plc双料斗皮带传输机控制Word文档格式.docx
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引言
1.1设计目的
通过设计进一步熟悉PLC使用。
PLC课程设计是在学完PLC之后的实践教学环节。
该实践教学是软件设计的综合训练,包括问题分析,总体结构设计,程序设计基本技能和技巧，综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统。
使学生获得控制技术工程的基本训练，提高工程意识和实践技能。
同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力，以及编写和整理设计文档的能力，使学生在设计中逐步提高程序设计能力,能根据实际问题的具体情况选择科学的工作方法。
1.2设计内容
1.2.1设计要求
（1）工作方式。
根据配料比例的要求，B卸料底门间断工作。
启动后，B卸料门打开5s，关闭5s，间断工作。
A卸料底门和三个电动机为不间断工作，通过外部开关可以选择设置B卸料底门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：
M3首先工作，延时5s后，M1和M2投入工作；
再延时5s，A和B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A和B停止工作，延时5s后，M1和M2停止工作，再延时5s，M3停止工作。
（4）故障停车方式
①若A或B出现故障，A、B立即关闭，延时5s，M1、M2停止运行，再延时5s，M3停止运行。
②若M1或M2出现故障，A、B和M1、M2立即停止工作，M3延时5s后停止工作。
③若M3出现故障，A、B、M1、M2、M3立即停止工作。
1.2.2设计思路
本设计采用经验设计法，先按题目要求实现B阀门5s开一次5s关一次。
按下启动操作按钮，该设备遵循下面的顺序启动：
停止操作方式。
设计中原用电磁继电器控制A、B阀门的开与关。
考虑到本设计生产对象是大型生产工艺固体物料（煤及其配料），根据实际生产工艺选用合适的步进电机，对阀门进行精确的开、关控制。
皮带综合保护系统由保护装置，电源箱，速度传感器，温度传感器，跑偏传感器，堆煤传感器，烟雾传感器，双护套、双屏蔽强拉力电缆及快速接插件、连接件组成。
对故障信号的处理:
用红外检测器来检测A、B流下物料，当A、B出现故障（物料下完或阀门堵塞）分别输出信号X2、X3。
对于电动机M1、M2、M3的故障（皮带撕裂、电机堵转、皮带跑偏、皮带打滑等）的输出信号分别为X4、X5、X6。
故障指示灯Y17指数系统故障状态用，并有精确的故障指示。
将物料设定为两种矿石，plc选择FXON系列输入输出端口数分别为40、40。
M1、M2、M3电机选择（实际情况），都有保护装置。
阀门B的三段时间选择设定：
通过六个三组计数器C0、C1，C2、C3，C4、C5对有定时器T0、T1产生的周期为5s的方波进行技术实现，例如，实现5s间断：
C0计数2次，C1计数四次，用C0常开触点控制B阀门开指示和B继电器，用C0常闭触点控制B阀门关指示。
时序图如下
图2.2时序图
为了便于维修，我们在程序中加入了总开关X17控制的主控指令，为了防止掉电后计数器会有技计数需加入上电复位指令。
由于A、B电磁阀可能发生故障，用两个步进电机作为备用，当发生故障电磁阀不能使阀门关闭时，有对应的步进电机强制将阀门关闭。
1.2.3要实现的目标
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。
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。
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。
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。
。
有总开关，确保故障检修时工作人员安全。
各种保护电机设备有过载保护，总电路有熔断器起短路保护作用、电磁继电器有过电流保护、程序有零电压保护。
系统硬件设计
2.1PLC选型和配置
按照控制要求,皮带运输机的起动、停车、阀门开与合、故障输入需要相应按钮作为控制输入信号及电动机等输出信号，因此整个皮带运输机控制系共需要16个输入信号、17个输出信号。
根据I/O点数够和经济原则,选用日本三菱公司的FX0N—40MR型。
该型PLC功能齐全,使用方便,性能可靠,有20输入点和20个输出点,能够满足上述要求。
2.2电机选型
本设计假设阀门A下料量为Q1=10kg/s，阀门B开时下料量为Q2=10kg/s，
皮带质量MP=500kg，物料在各皮带上传输时间为T=10s，皮带速度是V=2s/m；
电机效率设为h1=20%。
物料在皮带上恰好完成加速过程。
则电机M1的型号选择方法如下如下：
式（2.1）
则M1功率为25.6kw
电机M2的型号选择方法与M1相似，5s工作时电机所需功率最大。
式（2.2）
则M2功率为18kw
电机M3的型号选择方法如下如下：
式（2.3）
则M3功率为43.6kw
2.3主电路图
图2.3主电路图
2.4I/O分配
表一I/O分配
输入
输出
总开关
X17
阀门A开指示灯
Y0
启动
X0
阀门B开指示灯
Y1
停止
X1
M1启动
Y2
A故障信号
X2
M2启动
Y3
B故障信号
X3
M3启动
Y4
M1故障信号
X4
阀门A关指示灯
Y5
M2故障信号
X5
阀门B关指示灯
Y6
M3故障信号
X6
阀门B电机M5正转
Y7
工作模式选择
阀门B电机M5反转
Y10
5S间断工作
X10
阀门A电机M4正转
Y11
10S间断工作
X11
阀门A电机M4反转
Y12
15S间断工作
X12
B故障指示灯
Y13
M1故障指示灯
Y14
M2故障指示灯
Y15
M3故障指示灯
Y16
故障报警
Y17
A故障指示灯
Y20
2.5I/O接线图
2.6程序设计
图3.1电机M3启动
图3.2电机启动阀门A开与关及开关指示灯
图3.3阀门B电机正反转
图3.4工作模式选择
图3.5相应计数器复位
图3.6各种定时
图3.7故障信号采集
图3.8各故障报警指示
系统调试和结果分析
3.1系统调试及结果分析
用软件编程完成后，先仔细检查程序是否有误，核对无误后再将程序下载至PLC。
下载成功后，先用模拟开关代替原电路中的输入器件，反复检查程序能否满足现场实际控制的要求；
确认完全正确后，才能把它装入控制柜中，按设计要求连线并对控制柜进行良好接地。
主回路不须作任何改动，因主回路相对简单，五个器控制五台电机。
后通电试运行成功，圆满完成任务。
系统软件在实验室FX2N型PLC实验装置上进行了仿真，最终结果表明：
（1）利用PLC实现对皮带输送机系统的控制，方案合理可行；
（2）对PLC的选型和资源配置达到设计要求；
（3）系统软件在本实验室FX2N型PLC实验装置上仿真达到预期效果；
（4）本系统可适用于多级皮带控制系统，具有一定的工程实际意义。
3.2GTDesigner仿真
图4.1仿真图
图4.2仿真
图4.3仿真
3.3仿真分析
（1）启动：
按下开始按钮SB1，皮带组开启，第三条皮带输出y5置位，开始运行。
线圈M2得电，输入继电器Y5输出电压。
定时器T0输入为ON，开始延时，5秒后定时器T0延时结束。
常开线圈T0闭合，第一、二条皮带输出Y3\Y4置位，开始运行。
线圈Y3\Y4得电，T1输入为ON，开始延时，5秒后定时器T1延时结束。
常开线圈T1闭合，料斗底门KM1\KM2输出Y1\Y2置位，开始运行。
（2）停止：
按下停止按钮X1，料斗底门KM1\KM2输出Y1\Y2复位，停止运行。
定时器TIM02输入为ON，开始延时，5秒后定时器T2延时结束。
常开线圈T2闭合，第一、二条皮带输出Y3\Y4复位，停止运行。
TIM03输入为ON，开始延时，5秒后定时器T3延时结束。
常开线圈T3闭合，第三条皮带输出Y5复位，停止运行。
（3）故障：
料斗底门出现故障输入X1\X2高电平，料斗底门复位，停止运行。
定时器T2输入为ON，开始延时，5秒后定时器T2延时结束。
第一、二条皮带出现故障时输入X5\X6高电平，第一、二条皮带与料斗底门定时器T0复位，停止运行。
T7得电，开始延时，5秒后线圈M2得电，闭线圈M2断开，第三条皮带Y5停止运行。
第三条出现故障时输入X7高电平，料斗底门Y1、料斗底门Y2、第一条皮带Y3、第二条皮带Y4、第三条皮带Y5复位，停止运行。
结束语
4.1取得的效果
设计结果即满足正常生产要求要求，对生产：
正常工作时，设备能结合实际满足生产工艺，按一定顺序（从下到上）进行启动；
停止时，按逆序由上往下进行停止；
当相关设备出现故障时，进行首先关闭阀门A、B等系类保护动作，这保证了设备的安全，防止再生故障。
4.2创新点
严格考虑生产实际，运用行程开关并结合电动机正反转实现阀门A、B的开与关；
程序中设计主控指令并联合其它功能指令，由与X17连接的按钮作为总开关。
考虑实际又新设计故障指示灯，对故障进行报警指示提醒维修人员及时进行维修，也防止操作人员违规造作。
4.3设计意义
皮带传输机是一种连续、快速、高效的物料传输设备,广泛使用于煤炭、电力、建材、化工、机械、轻工业等行业的物料传输系统。
一般皮带传输机的电气控制系统采用硬接线方式的继电器控制系统,设备故障率高、可靠性低、体积大、维修和改造不方便。
此课程设计介绍一种皮带传输机的PLC控制系统。
PLC是可编程序逻辑控制器英文全称的缩写名称,是20世纪60年代末期出现的一种新型控制器,具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制、模拟量输入输出、过程控制、位置控制等功能,具有可靠性高,编程、操作、扩展、维修方便,体积小等特点,是一种真正的工业控制计算机。
如果控制要求发生改变,这时也不需要更换控制设备,只需要改变控制程序即可。
这样既可节约资金,又可节约时间,具有较高的技术经济指标。
而且在PLC编程的过程中，体会到了模块化编程的重要性以及带来的清晰、简明。
参考文献
[1]范永胜.王岷.电气控制与PLC应用[M].北京：
中国电力出版社,1999.
[2]郑 成.现代可编程序控制器原理及应用[M]、北京：
科学出版社，1999.
[3]江秀汉.可编程序控制原理及应用[M]、西安：
西安电子科技大学出版社，1998
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