皮带输送机控制器设计(可变速)

学号：课程设计题目皮带输送机控制器设计（可变速）学院物流工程学院专业物流工程班级姓名同组者指导教师2015年1月20日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：物流工程学院题目:皮带输送机控制器设计（可变速）初始条件：1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3002)编程环境：SIMATICManager/Step7V5.4或更高版本3)PLC的相关资料指导书要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1)基于西门子公司S7-300和SIMATICManager/Step7V5.4或更高版本的编程环境实现皮带输送机控制器设计（可变速）。2)根据控制要求分配PLCI/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。3)编写的程序需要输入PLC，调试通过。时间安排：十九周到二十周设计，二十周答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级课程设计题目：皮带输送机控制器设计（可变速）课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：1.选题合理、目的明确10分2.设计方案正确，具有可行性，创新性20分3.设计结果20分4.态度认真、学习刻苦、遵守纪律15分5.设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）10分6.答辩25分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：年月日摘要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。针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制，存在可靠性差、劳动强度大、生产效率低的问题，开发一种基于PLC的皮带运输机控制装置。本控制系统选用S7-300PLC和MM44O变频器作为控制器。在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部电路的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有速度可调功能。在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序。将硬件和软件有机结合，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。关键词：PLC控制技术；皮带输送机；变频调速-1-目录1前言....................................................................................................................11.1设计的目的和意义..................................................................................11.2皮带运输机的现状..................................................................................11.3交流调速的发展概况..............................................................................21.4方案的确定..............................................................................................22皮带运输机的PLC控制系统的组成..............................................................32.1基本原理..................................................................................................32.2概述..........................................................................................................32.3三相异步电动机的选择..........................................................................32.4变频器的选择..........................................................................................52.4.1工作原理和组成...........................................................................52.4.2变频器容量的选用.......................................................................72.5PLC控制器.............................................................................................93皮带运输机的PLC控制系统软件设计........................................................113.1控制系统软件的功能...........................................................................113.2控制系统的主要指标...........................................................................113.3PLC程序设计.......................................................................................113.3.1I/O分配表..................................................................................113.3.2PLC与MM440接线图.............................................................123.3.3梯形图........................................................................................123.3.4软件仿真.....................................................................................154课程设计总结...................................................................................................19参考文献..............................................................................................................20武汉理工大学《物流自动化系统的设计与应用》课程设计报告111前言1.1设计的目的和意义冶金、煤矿、化工、机械、钢铁、建材、食品等工业生产中，需要广泛使用皮带运输机，它为企业的生产承担了绝大多数散料运输任务。可编程控制器(PLC)是以微处理器技术为基础，综合计算机技术和自动化技术发展起来的一种新型工业控制器，广泛应用于工业生产的各个领域。由于PLC采用的控制系统或设备具有可靠性高,控制易于实现，系统设计灵括，能在实验室进行现场模拟调试，编程简单，安装方便，较好的抗干扰能力,被誉为当代工业生产自动化的支柱之一，正在得到越来越广泛的应用。利用PLC可以使皮带运输机的传动系统逐渐实现了全自动控制状态，并且使皮带运输机具有完善的控制特性及简易的操作、基本免维护的工作量，达到一种经济、安全、可靠且运行效率高的状况,其独特的易于使用性、可靠性和灵活性越来越受到广大工程技术人员的青睐。对于港口、厂区广泛使用的皮带运输机，应用PLC控制，可以使皮带机生产线的控制更加灵活、可靠。通过PLC进行控制提高了企业生产的效率，为工业生产的进行节省了大量的人力、物力、财力。1.2皮带运输机的现状电气传动技术以运动机械的驱动装置---电动机为控制对象，以微电子装置为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下完成电气传动自动控制系统，控制电动机的转矩和转速，将电能转换成机械能，实现工作机械的旋转运动或反复运动。因电机的种类的不同，我们可以将分为直流电动机传动和交流电动机传动。自19世纪80年代起至19世纪末，工业上传动用的电动机一直被直流电机垄断，到了19世纪末，出现了三相电源和结构简单且坚固耐用的交流鼠笼型电机以后，交流电机才在不调速的领域代替了直流电动机传动装置。对生产过程的监视和控制，在初级阶段是由人工进行的。工作人员凭自己的感官或借助于仪表等来监视生产过程，用头脑做出判断决策，并视情况进行必要的控制。在高级阶段，这种监视、判断决策和控制由机器承担，按照人们的意志自动完成，这是闭环自动控制。武汉理工大学《物流自动化系统的设计与应用》课程设计报告221.3交流调速的发展概况交流变频调速的优越性早在20年代就已被人们所认识，但受到器件的限制，未能推广。50年代初，中小型感应电动机多采用晶闸管调压调速;大中型绕线式感应电动机采用晶闸管静止型电气串级调速系统。70年代发展起来的变频调速，比上述两种调速方式效率更高，性能更好。交流调速系统大致经历过三个阶段:（1）异步电动机调压调速系统；（2）串级调速系统；（3）变频调速系统。80年代中期随着第三代电力半导体器件如:门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅双极晶体管IGBT的相继出现，交流变频调速技术得到了飞速发展。日、美、德、英等在结合现代微处理器控制技术、电力电子技术、电机传动技术的基础上，推出了一系列的变频器，且不断进行更新换代.这些高精度、多功能、智能化的变频器将调速效率提高到了前所未有的水平。1.4方案的确定随着工业水平的发展，人们对皮带运输机自动控制程度要求越来越高，一般的自动控制方案有继电器控制、单片机控制、PLC控制等。但是用复杂的继电器控制的，存在可靠性差、可塑性差、接线复杂、自动化程度低等一系列缺点，并且为了在日益激烈的竞争中提高市场竞争力，采用PLC的改造势在必行；有的也采用单片机作为控制单元，但是单片机开发周期较长，抗干扰性差，可靠性低、灵活性差，选用PLC作为控制单元是较为合适的方案。本文提出了利用变频器和PLC控制单元的伺服系统构成控制系统的见解与方法，给出了控制系统软、硬件结构的设计方案。我认为本系统采用PLC软件控制它具有以下优点：(1)抗干扰能力强、可靠性高；(2)模块化组合结构，使系统构成十分灵活；(3)编程语言简单易学，便于掌握能进行在线修改；(4)柔性好体积小，维护方便。武汉理工大学《物流自动化系统的设计与应用》课程设计报告332皮带运输机的PLC控制系统的组成2.1基本原理采用矿用防爆本质安全型交流变频器进行启动和调速控制，在皮带机运行过程中，通过安装在传送带上的转速传感器测定皮带运输机的转速，再反馈到PLC，经过程序运行处理后，再提供指令通断信号给变频器，调节电机工作的电源电压