四节传送带毕业设计DOC文档格式.docx
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PLC起源…………………………………………………………8页
1.1.2：
PLC的基本组成和各部分作用………………………………8-9页
1.1.3：
PLC的功能………………………………………………………9页
1.2：
四节转送带的概述……………………………………………………9页
1.2.1：
四节传送带的起源………………………………………………9页
1.2.2：
四节转送带的发展………………………………………………9页
1.2.3：
四节传送带的功能……………………………………………10页
第二章：
元器件的选择…………………………………………………………11页
2.1：
PLC的远型……………………………………………………………11页
2.2：
电器元件的选择………………………………………………………12页
第三章：
系统的硬件设计………………………………………………………13页
3.1：
系统的硬件分析………………………………………………………13页
3.2：
电机驱动控制…………………………………………………………13页
3.2.1：
电机选择………………………………………………………13页
3.2.2：
检测元件选型…………………………………………………14页
3.2.3：
传感器的选型…………………………………………………15页
3.2.4：
低压电器的选型…………………………………………16—18页
3.3：
电源选型………………………………………………………………19页
3.4：
人机接口设计…………………………………………………………19页
3.5：
电路工作过程……………………………………………………20-21页
第四章：
系统软件设计………………………………………………………22页
4.1：
本设计的具体控制流程图………………………………………22-23页
4.2：
I/O分配表……………………………………………………………24页
4.3：
I/O接线图……………………………………………………………24页
4.4：
程序设计…………………………………………………………25—33页
4.5：
指令表设计………………………………………………………33—38页
第五章：
系统的调试……………………………………………………………39页
5.1：
软件部分调试…………………………………………………………39页
5.2：
硬件部分调试…………………………………………………………39页
总结……………………………………………………………………………40页
致谢……………………………………………………………………………41页
参考文献………………………………………………………………………42页
前言
随着科技的飞速发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。
PLC的一般特点：
抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。
PLC总的发展趋势是：
高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。
可编程控制器（简称PLC）由于其将系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以及其可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和自动控制中。
PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。
设置性能完善质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输系统，可以实现高自动化的传送带机的集中控制及保护。
而对于基于PLC的传送带的研究和设计正是目前工业生产中所需要的。
本次毕业设计是应用S7-200PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。
通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行。
它以成本低、大量节省人力、物力、财力、故障少、可靠性高、工作寿命长为优势，具有很强的竞争力。
PLC的概述
1.1.1：
PLC的起源
PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。
自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑或顺序控制。
上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。
随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。
目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。
1.1.2：
PLC的基本组成和各部分作用
图1-1PLC的基本结构图
可编程序控制器英文称ProgrammableController简称PC。
但由于PC和个人计算机PersonalComputer混淆故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置专为在工业现场应用而设计它采用可编程序的存储器用以在其内部存储区域执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令并通过数字式或模拟式的输入、输出接口控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点充分利用了微处理器的优点又照顾到现场操作维修人员的技能与习惯特别是PLC程序的编制不需要专门的计算机编程语言知识而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式使用户程编制形象、直观、方便易学调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后只需按说明书的提示做少量的接线和简易的用户程序的编制工作就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
本课题是用PLC模拟四节传送带的工作。
此系统能够实现四节传送带的倒序启动和顺序停止以及故障、重物处理等功能。
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。
其中，CPU是PLC的核心；
输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；
通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备.
从广义上说，PLC也是一种工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。
所以PLC与计算机控制系统十分相似，也具有中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、电源等。
a）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。
b）存储器PLC系统中的存储器配有系统程序存储器和用户程序存储器。
系统程序存储器用于存放PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在PROM或EPROM存储器中，用户不可访问和修改。
用户程序存储器可分为三部分：
用户程序区、数据区、系统区。
用户程序区用于存放用户经编程器输入的应用程序。
数据区用于存放PLC在运行过程中所用到的和生成的各种工作数据。
系统区主要存放CPU的组态数据。
c）输入、输出单元输入、输出单元是可编程序控制器的CPU与现场输入、输出装置或其他外部设备之间的连接接口部件。
输入单元将现场的输入信号，经过输入单元接口电路的转换，变换为中央处理器能接受和识别的低电压信号，送给中央处理器进行运算；
输出单元则将中央处理器输出的低电压信号变换为控制器件能接受的电压、电流信号，以驱动信号灯、电磁阀、电磁开关等。
d）编程器编程器是PLC重要的外部设备。
它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。
电源单元电源单元是PLC的电源供给部分。
它的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源
1.1.3：
PLC的功能
1、数据采集与输出。
2、控制功能。
包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。
3、数据处理功能。
包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。
4、输入/输出接口调理功能。
具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。
5、通信、联网功能。
现代PLC大多有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换。
6、支持人间界面功能。
提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。
允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。
7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。
1.2：
四节传送带概述
1.2.1:
四节传送带的起源
17世纪中，美国开始用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。
皮带式传送带设备1868年，在英国出现了皮带式传送带输送机；
1887年，在美国出现了螺旋输送机；
1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；
1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。
此后，传送带输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术的影响，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。
1.2.2：
四节传送带的发展
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。
大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等几个方面。
水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。
不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。
扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的传送带设备。
本论文设计了一个多级皮带传输系统，它多用于处于复杂地形的大型工业厂矿。
系统采用可编程控制器（PLC）做下位机控制，上位机则采用工业通用组态软件—“组态王”设计控制界面，并最终完成上下位机的通信以达到直观方便的控制效果。
多级皮带传输系统凭借它自身的特点和优势在现代工业中有着重要的作用和地位，最典型的应用就是我们常说的输煤系统。
输煤系统的组成部分包括给煤机、皮带、破碎机、三通、卸料器等。
我们采用PLC对此系统进行顺序控制。
1.2.3：
四节传送带的功能
生产生活中，很多地方会用到皮带传送，如粮站运送粮食、工矿企业运送石料，给人们带来了很大方便，既省时又省力。
随着PLC控制技术的普及，大大提高了皮带传送系统的可靠性，减少了控制装置的体积，维修维护也更加方便
按钮分配和实物模型如下：
要求：
1.四台皮带传送机分别由4台交流电电动机M1、M2、M3、M4拖动，按下启动按钮后，为了减少4台电动机同时启动对电网造成的冲击，应该按照物料传送方向逆序启动，启动顺序为M4、M3、M2、M1.启动间隔5秒。
2.为防止物料在皮带上滞留，应按照物料传送方向顺序停车，停止顺序为M1、M2、M3、M4，间隔5秒。
3.当某条皮带机故障时，该皮带机及前面的皮带机立即停止，而后面的皮带机待料运完后自动间隔停止（5秒）
4.发生紧急情况时，可按紧急停车按钮，电动机M1、M2、M3、M4同时停车。
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SB1按钮，起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其他皮带机。
停止时按下SB2按钮，最前一条皮带机先停止，待料运送完毕后（5s）
再依次停止其它皮带机。
A、B、C、D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，只需按下按钮A即可，此时该皮带机立即停止工作，而该皮带机以后的皮带机分别间隔5秒再依次停止工作：
M2在M1停止工作后5秒以后再停止（将本皮带上的货物运送待运完后才停止）。
M3在M2停止工作后5秒以后再停止。
往后依次类推。
当M2发生故障时，M1皮带机立即停止工作，而M2以后的皮带机则依次间隔5秒以后再停止工作。
M3、M4发生故障时情况与此相同。
停止时只需按下按钮SB2，这时M1皮带先停止工作，然后M2、M3、M4依次停止工作。
发生紧急情况时，可按紧急SB0停车按钮，电动机M1、M2、M3、M4同时停车。
元器件的选择及清单
2.1：
PLC的选型
随着PLC技术的发展，PLC产品种类也越来越多，而且功能也日趋完善。
不同种类之间的功能设置有着很大的差异，其结构形式、性能、容量、指令系统、价格也不尽相同，适合的场合也个有侧重。
这既给PLC机型的选择提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的合理选用难度。
PLC型号选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，追求好的性价比。
因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。
选择PLC主要从以下两方面考虑：
一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。
对于第一个问题，首先要对控制任务进行详细分析，找出所有I/O点，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质，包括它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是继电器型还是晶体管型。
控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有直流24V的指示灯，则最后选用PLC的输出点数有可能大于实际点数。
。
因为PLC输出点一般几个一组共用一个公共端，这一组输出只能用相同种类和等级的电源。
所以一旦它们是供交流220V负载使用，则
直流24V只能用其他组的输出端了，有可能造成了输出点的浪费，增加了成本。
对于第二个问题要根据PLC的功能以及工程技术人员的个人喜好。
从功能方面上讲，所有的PLC都具有常规功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。
这就要求用户对市场上流行的PLC品牌有个详细的了解，以便做出正确的选择。
2.2：
电器元件的选择
序号
元件名
型号
备注
选择依据
1
电动机
SIEMENS
3～MOT
ILEL10021BB222AA0
4个
4KW,IP55.符合工作要求，且质量好，可靠性高。
2
接触器
3TF41110X
直流线圈，额定电流为12A,且带有一个常开一个常闭。
可以留着以后线路的扩展。
3
热继电器
3UA6040-1J
过载范围符合额定电流的1.1～1.2倍，且可以调节并有测试开关和自动复位档。
4
低压断路器
C45NC16/3P
瞬时脱扣电流是5～10倍的额定电流（16A），且是三相。
5
C45NC60/3P
1个
瞬时脱扣电流是5～10倍的额定电流（60A），且是三相。
6
按钮
MOELLER
2个点动，5个带自锁。
7
常闭触头
EK01
用于电机的急停所选常闭。
8
常开触头
EK10
6个
用于电机的启动、停止和故障模拟所选常开。
9
指示灯
DC24V
4个（Green）
直流24V,用于模拟电机的运行和停止。
10
PLC
CPU313C-2DP
SIEMENS
S7300
添加SM模块DI16/DO16×
DC24兼有输入输出各16个接点,经济实用。
11
插座
80A
长期工作制1个
可以满足4个电机的同时工作，且不至于过载毁坏。
第3章：
系统的硬件设计
3.1：
系统硬件分析
PLC四节传送带的硬件系统是由PC机、四台电机、西门子PLC200等构成。
使用PLC进行控制，可以有效的解决多节传送带复杂的分段控制问题，通过电脑将软件系统下载进入PLC中，同时利用总线接入四台电机，通过软件的设计，实现四台电机顺序启动停止，并且在其某一段上面有重物时，实现一个分段的停止，从而达到节能的目的。
在本设计系统中，PLC时控制核心，外部多种输入信号如启动、停止，包括其中重物的反馈等信号采样进来，经过PLC内部进行程序的运算和数据处理后，提供多种输出信号来控制四台电机的运作。
PLC的硬件接线图如图2-1所示。
3.2电机及驱动控制
3.2.1;
电机选择
选择电机应考虑以下因素：
1、为电机提供电源的种类，如单相、三相、直流电等
2、电机的工作环境，电机工作场所是否有特殊性，如潮湿、高温、化学腐蚀、粉尘等
3、电机的工作方式，是连续工作还是短时工作或是其它工作方式
4、电机的安装方式，如立式安装、卧式安装等等
5、电机的功率及转速等，功率及转速应满足负载的要求
6、其它困素，如是否需要变速、有无特殊控制要求、负载的种类等
由于本设计是带动传送带电机，所以选择三相异步笼型电动机即可，功率选择7.5Kw，额定电流15A，额定转速2900r/min，效率86.2%，功率因数0.88.
3.2.2变频器选择
MM440变频器的控制电路由CPU、模拟量输入/输出、数字输入/输出、操作面板等部分组成。
该变频器共有20多个控制端子，分为4类：
输入信号端子、频率模拟设定输入端子、监视信号输出端子和通信端子。
MM440变频器可以通过6个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。
也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。
其型号种类繁多，额定功率从120W到200Kw（恒定转矩CT控制方式），或者可达250Kw（可变转矩VT控制方式），供用户选择。
本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型（IGBT）晶体管作为功率输出器件，因此它们具有很高的运行可靠性和功能多样性。
采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。
全面而完善的保护功能为变频器和电机提供了良好的保护。
本设计采用变频器型号为：
6SE6440-2UC27-5DA1，额定输出功率12.3KVA，输入电流34A,输出电流28A。
具体接线如图1.4：
图3.2电机主线路图
3.2.2：
检测元件选型
传感器的选型应根据应用情况入手，从传感器支撑点的数量、量程、精度等级、环境适应性等几个方面进行选择。
3.3.1传感器量程的选择
根据经验，一般应使传感器工作在其30%-70%量程范围内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%-40%范围内，使传感器的称量储备量增大，以保证传感器的使用安全和寿命，避免超载。
按照使用量程60%-70%的建议，假设传感器个数为N，单只传感器量程为m，料仓自重加上满料重量的总重为，则在已知M和N的情况下，按如公式（3-1）计算m：
M/（0.7×
N）≤m≤M/（0.6×
N）（3-1）
确定此范围后，在传感器规格里面选择满足此规格的传感器即可。
3.2.3：
传感器的选型
对传感器的等级必须满足下列两个条件：
1.要满足仪表输入的要求。
称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大A/D转换等处理之后显示称量结果的。
因此，传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度值，即将传感器的输出灵敏度带入传感器和仪表的匹配公式（3-2）：
B（传感器输出灵敏度）×
E（激励电源电压）×
D（显示分度值）/A（传感器最大量程）×
N（传感器个数）≥仪表输入灵敏度（3-2）
计算结果要求大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
2.要满足整台电子秤准确度的要求。
一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点,仪表的性能不是很好，秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此从各方面提高要求，又考虑经济效益，确保达到目的。
3.3.3传感器环境适应性选择
用于称重系统中的传感器，一般都要长期工作在各种复杂的环境中，经受温度、湿度、粉尘、腐蚀等的考验，故事先必须对传感器密封型式做出较合理的选择。
应考虑以下几点：
1.注意工作温度范围
对于高温环境下工作的传感器采用耐高温传感器；
另外，苛刻的场合还须加有隔热、水冷或风冷等装置。
2.选择适当的密封型式
粉尘、湿度对传感器造成较大影响。
应选择适当密封类型的传感器，并且在安装时注意避免粉尘、湿热对传感器的影响。
3.选择适当的材质
在酸、碱等腐蚀性较高的环境下，应选择抗腐蚀性能好的不锈钢材质且密封性好的传感器。
4.选择防爆型
在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求，故必须选用防爆型传感器，注意电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
根据本设计要
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