基于罗克韦尔的四节传送带PLC设计 毕业论文.doc
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河北师范大学本科毕业生论文
职业技术学院
本科生毕业论文设计
题目基于罗克韦尔的四节传送带PLC设计
作者姓名
指导教师
所在学院职业技术学院
专业（系）电气技术教育
班级（届）
完成日期年月日
2
目录
中文摘要、关键词 （I）
英文摘要、关键词 （II）
第1章绪论
（1）
1.1选题背景
（1）
第2章四节传送带的设计说明 （3）
2.1四节传送带的设计要求 （3）
第3章选择材料 （5）
3.1PLC的选择 （5）
3.2电器设备和元件的选择 （5）
第4章四节传动带的程序设计 （7）
4.1I/O分配表 （7）
4.2罗克韦尔Micro850控制器模块外部接线图 （7）
4.3四节传送带的PLC控制系统的工作流程图 （8）
4.4编程软件CONNECTEDCOMPONENTSWORKBENCH介绍 （9）
4.5四节传送带的PLC控制系统的梯形图设计 （13）
4.6系统调试 （18）
4.7模拟 （18）
4.8结论 （27）
第5章总结 （28）
参考文献 （30）
致谢 （31）
31
职业技术学院电气技术教育专业
指导教师付超
作者
摘要：
本次设计由罗克韦尔Micro850控制器硬件和ConnectedComponentsWorkbench编程软件和计算机共同完成。
PLC具有编程简单、使用方便、通用性强、可靠性高、抗干扰能力强、体积小、易于维护和易于实现机电一体化等优点。
罗克韦尔自动化公司是一家全球最有竞争力的几家自动化厂家之一，其Micro800PLC控制器系统与德国的西门子和日本的三菱相比，有精益生产，浪费少、成本低、效率高等优点。
论文完成了罗克韦尔Micro850PLC控制器控制四节传送带系统的硬件电路，并利用ConnectedComponentsWorkbench编程软件编写的梯形图控制程序设计。
通过罗克韦尔Micro850PLC控制器的定时功能实现四条皮带按题目要求运行。
它可以降低成本、节省人力、物力、财力、减少故障出现率、提高可靠性、工作寿命长、编写程序简单，程序可视化，因此具有很强的竞争力。
本次设计应用罗克韦尔自动化HOST实训平台进行模拟四节传送带的运行和使用。
关键词：
罗克韦尔；Micro850控制器;机电一体化；罗克韦尔自动化HOST实训平台
河北师范大学本科毕业生论文
Abstract：
ThisdesignbyRockwellMicro850controllerhardwareandConnectedComponentsWorkbenchprogrammingsoftwareandcomputer.PLCprogrammingissimple,easytouse,strongcommonality,highreliability,stronganti-interferenceability,smallvolume,easymaintenanceandeasytorealizethemechanicalandelectricalintegration,etc.
Rockwellautomationcompanyisoneoftheworld'smostcompetitiveseveralautomationmanufacturers,itsMicro800PLCcontrollersystemcomparedwithGermany'sSiemensandJapan'smitsubishi,leanproduction,lesswaste,lowcost,highefficiency,etc.
PaperfinishedtheRockwellMicro850PLCcontrollertocontrolthefourbeltsystemhardwarecircuit,andusetheConnectedComponentsWorkbenchprogrammingsoftware.Writetheladderdiagramofcontrolprogramdesign.TimingbyRockwellMicro850PLCcontrollerfunctiontorealizefourbeltrunaccordingtotherequirementsofthetitle.Itcanreducecost,savemanpowerandmaterialresources,financialresources,reducethefailurerate,improvereliabilityandlongworkinglife,simpleprogramming,visualizationprogram,thushasastrongcompetitiveness.TheRockwellautomationdesignapplicationHOSTtrainingplatformtosimulaterunningandoperationoffourconveyorbelt.
Keywords:
Rockwell；Micro850controllerhardware；Mechanicalandelectricalintegration;RockwellautomationHOSTtrainingplatform
河北师范大学本科毕业生论文
第1章绪论
1.1选题的背景
在二十一世纪，随着科技的迅速发展，不管在人类的日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。
在PLC被使用之前，工农业控制主要依靠电磁继电器和交流接触器来完成控制操作。
电磁继电器和交流接触器都是电磁性元件，且体积大，价格昂贵，外接线路复杂，故障率高，维修也不方便。
随着人类对工业生产要求的不断提高，迫切需要自动化程度很高的电气设备来替换这些过时且不经济的元件。
同时代，随着世界经济和社会的发展，人类的生活水平也随之提高，全球的市场环境也发生了很大的变化，人们在不断的追求新的事物，追求个性化，每个人总想与众不同，此时消费者的观念发生了彻底的转变。
与之相对应的是生产厂家，他们却面临着巨大的挑战，因为人类不再需要大批量生产的东西。
每个生产厂家若想在市场中占据一席之地，就必须对原有的生产方式进行改革，缩短产品的生产周期，在保证质量的同时又不断推陈出新，这样的商品才能获得消费者的青睐。
而想做到这些又谈何容易，为了保证利润就要降低成本，改革现有的生产方式，提高生产机械的自动化程度。
于是人们开始尝试以一种存储逻辑代替接线逻辑的新型控制设备，这就是可编程逻辑控制（ProgrammbaleLogicController），即PLC。
当时的电子信息技术已经有一定水平了，这也为PLC的产生奠定了强有力的技术基础。
PLC采用的是现代大规模集成电路技术，生产制造工艺也非常严格，PLC的内部电路也有抗干扰技能力，这样大大提高了其可靠性。
从PLC模块的机外电路来说，使用PLC组成控制系统，与同样规模的接触器和继电器控制系统相比，开关接点和电气接线减少到几千分之一，大大降低了故障出现率，此外，PLC具有自我检测故障电路的功能，故障发生时可及时发出报警信息，因此，整个系统的可靠性极高。
在PLC领域中，日本的三菱PLC具有编程直观、易懂的优点，而且在离散控制和运动控制中也很有优势，但是其指令较多，程序复杂，控制模块价格昂贵。
德国的西门子PLC具有程序简单，指令少的优点，在过程控制与通信控制方面也优势，但是西门子不能够实现复杂的动作控制，控制精度也不高。
而罗克韦尔PLC的编程简单、直观、易懂，其指令也少，正好融合了三菱和西门子的优点，罗克韦尔PLC在当今世界上的工业自动化控制和信息技术方面具有很强的优势,在生产方面具有精益生产，浪费少、成本低、效率高等优点。
缺点就是控制模块较少。
PLC未来的发展趋势就是微型化，网络化和PC化。
因此本次毕业设计应用罗克韦尔Micro850PLC控制器来控制四节传送带系统，并利用ConnectedComponentsWorkbench软件编写控制程序。
通过罗克韦尔Micro850PLC控制器的定时功能实现四条皮带的运行。
第2章四节传送带的设计说明
在人们的日常生产生活中，传送带应用非常广泛，如采矿企业运送石料，电子厂组装流水线，还有搬运粮食，它不仅可以输送散乱的物品，还可以输送包裹、纸箱等轻重量的单件，这都给人们带来了很大的方便，非常省时省力。
随着PLC控制技术的迅速普及，大大提高了传送带系统的可靠性，缩小了控制装置的体积，维护维修也方便了许多。
2.1四节传送带设计要求
按钮分配和实物模型如下图2-1所示：
图2-1四节传送带结构模型图
要求：
1．四台皮带传送机分别由4台交流电动机M1、M2、M3、M4拖动，按下启动按钮后，先起动最末的皮带机M4，然后再依次启动M3、M2、M1。
启动间隔为3秒。
2．停止时，按下停止按钮，停止顺序为M1、M2、M3、M4，停止间隔为3秒。
3.当其中一条皮带机发生故障时，该皮带机及前面的皮带机立即停止，而后面的皮带机依次间隔3秒，自动停止。
4.发生紧急情况时，按下紧急停车按钮，皮带机M1、M2、M3、M4同时停止工作。
注：
故障设置可用开关来模拟，电机的停止和运行用灯泡或者发光二极管来模拟。
分析：
启动时先按下启动按钮K5，起动最后一条皮带机M4，经过3秒后，再依次起动M3，M2，M1皮带机。
停止时按下停止按钮K6，最前一条皮带机M1先停止，然后M2、M3、M4依次间隔3秒停止工作。
K1、K2、K3、K4为故障模拟按钮，分别模拟M1、M2、M3、M4发生故障时的情况。
例如：
当要模拟M1条皮带机发生故障时，只需按下故障按钮K1即可，此时皮带机M1立即停止工作，而该皮带机后面的皮带机分别间隔3秒再依次停止工作：
M2在M1停止工作后3秒以后再停止。
M3在M2停止工作后3秒以后再停止。
往后依次类推。
当M2发生故障时，M2和M1皮带机立即停止工作，而M2以后的皮带机则依次间隔3秒以后再停止工作。
当M3发生故障时，M3、M2、M1同时停止工作，M4在3秒后停止工作。
当M4发生故障时，M4、M3、M2、M1四台皮带机同时停止工作。
发生紧急情况时，可按紧急停车按钮K7，电动机M1、M2、M3、M4同时停车。
第3章选择材料
3.1PLC的选择
PLC控制四节传送带的系统，有7个输入端，4个输出端，因此可选择现有的罗克韦尔Micro850控制器2080-LC50-48QWB模块。
图3-1罗克韦尔Micro850控制器
图3-22080-LC50-48QWB模块
3.2电器设备和元件的选择
表3-1电器设备和元件的选择
序号
设备名称
数量
选择依据
1
罗克韦尔自动化HOST实训台
1个
规格标准，安装稳定
2
罗克韦尔Micro850控制器
1个
质量好，接线完整
3
按钮开关
7个
接线完好，点动正常
4
指示灯
4个
发光正常，接线正确
第4章四节传送带的程序设计
4.1I/O分配表
本系统需要7个输入端和4个输出端。
根据PLC自身的特点和设计要求，输入信号包括1个启动按钮、1个停止按钮、1个紧急停车按钮和4个故障按钮。
输出信号包括4台电动机运行指示灯。
其I/O分配如下表4-1-1所示
表4-1元件地址I/O分配表
输入/输出
PLC地址
电气符号
功能说明
输入端
_IO_EM_DI_01
K1
M1电机故障按钮
_IO_EM_DI_02
K2
M2电机故障按钮
_IO_EM_DI_03
K3
M3电机故障按钮
_IO_EM_DI_04
K4
M4电机故障按钮
_IO_EM_DI_05
K5
启动按钮
_IO_EM_DI_06
K6
停止按钮
_IO_EM_DI_07
K7
紧急停车按钮
输出端
_IO_EM_DO_00
L1
亮则表示M1运行，灭表示停止
_IO_EM_DO_01
L2
亮则表示M2运行，灭表示停止
_IO_EM_DO_02
L3
亮则表示M3运行，灭表示停止
_IO_EM_DO_03
L4
亮则表示M4运行，灭表示停止
4.2罗克韦尔Micro850控制器模块外部接线图
PLC的7个输入点与7个按钮相连，PLC的4个输出点与代表电动机的4个指示灯相连，外部接线图如下图4-1所示。
图4-1PLC接线图
4.3四节传送带的PLC控制系统的工作流程图
流程图是流经一个系统的信息流、观点流或部件流的图形代表。
在四节传动带系统设计之初首先就要思考四台带动皮带的电动机的控制顺序和故障处理顺序，这是一项完成设计工作的必要工作。
如下图4-2所示：
四节传送带发生故障时的流程图
图4-2四节传送带发生故障时的流程图
4.4编程软件ConnectedComponentsworkbench介绍
软件ConnectedComponentsworkbench是Micro800系列控制器的程序开发软件，用以编写罗克韦尔自动化Micro800系列PLC控制器的梯形图。
下面根据本次四节传送带PLC控制系统进行对ConnectedComponentsworkbench软件进行使用前的简单介绍。
1.双击，打开ConnectedComponentsworkbench软件
2.在DeviceToolbox中，点开文件夹Controllers前的加号，选择Micro850文件夹下最后一个2080-LC50-48QWB，双击它。
3.双击Micro850，在新出现的窗口中，将鼠标移至到插件模块上点右键，选择2080-SERIALISOL，并修改以下参数，
（1）Driver选择ModbusRTU;
（2）ResponseTimer:
1000ms（3）BroadcastPause:
1000ms。
其余参数不变。
4.将鼠标移至到上点右键，在Add中选择梯形图编程语言LadderDiagram。
5.对工程Prog1命名：
直接点右击Rename,然后输入工程名字，如“sijiechuansongdai”即可。
6.双击
7.打开Toolbox，点击文件夹LD前的加号，其下方为指令集。
8.在本次四节传送带PLC控制系统中，梯形图应用指令有:
（1）接触器（Contacts）
接触器在梯形图中代表一个输入的值或是一个内部变量，通常相当于一个开关或按钮的作用。
①直接连接（DirtectContact）直接连接如图4-3所示。
图4-3直接连接
左连接件的输出状态和该连接件的状态取逻辑与，即为右连接件的状态。
②反向连接（ReverseContact）反向连接如图4-4所示。
图4-4反向连接
左连接件的输出状态和该连接件的状态的布尔反状态取逻辑与，即为右连接件的状态。
（2）线圈（Coils）
线圈（输出）也是梯形图的重要组成元件，它代表着输出或内部变量。
一个线圈代表一个动作。
它的左边必须有布尔元件或一个指令块的布尔输出。
此次梯形图中会用到：
直接输出（DirectCoil），直接输出元件如图4-5所示。
图4-5直接输出元件
左连接件的状态直接传送到右连接件上，右连接件必须连接到垂直电源轨上，除非是平行线圈。
（3）定时器
此次梯形图中会用到延时通增计时（TON），延时通增计时功能块如图4-6所示。
图4-6延时通增计时功能块
增大内部计时器至给定值。
其参数列表见表4-2。
表4-2延时通增计时功能块参数列表
参数
参数类型
数据类型
描述
IN
Input
BOOL
上升沿，开始增大内部计时器；下降沿，停止且复位内部计时器。
PT
Input
TIME
最大编程时间，见Time数据类型。
Q
Output
BOOL
真：
编程的时间已消耗完。
ET
Output
TIME
已消耗的时间，允许值：
0~1193h2m47s294ms。
4.5四节传送带的PLC控制系统的梯形图设计
PLC中使用最多的图形编程语言就是梯形图，也被称为PLC的第一编程语言。
梯形图与人们常用的电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点。
根据罗克韦尔Micro850控制器模块外部接线图及任务要求可以通过ConnectedComponentsWorkbench软件画出梯形图。
（1）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_05（即K5），中间继电器m1得电，m1常开触点闭合形成自锁回路。
（2）第
（1）步中按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_05（即K5）的同时，_IO_EM_DO_03输出继电器得电，_IO_EM_DO_03常开触点闭合形成自锁回路，即M4电机启动。
（3）定时器TON_1得电，_IO_EM_DO_02输出继电器延时3S得电，_IO_EM_DO_02常开触点闭合形成自锁回路，即M3电机延时3S启动。
（4）定时器TON_2得电，_IO_EM_DO_01输出继电器延时3S得电，_IO_EM_DO_01常开触点闭合形成自锁回路，即M2电机延时3S启动。
（5）定时器TON_3得电，_IO_EM_DO_00输出继电器延时3S得电，_IO_EM_DO_00常开触点闭合形成自锁回路，即M1电机延时3S启动。
（6）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_06（即K6），中间继电器m2得电开始工作。
（7）输出继电器_IO_EM_DO_03得电，常开触点闭合，定时器TON_1运行3S。
（8）定时器TON_1得电，定时器TON_2运行3S。
（9）定时器TON_2得电，定时器TON_3运行3S。
（10）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_06（即K6），中间继电器m3得电,m3常开触点闭合并形成自锁回路。
（11）中间继电器m3常开触点闭合，定时器TON_4运行3S。
（12）定时器TON_4得电，定时器TON_5运行3S。
（13）定时器TON_5得电，定时器TON_6运行3S。
（14）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_01（即K1），中间继电器m4得电，m4常开触点闭合并形成自锁回路。
（15）m4常开触点得电闭合，定时器TON_7运行3S。
（16）定时器TON_7得电，定时器TON_8运行3S。
（17）定时器TON_8得电，定时器TON_9运行3S。
（18）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_02（即K2），中间继电器m5得电，m5常开触点闭合并形成自锁回路。
（19）中间继电器m5得电，定时器TON_10运行3S。
（20）定时器TON_10得电，定时器TON_11运行3S。
（21）按下常开辅助按钮_IO_EM_DI_03（即K3），中间继电器m6得电，m6常开触点闭合并形成自锁回路。
（22）中间继电器m6得电，定时器TON_12运行3S。
4.6系统调试
1．程序编写完毕后，单击build,进行编译，查看是否有错误。
2．当编译结果没有错误时，即出现如下结果
便可下载程序了，单击download进行下载。
3．下载结束单击StartDebugging，开始调试程序。
4.7模拟
本次设计应用河北师范大学罗克韦尔自动化HOST实训台的指示灯和按钮进行模拟,，如图4-7和4-8所示。
图4-7河北师范大学罗克韦尔自动化HOST实训台
图4-8指示灯、按钮
1．按下启动按钮K5，指示灯L4立刻亮起，L3、L2、L1依次间隔3秒钟亮起。
即电动机M4立刻启动，M3、M2、M1依次间隔3秒钟启动。
梯形图监测软件显示，梯形图1，2，7，3和8，4和9，5依次变为红色，表示这几条支路通电正常。
如下图4-9和图4-10所示：
图4-9按下K5通电支路1
图4-10按下K5通电支路2
2．按下停止按钮K6，指示灯L1立刻熄灭，L2、L3、L4依次间隔3秒钟熄灭。
即电动机M1立刻停止工作，M2、M3、M4依次间隔3秒钟停止。
梯形图监测软件显示，梯形图6,10,11,12,13依次变为红色，电路接通。
如下图4-11和4-12所示
图4-11按下K6通电支路1
图4-12按下K6通电支路2
3．当L1、L2、L3、L4四个指示灯全部亮起之后，即四台电动机M1、M2、M3、M4正常工作之后，按下故障按钮
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