它系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。那就是系統(tǒng)及其簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便易于掌握使用且用途廣泛。其缺點(diǎn)也同樣明顯,當(dāng)傳送帶上傳送物品為易碎品或某些危險(xiǎn)品時(shí),若出口處有傳送物品積壓如果操作不當(dāng)必然會(huì)造成損失甚至發(fā)生危險(xiǎn)。傳統(tǒng)傳送帶雖然能夠加入自動(dòng)停止功能,但重復(fù)的啟停勢(shì)必對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不良影響而且會(huì)影響物品傳輸時(shí)的穩(wěn)定性?；趯?duì)單一速度傳送帶存在以上問(wèn)題,一種多速度控制系統(tǒng)的概念被提出。本文即闡述了基于PLC的傳送帶多速度控制系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方案。2設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1傳送機(jī)的簡(jiǎn)介17世紀(jì)中葉,美國(guó)人開始應(yīng)用一種架空的索道來(lái)傳送散狀的物料,所謂的傳送帶自此誕生;進(jìn)入19世紀(jì)中后期,經(jīng)過(guò)了近兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年,在英國(guó)出現(xiàn)了皮帶式傳送帶的輸送機(jī);1887年,在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋式的輸送機(jī);20世紀(jì)后,19,在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī);19,在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。至此現(xiàn)代意義的傳送帶基本成型而且在此后傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、化工、電機(jī)、電子和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響,不斷完善,逐步由完成車間內(nèi)部的傳送,發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)。時(shí)至今日傳送帶已然成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的重要組成部分?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,因傳送帶應(yīng)用之廣泛、工作之可靠相信在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)其地位無(wú)可動(dòng)搖。2.2可編程邏輯控制器(PLC)PLC即可編程控制器,它是微機(jī)技術(shù)與繼電接觸器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物,即采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,融合了繼電接觸器控制的概念構(gòu)成一種新型電控器,它專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì),它采用可編程的存儲(chǔ)器,用來(lái)存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并采用數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。PLC具有各種優(yōu)良的特點(diǎn):通用性強(qiáng);接線簡(jiǎn)單;編程容易;抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高;容量大、體積小、重量輕、功耗少、成本低、維修方便。2.3變頻器變頻器可理解為能改變施加于交流電動(dòng)機(jī)出線端上的電源頻率值和電壓值的調(diào)速設(shè)備。它由電力電子器件、電子器件、微處理器(CPU)等組成。它可分為交-交和交-直-交兩種。交-交變頻器可將工頻交流電直接變換成電壓、頻率可調(diào)的交流電。因此交-交變頻器又被叫做直接式變頻器。交-直-交變頻器則是先把工頻交流電經(jīng)過(guò)整流器變成直流電,然后再把直流電變換成頻率和電壓均可控的交流電,又可稱之為間接變頻器。在變頻調(diào)速時(shí),往往需要同時(shí)對(duì)逆變器的輸出電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié),用以保障電動(dòng)機(jī)主磁通維持恒定。3功能需求分析3.1系統(tǒng)功能首先本系統(tǒng)必須能夠進(jìn)行正常的傳送工作,如正運(yùn)行、反向運(yùn)行、啟動(dòng)與停止。與此同時(shí)為改進(jìn)傳統(tǒng)傳送帶的不足系統(tǒng)要具有多速度切換功能。即系統(tǒng)運(yùn)行中檢測(cè)前方出口處是否有物品積壓情況,如果沒(méi)有則系統(tǒng)保持正常速度運(yùn)行。如果前方出現(xiàn)積壓情況,則系統(tǒng)開始測(cè)量距離出口最近的物品與出口的距離。系統(tǒng)為防止物品間的碰撞會(huì)根據(jù)距離出口最近的物品與出口的距離進(jìn)行減速或停止直到物品積壓情況解除。為保護(hù)電動(dòng)機(jī),傳送帶一般禁止帶負(fù)載啟動(dòng),因此設(shè)計(jì)時(shí)要加入軟啟動(dòng)功能。為防止系統(tǒng)工作中發(fā)生危險(xiǎn),整個(gè)系統(tǒng)要對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行指示同時(shí)對(duì)變頻器的故障進(jìn)行報(bào)警并緊急停止工作。為保證系統(tǒng)在檢修維護(hù)是仍能夠維持工作,因此系統(tǒng)須具備手動(dòng)工作與自動(dòng)工作狀態(tài)相互切換的功能。3.2方案設(shè)計(jì)為完成上述功能,本設(shè)計(jì)將使用PLC為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分。以上幾乎所有功能都由PLC進(jìn)行控制。利用PLC的開關(guān)量輸入對(duì)系統(tǒng)開關(guān)、工作狀態(tài)選擇、傳送帶是否有積壓進(jìn)行控制、選擇或反饋。另外經(jīng)過(guò)PLC的數(shù)字輸出量對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行指示,最主要的是對(duì)變頻器進(jìn)行控制。變頻器經(jīng)過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的頻率的調(diào)節(jié)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。因?yàn)樾枰謩?dòng),因此需要兩個(gè)變頻器一個(gè)主變頻器負(fù)責(zé)平時(shí)的自動(dòng)調(diào)速,該變頻器全部功能都由數(shù)字控制。另一個(gè)變頻器變速部分為模擬量控制,另正反轉(zhuǎn)部分為開關(guān)量控制,負(fù)則檢修時(shí)的手動(dòng)控制,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作流程如圖2-1所示。圖2-1功能框圖4具體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)接工頻電源主要分為PLC、變頻器和電動(dòng)機(jī)三大部分。系統(tǒng)最終能夠經(jīng)過(guò)PLC與變頻器實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)能對(duì)物品進(jìn)行運(yùn)送,速度可根據(jù)兩物品之間的距離自動(dòng)變換防止傳送物品之間發(fā)生碰撞;(2)能夠?qū)崿F(xiàn)故障報(bào)警、狀態(tài)指示、傳送帶帶負(fù)載軟啟動(dòng)等;(3)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)切換,方便維護(hù)。該系統(tǒng)主要運(yùn)用了西門子PLC、傳感器、繼電器、變頻器等器件,利用PLC良好的自動(dòng)控制性能,實(shí)現(xiàn)流水線傳送帶傳送過(guò)程的無(wú)人控制。4.1PLC選型系統(tǒng)PLC總共有開關(guān)量輸入7個(gè)、開關(guān)量輸出10個(gè);模擬量輸入1個(gè)。參照實(shí)際應(yīng)用的輸入輸出端口數(shù)量和PLC產(chǎn)品目錄,選用主機(jī)為8入/6繼電器輸出的CPU222一臺(tái),加上一臺(tái)擴(kuò)展模塊EM222(8點(diǎn)繼電器輸出),在擴(kuò)展一個(gè)模擬量模塊EM235(4AI/1AO)。4.2電動(dòng)機(jī)的選擇考慮到系統(tǒng)的通用性問(wèn)題,本系統(tǒng)并不注重電動(dòng)機(jī)的選擇。具體的應(yīng)用不同,電動(dòng)機(jī)可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。為方便下文的論述,本系統(tǒng)采用西門子1LG0106-2AA20電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的容量為3KW、額定電壓220/380V,電源頻率50H,允許電壓偏差±5％。4.3變頻器的選擇在變頻器的選擇時(shí),應(yīng)該充分考慮到所使用的場(chǎng)合的使用工況條件的最惡劣情況,留有充分的設(shè)計(jì)裕度和必要的保護(hù)措施。在選型時(shí)應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合的考慮,以選擇相應(yīng)的變頻器規(guī)格。若選型不當(dāng)造成容量偏小,對(duì)變頻器的效率和正常運(yùn)行影響極大。4.4傳感器限位開關(guān)又可成為稱行程開關(guān),它能夠安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門框等,簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體(如行車、門等,簡(jiǎn)稱動(dòng)物)上。當(dāng)動(dòng)物接近或接觸靜物時(shí),開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合的觸點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的觸閉合。由開關(guān)觸點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)シ答佇畔ⅰ?.5系統(tǒng)梯形圖程序?yàn)槊鞔_PLC各個(gè)接口的功能同時(shí)方便編程下文中給出PLC的I/O分配。輸入接口輸出接口I0.0自動(dòng)控制Q0.0KM0I0.1手動(dòng)控制Q0.1運(yùn)行燈I0.2故障監(jiān)控Q0.2故障燈I0.3反轉(zhuǎn)Q0.3KM1I0.4啟動(dòng)Q0.4待機(jī)速度I0.5壓力傳感器Q0.5減一檔I0.6正轉(zhuǎn)Q1.0減二檔I0.7暫停Q1.1正速Q(mào)1.2停車Q1.3反轉(zhuǎn)明確了PLC輸入輸出分配后便能夠據(jù)此編輯程序。如圖4-1所示,I0.2為常閉觸點(diǎn)平時(shí)為閉合狀態(tài),開關(guān)SA選擇手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)I0.1閉合,與此同時(shí)自動(dòng)控制狀態(tài)斷開線圈Q0.3、Q0.1得電,運(yùn)行燈亮起而且線圈KM1得電,開關(guān)Q0.3閉合,此時(shí)手動(dòng)控制狀態(tài)同路自鎖直到開關(guān)SA選擇自動(dòng)控制狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)SA選擇自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí),觸點(diǎn)I0.0閉合,此時(shí)手動(dòng)控制通路由于有I0.0常閉觸點(diǎn)而斷開。此時(shí)Q0.0實(shí)現(xiàn)自鎖同時(shí)開始調(diào)用子程序SBR-0。當(dāng)變頻器傳送回故障信號(hào)時(shí),即I0.2閉合,此時(shí)PLC控制Q0.2輸出,故障提示燈亮。圖4-1梯形圖主程序圖圖4-2梯形圖子程序1AIW0是模擬量輸入輸出模塊EM235將采集的模擬量變換成數(shù)字量后的值。其范圍在0～3之間。因?yàn)闇y(cè)距傳感的反饋信號(hào)為4～20mA因此本程序中AIW0的值在6400～3200之間。本文不對(duì)傳送帶上距離進(jìn)行細(xì)致論述,因此設(shè)當(dāng)AIW0的值大于等于25000時(shí)即相當(dāng)于傳送帶上無(wú)負(fù)載。另設(shè)AIW0值為19200、12800、6500分別為第一安全距離、第二安全距離、第三安全距離。如圖4-2所示,此時(shí)按下啟動(dòng)鍵I0.4。當(dāng)AIW0的值大于3時(shí)開關(guān)閉合,內(nèi)部繼電器M0.0得電,斷開常閉觸點(diǎn)M0.0。系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)低速運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)按下停止按鈕I1.1接通,系統(tǒng)暫停。圖4-3梯形圖子程序2如圖4-3所示,當(dāng)AWI0值不再大于等于3時(shí)說(shuō)明傳送帶上有負(fù)載。此時(shí),繼電器M0.0失電系統(tǒng)軟啟動(dòng)。T33路接通后,定時(shí)器T33開始計(jì)時(shí)。在計(jì)時(shí)結(jié)束之前電動(dòng)機(jī)以待機(jī)速度運(yùn)行。T33計(jì)時(shí)結(jié)束同時(shí)T34開始計(jì)時(shí)此時(shí)變頻器輸出頻率為10Hz。T34計(jì)時(shí)結(jié)束同時(shí)T35開始計(jì)時(shí),此時(shí)變頻器輸出頻率為25Hz。圖4-4梯形圖子程序3如圖4-4所示,T35計(jì)時(shí)結(jié)束同時(shí)T36開始計(jì)時(shí)此后變頻器輸出為50Hz。當(dāng)壓力開關(guān)閉合時(shí)系統(tǒng)會(huì)開始計(jì)算物位,常閉觸點(diǎn)Q0.5、Q1.2、Q1.0實(shí)際是與下圖中的各種狀態(tài)互鎖。即Q0.5、Q1.2、Q1.0中有任意一中輸出Q1.1都不可能輸出。圖4-5梯形圖子程序4如圖4-5,I0.5為一壓力開關(guān),即有物品在前方積壓時(shí)I0.5閉合。前文已經(jīng)介紹AIW0值為19200、12800、6500分別為第一安全距離、第二安全距離、第三安全距離。當(dāng)I0.5閉合且AIW0值小于等于19200時(shí),說(shuō)明物品已進(jìn)入第一安全距離,此時(shí)Q0.5輸出。同樣當(dāng)AIW0值小于等于12800時(shí)Q1.0輸出。當(dāng)AWI0值小于等于6500時(shí)Q1.2輸出。若AIW0值大于19200時(shí)傳送帶依然維持正常速度運(yùn)行。圖4-6梯形圖子程序5如圖4-6,當(dāng)按下反向運(yùn)行開關(guān)I0.3則Q1.3輸出且自鎖。按下I0.6正轉(zhuǎn)按鈕后,通路斷開系統(tǒng)恢復(fù)正轉(zhuǎn)。圖4-7梯形圖子程序6如圖4-7所示,當(dāng)系統(tǒng)選擇手動(dòng)或出現(xiàn)故