基于三菱PLC控制传送带的系统设计概要

广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-0-广州工程技术职业学院广州市公用事业高级技工学校教学点成人高等教育毕业设计（论文）题目基于三菱PLC控制传送带的系统设计系别机电工程系专业机电一体化技术年级班别大专09机电班学生名字李锦泉学号090918指导老师李伟鹏（2011年5月28日）广州工程技术职业学院公用事业高级技工学校教学点制广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-1-毕业设计（论文）成绩评定：指导教师评语：评分：指导教师：（签名）年月日广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-2-目录摘要…………………………………………………………………31引言…………………………………………………………………31.1传送带控制系统的发展概述………………………………………………41.1.1我国传送机的发展……………………………………………………41.1.2国内传送带输送机的发展发展趋势…………………………………41.2总体方案说明………………………………………………………………52传送带控制系统设计及PLC的选取……………………………………52.1PLC的选取及介绍…………………………………………………………62.1.1三菱FX2NPLC的主要特点……………………………………………62.1.2PLC的性能指标和分类………………………………………………62.2总体方案确定………………………………………………………………72.3传感器选择与设计…………………………………………………………82.3.1光电开关的原理………………………………………………………82.3.2数码显示部分设计…………………………………………………102.3.3具体系统工作流程…………………………………………………113传送带输送工作梯形图…………………………………………………114全文总结……………………………………………………………13参考文献…………………………………………………………………………14广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-3-基于三菱PLC控制传送带的系统设计李锦泉[摘要]为了适应现代自动化传送的要求，PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。PLC的推广应用在我国得到迅猛的发展，它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。基于PLC的控制原理,运用三菱公司的FX2N系列PLC来实现对工业生产常用的传送带运动的控制。本文介绍了传送带系统的基本结构、系统各部分的功能及系统PLC的控制原理,并以光电传感器实现了对传送带的控制,达到预期控制效果。证明该系统具有较好的自动运行、检测和装载功能,提高了传送带的性能与效率，大大的节约人员劳动力。关键词：传送带；PLC控制；光电传感器；1.引言随着经济的快速发展,企业竞争越来越激烈,为提高效率、降低生产成本,传送带得到了广泛的应用。传送带广泛应用于工业生产系统。传送带的应用不仅节约了劳动力,提高了生产效率,而且降低了生产成本,在工业生产中发挥了巨大的作用。未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。本文结合传送带的实际模型,针对PLC本身具有的功能特点,利用传感器的工作原理,成功的实现对传送带系统的控制,达到了预期的控制效果。广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-4-1.1传送带控制系统的发展概述传送带的发展起源于17世纪美国架空索道传送散状物料;19世纪中叶,各种现代结构的传送带输送机相继出现。此后,传送带又受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响,不断完善,逐步由完成车间内部的传送,发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运,成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。1.1.1我国传送机的发展我国早期的工业生产资源传送带输送工序主要是采用手工传送，后来随着科学技术的发展，人们逐渐采用机械化装送。我国最早使用的传送带输送机主要是从国外进口的，20世纪70年代中期，天津力生制药厂就曾经井口过意大利生产的全传送带输送机，但由于当时我国传送材料的质量及矿产资源制作工艺等都达不到机器传送的要求，使得传送带输送机一直无法正常使用。所以，全传送带输送机在我国的应用也一直无法得到广泛的推广，以致我国矿产资源生产、工业生产在很长的一段时间里不得不放弃传送带输送机而采用手工操作，使得生产效率极端低下。20世纪80年代后，相关技术水平获得了飞速发展，传送材料的质量及箱子制作工艺等方面的技术有了明显的进步，全传送带输送机开始得到了应用与推广。也是此时，我国的矿产资源传送带输送机改变了国外矿产资源一统天下的局面，国产矿产资源传送带输送机开始面市并得到了广泛的应用。20世纪90年代末期，一些生产量大的生产企业相继开始采用国产的全传送带输送机来代替手工传送，同时国内一些相关的企业也在研制与生产功能更加全面的全自动传送带输送机。1.1.2国内传送带输送机的发展发展趋势目前，我国传送产业发展的正处于飞速发展的趋势中。随着自动化生产不断发展，输送机械化得到了广泛应用。从大型的工业生产，如矿产资源开发；到中心型的作坊工厂，如零件流水线等等，传送带输送机的应用日益重要。带式输送机因作为一种输送量大、运行费用低、适用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使用成本低的输送设备而会得到更宽广的应用范文，市场发展广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-5-前景十分看好。未来输送机将向着大型化发展，扩大适用范围，产品多元化，物料自动分拣，减低能量消耗，减少污染等方面发展。1.2总体方案说明图1－1传送带输送控制原理图如图1－1所示，系统有两个传送带，即传送带1和传送带2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装够恒定数量产品的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入箱子内，并有检测器2转换成计数脉冲。2.传送带控制系统设计及PLC的选取可编程序控制器（ProgrammableLogicalController）是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机计术，自动控制计数和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。近年来由于微电子技术的发展和进步，使具有完全功能的超大规模集成电路的价格日益便宜，同样也促进可编程序控制器成本大大降低，对于采用可广州工程技术职业学院毕业设计（论文）-6-编程序控制器来代替传统继电器－接触器电气控制的系统来改造传统机床，无论从经济上，还是可靠性、维修性，工作寿命及功能上来说，可编程序控制器都是十分经济和划算的，也是的优选方案。本文的传送带控制系统就是基于PLC控制原理而设计的。2.1PLC的选取及介绍本次设计采用的是日本三菱FX2N系列的PLC2.1.1三菱FX2NPLC的主要特点：一个程序包的单元型可编程序控制器采用装卸式端子台内装PUN/STOP开关程序存储器钟表功能PUN写入利用键盘保护程序（编程手测、外围设备手册）元件注解丰富的输出入和特殊扩展设备用SFC表现的编程简便的应用指令库高速处理2.1.2PLC的性能指标和分类PLC的主要性能指标输入/输出点数（I/O点数）I/O点数是指可编程序控制器外部输入。输出端子数的总和。它标志着可以接开关的多少、按钮和可以控制负载的多少。存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即以一个字为一步扫描速度一般以执行1000步指令所需要的时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令所需要时间来计算的，单位用μs/步。功能扩展能力可编程序控制器除了主模板之外，通常度可配置一些可扩展模板，以适应各种特殊应用的需要，如A/D模板、D/A模板、位置控制模板等。指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，是衡量可编程序控制器的主要指标。广州工程技术职业学院毕业设计（论文）72.2总体方案确定根据“传送带输送”这目的要求，做以下设计：㈠设计一个自动传送产品的传送带，使从生产线过来的产品能自动进入预定位置；㈡设计一个自动传送箱子的传送带，使空箱子能够自动进入，并达到指定的位置。装载产品的数量到额定数量后能自动退出。按照前两项要求设计其原理图如图2－1所示：图2-1传送带输送控制原理图如图2－1所示，系统有两个传送带，即传送带1和传送带2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装够产品数量的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入箱子内，并有检测器2转换成计数脉冲。根据以上传送过程描述，系统共需要3个输入点，10个输出点，分别为光电传感器输入，计数器复位端口，急停开关输入，8421数码管输出，M1、M2转动，停止输出。如下表：广州工程技术职业学院毕业设计（论文）8输入设备输入点编号输出设备输出点编号光电传感器1（计数）IO.0M1转动QO.0计数器复位IO.1M1停止QO.1QO.2急停开光IO.2M2转动/停止光电传感器2IO.48421数码管显示启动开光IO.52.3传感器选择与设计光电开关是传感器中比较一种常用的，光电开关按检测分类可分为：反射式、对射式、镜面反射式三类。本文使用的是对射式和镜面反射式光电开关。2.3.1光电开关的原理光电开关（光电传感器）是把发射端和接收端之间的光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。光电开关具有如下的特点：输出和输入回路是电绝缘的；其体积小、精度高、检测距离远；能有效的防水、防腐蚀、防震动；较好的抗光、抗电、抗磁等干扰；所以光电开关可以在冶金、纺织、烟草、造纸、电力、保安等各种行业得到应用。光电开关（光电传感器）利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线或遮挡光线的物体均可被检测。光电开关将对输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图2-2：图2-2光电传感器工作原理广州工程技术职业学院毕业设计（论文）9光电开关在一般情况下由三个部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化，利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。发泄器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间断地运行。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件，如透镜和光栏等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。图2-3材料块计数结构图首先将发射器和接收器面对面安装好，注意它们必须保持在同一个水平面且高度一致。发射端的光电开关有两根线，只要供上12-240V直流或24-240V的交流电流即可正常工作，其正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮。接收端由五根线，其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样均为电源供电线，另外三根线中一根为公共端（检测线上接+5V电源），一根为常开端，一根为常闭端，视光电开关的型号而定用常开或常闭将5V的电源供给计算机。电源工作正常的情况下，把发射端和接收端对在一条线上后，两端的光电开关指示灯全亮，否则可能接收端的指示灯不会亮，正常检测时两个光电开关上的指示灯应该全亮。把电源线和信号线接好后，进行调试。调节发射器