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1毕业设计皮带传输系统的plc设计目录第一章课题概述2第二章设计任务与要求52.1皮带运输机2.2控制要求第三章PLC的选型（CPU模块，I/O模块，电源模块）第三章系统流程图、皮带系统的保护措施说明第四章梯形图设计及说明5.1端口的使用5.2系统的梯形图第五章系统的设计与说明64.1系统的配置说明4.2I/O硬件接线图第六章皮带运输机常见故障与分析第七章总结1参考文献1刘守操.余文杰可编程序控制器与变频技术1999孟凡伦.刘光源维修电工生产实习1997赵仁良.张显文电力拖动控制线路1997王国海.沈莲可编程序控制器及其应用2第一章课题概述1.1可编程控制器PLC也就是逻辑控制的编程控制器（ProgrammablelogicController）。国际电工委员会在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和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都应按照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而设计。它本来的含义是具有柔性的（可编程）主要来完成逻辑控制（针对数字量）工业控制器，它代替了传统的靠硬触点来做的控制系统就象当初的计算机已经演变为电脑一样，现在的PLC也由早期单纯地实现逻辑控制演变为一个可进行数模、模数转换，可进行定位控制，等一个功能强大的工业控制器，可以没它在现代社会各种需要自动控制的场合发挥了巨大的作用。正如自动化领域里的一位权威所言：“机器能干的事，就不要由人来做，人应该做些更有创造性的事。”为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。皮带运输机是输送设备中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。产品广泛应用于轻工，电子，食品，化工，木业，机械等行业。机体框架可采用铝型材，不锈钢或碳钢制作。皮带有橡胶、橡塑、PVC、PU等多种材质。其驱动可选用减速电机、电动滚筒两种方式。PLC的特点：反应快。由于PLC控制系统用内部已定义的辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认为为零,无需考虑传统继电器的返回系数;可靠性3强。该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统继电器技术,能够适合于较为复杂的工业环境;操作简单。该种控制技术采用简单的指令形式,往往采用些形象、直观、简单程序来适应现场操作人员往往参差不齐的电气专业技术。可编程控制器与其他工业控制系统的比较：1、PLC与继电器控制系统的比较继电器控制柜是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的，采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、记数等功能，一旦生产工艺过程改变，则控制柜必须重新设计‘重新配线。而PLC各种控制功能都是通过软件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变，适应性强、可靠性高、较方便且设计、安装、维护等都具有优越性。2、PLC与集散控制系统的比较PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来的，所以它在数字处理、顺序控制方面具有一定的优势；集散控制系统是由单回路仪表控制系统发展而来的，所以它在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势。PLC与集散控制系统的发展越来越接近，二者有机地结合，可以形成一种新型的控制系统。3、PLC与工业控制计算机的比较PLC使用拉工厂技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学易懂，便与推广应用，并采取了一系列抗干扰措施，具有很高的可靠性。PLC用户程序是在PLC监控程序的基础上运行的，硬件方面采用隔离滤波，软件方面设置有故障检测与诊断当出现故障时将重要信息存入指定存储器。4第二章设计任务与要求2．1皮带运输机概况皮带运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料,也可以运送成件物品。工作过程中噪音较小,结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输。皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。1．皮带运输机的组成：皮带、机架、驱动滚筒、传动滚筒、导向滚筒、卸载滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器、紧绳装置、机身钢丝绳、机尾滚筒等零部件。2．带式输送机的类型：（1）按牵引方式不同：可分为滚筒驱动式和钢丝绳牵引式两类（2）按输送带的强度不同：可分为通用型和强力型（3）按带式输送机作用不同：可分为转载式、伸缩式和固定式（4）按式输送机的安装方式不同：可分为落地式、吊挂式和组合式2．2控制要求起动要求M1→M2→M3顺序起动：停车要求按M3→M2→M1。控制设计要求：1、可以进行远程自动与就地手动控制。2、集中控制时，顺起时间间隔为10s。3、有总停控制和必要的保护措施。4、有单台起、停功能。5第三章PLC的选型1.系统硬件设计SIEMENSS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、检测及控制的自动化。论文参考。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。此处选用CPU226模块（集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，且可连接7个扩展模块）和模拟量扩展模块EM231（4路模拟量输入）、EM232（两路模拟量输出），它们的特点如下：(1)6个独立的30KZ高速计数器和2路独立的20KZ高速脉冲输出；(2)实现分布式系统和扩展通信能力都很简便，组成系统灵活自如；(3)随着应用的扩大，系统扩展无任何问题；(4)具有更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能；(5)CPU可以高速处理指令并且具有友好的参数设置功能。CPU模块：负责程序的运行等工作，电源不仅向CPU模块供电而且还要满足与CPU模块相连的其它模块的用电需求。数字量输入模块DI：将外部采集到的信号输入到PLC，例如保护PLC的DI将皮带撕裂、烟雾、跑偏等信号采集进来；以完成监视保护功能。数字量输出模块DO：将PLC内部运算结果输出，例如保护PLC的DO将正常启动，自动控制、手动控制、综合故障等输出；操作PLC的DO输出来控制继电器，以完成监视、控制和保护功能。模拟量输入模块AI：将外部的模拟量采集进来送给PLC，如皮带的速度和温度，以完成监视保护功能。模拟量输出模块AO：将PLC计算好的数字量，如皮带的速度等转换成模拟量输出到上位机上，以完成监视功能。2.系统软件设计该系统中，PLC程序执行变频器的启动/停止控制和皮带机的行程和速度监控任务，变频器根据给定的信号和反馈的信号控制皮带机的速度；PLC通过传感器得到信号来控制皮带机是否停止、报警器是否报警。为了更加安全可靠运行，本设计还设置了自动手动切换，自动/手动程序。3.PLC与上位机之间的通信在现场环境恶劣的条件下，采用上位机监控措施可直接将故障显示出来，从而提高整个系统故障的诊断效率，减少故障的维修时间，提高整个电控系统的可靠性。论文参考。本系统利用CAN总线与上位机进行通信，可将各种信息传输到上位机，从而实现对系统的实时监控。64、最终选型4、井下远程KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置本装置控制核心部分采用德国西门子公司生产的S7-300可编程控制器，配以检测保护装置和控制设备，构成一套完整的控制系统。通过该装置可以实现输送机远程联锁与单台两种控制方式。（1）主要功能特点：①可以采集或接入各种参数、保护信号（开关量和模拟量），并具有扩展功能。②、可以方便定义和修改所有被测模拟参数的报警值、保护动作值。③、实现多路控制输出，启动或停止有关设施（有的输出带延时，且延时时间可以调）。④、实现采集数据、参数、运行状态的就地显示，并可以上传地面中心站。⑤、实现故障位置、原因、类型等的就地显示，比可以上传地面中心站。⑥、具有检修时的安全闭锁功能。⑦、与地面断开后系统仍能正常运行在就地或自动方式下。⑧、控制装置可接收各类传感器信号。⑨、提供电流和温度的时时检测。⑩、具有以太网接口功能。（2）KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置组成KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置内由S7-300系列PLC可编程控器、电源组件、中间隔离继电器组成。控制装置与控制装置之间由PROFIBUS协议通讯，控制装置与工控机之间通过TCP/IP协议进行通讯，实现实时监控。（3）主要技术指标电源：输入电压：AC127V或220V或660V电压允许波动：+15%~-20%：50HZ纹波：≤300mV一组本安电源：DC12V,过压保护值小于15V,最高开路电压小于13V,最大短路电流小于750mA一组非安电源：DC24V基本配置：①基本配置一个中央处理单元（CPU）本体：24点输入，16点输出。一个4点输入模拟量模,一个通讯模块7②模块电源A.AC220V输入B.DC24V输出信号转换24路本安开关量信号（无电位接点）转换成非安无电位接点输出。点容量250V/5A（阻性）隔离电路PLC输入/输出，均有隔离措施。隔离路数为12路。接点容量250V/5A（阻性）逻辑控制电路作为本控制装置的手动操作控制。此时，可编程控制器为脱机状态。（4）结构特性控制装置为矿用隔爆兼本质安全型。标志为“Exd[ib]I”.本产品的结构分接线盒与箱体和机芯两大部分，箱体的门盖采用快开门时结构。接线盒：由传感器输入；开关输入；控制负载输出；电源等几部分构成箱体和机芯：由S7-300系列PLC可编程控器、电源组件、中间隔离继电器构成（5）KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置工作原理①s7-300plc中央处理器模块(CPU)各种型号的CPU有不同的性能，例如有的CPU集成了数字量和模拟量的I／O通道，有的CPU集成了PROFIBUS．DP的通信接口。CPU面板上有状态指示灯、模式转换开关、24V电源端子、电池盒和存储卡插槽。电源模块(PS)电源模块用于将220V交流电转换为24V直流电，供给CPU和其他模块使用。电源模块的额定输出电流有2A、5A和10A3种，电源模块的面板上有工作开关和状态指示灯，当电源过载时指示灯会闪烁。信号模块(SM)信号模块包括了数字量和模拟量的I／O模块，它们作为PLC的过程输入和输出通道。信号模块主要有数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电偶、热电阻、DC4～20mA和DC0—10V等多种不同类型和不同量程的模拟量信号。信号模块通过背板总线将现场的过程信号传递给CPU。功能模块(FM)功能模块主要用于对实时性和存储容量要求较高的特殊控制任务，例如8计数器模块、快速／慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块和超声波位置解码器等。通信处理器(CP)通信处理器用于PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信，它可以将PLC连人PROFIBUS现场总线、AS-I现场总线和工业以太网，或用于实现点对点通信等。通信处理器可