双料斗皮带传输机控制

1电气控制与PLC课程设计课题：双料斗皮带传输机控制系别：电气与信息工程学院专业：自动化姓名：轩中哲翟重任学号：0924112（44）（50）指导教师：孙炳海董燕飞王整风任琦梅河南城建学院2014年6月13日2成绩评定·一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分课程设计成绩评定成绩：（五级制）指导教师签字年月日3目录1引言1.1设计目的...........................................11.2设计内容以及要实现的目标..........................12系统硬件设计2.1硬件分析...........................................12.2硬件型号及结构....................................22.3PLC控制系统硬件设计...............................93系统软件设计3.1故障程序流程图....................................113.2PLC控制梯形图....................................错误!未定义书签。3.3PLC控制指令语句表................................错误!未定义书签。3.4皮带输送机控制仿真解.............................错误!未定义书签。4系统的调试及结果分析4.1系统调试..........................................错误!未定义书签。4.2结果分析.........................................175课程设计心得参考文献.................................................错误!未定义书签。4附录1...................................................错误!未定义书签。附录2...................................................20第一章、引言1.1设计目的皮带输送机是在输送设备中是最常用的一种传输机构。该机种具有结构简单，经济方便，使用可靠，传输平稳，输送量大，效率高，低噪音等优点。其形式多样，适用范围广，特别适合一些散碎原料与不规则物品的输送。广泛应用于轻工，电子，食品，化工，木业，机械等行业。本次课程设计，目的是通过对相应课题的设计及仿真掌握PLC的实际应用和软件的使用方法。1.2设计内容以及要实现的目标（1）工作方式。根据配料比例的要求，KM2间断工作。启动后，KM2打开5s，关闭5s，间断工作。KM1、KM2、KM3、KM4、KM5为不间断工作，通过外部开关可以选择设置KM2的间断工作时间分别为5s、10s、15s。（2）启动操作方式。该设备遵循下面的顺序启动：KM5首先工作，延时5s后，KM3和KM4投入工作；再延时5s，KM1和KM2开始工作。（3）停止操作方式。该设备遵循下面的顺序停止：首先KM1和KM2停止工作，延时5s后，KM3和KM4停止工作，再延时5s，KM5停止工作。（4）故障停车方式①若KM1或KM2出现故障，KM1、KM2立即关闭，延时5s，KM3、KM4停止运行，再延时5s，KM5停止运行。②若KM3或KM4出现故障，KM1、KM2和KM3、KM4立即停止工作，KM5延时5s后停止工作。③若KM5出现故障，KM1、KM2、KM3、KM4、KM5立即停止工作。第二章、系统硬件设计2.1硬件分析本次设计的课题为双料斗皮带输送机各段电机分别由接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5进行控制。为了防止皮带输送机上物料堆积过多，该控制电路必须满足以下条件：根据配料比例的要求，启动操作方式。该设备遵循下面的顺序启动：KM5首先工作，延时5s后，KM3和KM4投入工作；再延时5s，KM1和KM2开始5工作。工作方式。根据配料比例的要求，KM2间断工作。启动后，KM2打开5s，关闭5s，间断工作。KM1、KM2、KM3、KM4、KM5为不间断工作，通过外部开关可以选择设置KM2的间断工作时间分别为5s、10s、15s。停止时各接触器的断开必须与启动时顺序相反即该设备遵循下面的顺序停止：首先KM1和KM2停止工作，延时5s后，KM3和KM4停止工作，再延时5s，KM5停止工作。如果用继电回路能实现其目的，则该控制电路将使用多个时间继电器。除启动和停止按钮外，另外使用的触点达20多个，联锁电路烦杂，其接线也比较复杂。所以故障判断困难，检修不方便。并且电路可靠性差，故障率较高。从而使生产造成了很大的影响。因此对其进行改造，采用先进的PLC控制。随着PLC技术的飞跃发展，PLC系统已成为一种综合的控制系统，特别是PLC己经深入到智能控制领域中，如在机械手控制、机器人控制[8]、实现离散数学模型等方面都获得广泛应用，使PLC技术已大大超出了过去仅代替继电器电路的范畴。PLC的输入输出功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出，从而使得PLC具备许多控制功能。（1）取代继电器控制：在灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、生产流水线等方面进行逻辑控制。（2）过程控制：对温度、压力、流量、物位高度等连续变化的物理量进行控制。（3）位置、速度控制：在机器人、机床、电机调速等领域进行位置、速度控制。（4）数据监控：在电力、自来水处理、化工、炼油、轧钢等方面进行数据采集、监控和控制。（5）组成分散控制系统：把PLC作为下位机，与上位机的计算机共同组成分散控制系统。可以说PLC几乎应用到了工业控制的每一个领域，小到家庭的灯光照明，大到冶金、石化企业的生产过程都有PLC的应用。2.2硬件型号及结构2.2.1本设计选用三菱FX2N-64MR-001型PLC。FX2N-64MR-001是FX2N系列中三菱PLCFX家族中最先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到256点。PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、RAM、ROM和输入输出接口电路等组成，如图2-1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。PLC系统各部分的作用说明如下：编程器中央处理单元（CPU）输入单元系统程序存储器用户程序存储器输出单元，电路电源6图2-1PLC结构简化框图（1）中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映像区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。（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、逻辑变量和其它一些信息，PLC使用两种存储器：ROM和RAM。ROM中存放系统程序，包括检查档字、翻译程序和监控程序。RAM中存放用户程序、逻辑变量和供内部程序使用的工作单元。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。①系统程序存储器该存储器存放系统程序（系统软件）。系统程序是PLC研制者所编的程序，它是决定PLC性能的关键。系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序库及其他各种管理程序等。系统程序由制造厂家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取。系统程序用来管理、协调PLC各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等。②用户程序存储器该存储器存放用户程序（应用软件）。用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经CPU存放入用户存储器。为便于程序的调试、修改、扩充、完善，该存储器使用RAM。③变量（数据）存储器变量存储器存放PLC的内部逻辑变量，如内部继电器、I/O寄存器、定时器/计数器中逻辑变量的现行值等，这些现行值在CPU进行逻辑运算时需随时读出、更新有关内容，所以，变量存储器也采用RAM。现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的CMOS-RAM及锂电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。7通常PLC产品资料中所指的内存储器容量，是针对用户程序存储器而言的，且以字（16位／字）为单位来表示存储器的容量。（3）输入输出单元输入单元是PLC与工业生产现场的被控设备相连的输入接口，是现场信号进入PLC的桥梁。输入接口的主要作用是接收指令元件，检测元件传来的信号。输入接口采用光电耦合电路，目的是把PLC与现场电路隔离，提高PLC的抗干扰能力。接口电路内部有滤波，电平转移及信号锁存电路。各PLC生产厂家都提供了多种形式的I/O部件或模块供用户选用。输出单元也是PLC与现场设备之间的连接部件，负责把输出信号送给控制对象的输出接口。输出接口电路一般由微电脑输出接口和功率放大电路组成，其作用将中央处理器送出的弱电信号转换成现场需要的电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出接口电路也采用光电耦合，每一点输出都有一个内部电路，由指示电路，隔离电路，继电器组成。输出接口电路也有输出状态锁存、显示、电平转移和输出接线端子排，输出部件或模块也有多种类型供选用。（4）电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.2.2三菱FX定时器PLC中的定时器（T）相当于继电器控制系统中的通电型时间继电器。它可以提供无限对常开常闭延时触点。定时器中有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这三个量使用同一地址编号。但使用场合不一样，意义也不同。FX2N系列中定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms、10ms、100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。1．通用定时器通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。（1）100ms通用定时器（T0～T199）共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。8（2）10ms通用定时器（T200～T245）共46点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。2．积算定时器积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。（1）1ms积算定时器（T246～T249）共4点，是对1ms