皮带运输机PLC自动控制毕业设计论文免费下载

华 东 交 通 大 学

P LC课程设计

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课 题：交通信号灯控制系统设计学 号：姓 名：学 院：专 业：班 级：指导教师：设计日期：

成绩

20101310010319 章宏宇 轨道交通学院 车辆工程 车辆工程2010级3班 蒋益平 2013年12月10日

任务书

（一）课题

皮带运输机传输系统模拟控制

（二）设计内容

1）设计皮带运输机传输系统模拟控制系统的硬件电路（主电路硬件接线设计和PLC外部连线图）和软件程序； 2）PLC程序编制与调试；

3）皮带运输机传输系统模拟控制系 统PLC控制系统的综合调试，皮带运输机传输模型 如右图所示； 4）撰写课程设计报告； 5)完成课程设计答辩。 （三） 基本要求

ABSB1SB2CDAM1BM2CM3D1、起动时M4 → M3→ M2→ M1 （分别间隔5s）

停止时M1→ M2→ M3→ M4

（分别间隔5s）

2、当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后才停止。例如：M2出故障，M2和M1立即停止，经5s延时后，M3停，再经过5s，M4停。 3. 设置故障调试模拟开关。

4. 设置急停按钮SB3，按下急停按钮SB3 所有电机立即停止。

（四）课程设计报告写作要求

1）课程设计报告由封面，设计任务书，目录，摘要，正文，参考文献，附录等部分组成。

2）封面可自行设计，应包括课程设计名称及设计题目，专业，班级，姓名，指导老师，设计日期等内容。

3）正文是设计报告的核心部分。应包括以下的内容：a.概述所作课题的意义，本人所做的工作及系统的主要功能；b硬件电路设计及描述；c软件设计流程图及描述；d.源程序代码（要有注释）；e.体会及建议等。

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摘 要

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、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或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应

该按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 针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制存在可靠性差、劳动力强度大、生产效率低的问题，开发一种基于PLC的皮带运输机控制装置。本控制系统选用CPM2A系列PLC作为控制器。在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护作用。在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序。将硬件和软件有机结合，使控制系统运行可靠，打到预期的设计目的。

关键词：皮带运输机 PLC 集中控制

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目录

1 前言 ............................................................................................................... 3

1.1设计的目的和意义 ............................................................................. 3 1.2 皮带运输机的现状 ............................................................................ 3 1.3交流调速的发展概况 .......................................................................... 4 1.4 方案的确定 ......................................................................................... 4 1.5主要任务 .............................................................................................. 5 2 皮带运输机的PLC控制系统的组成 .......................................................... 6

2.1基本原理 ............................................................................................. 6 2.2概述 ..................................................................................................... 6

2.2.1 三相异步电动机的选择 ......................................................... 7 2.2.2 变频器 ..................................................................................... 8 2.2.3 PLC控制器 ............................................................................ 11 2.2.4 其余部件 ............................................................................... 13

3 皮带运输机的PLC控制系统软件设计 .................................................... 15

3.1 控制系统软件的功能 ....................................................................... 15 3.2 控制系统的主要指标 ....................................................................... 15 3.3 PLC程序设计 ................................................................................... 15

3.3.1 PLC编程器 ............................................................................ 15 3.3.2 MELSEC-F/ FX系统编程软件 .............................................. 17 3.3.3 安装FXGP-WIN-C编程软件 ................................................. 17 3.3.4 FXGP-WIN-C编程软件的应用 .............................................. 18 3.3.5设置编辑文件的路径 ............................................................ 19 3.3.6编辑文件的正确进入及存取 ................................................ 19 3.3.7文件程序编辑 ........................................................................ 20 3.3.8 设置通讯口参数 ................................................................... 21 3.3.9 FXGP与PLC之间的程序传送 .............................................. 22 3.3.10 程序的运行与调试 ............................................................. 23 3.3.11退出系统 .............................................................................. 24 3.4 I/O地址分配如下表3-1 ......................................................... 24 4 结论 ......................................................................................................... 34 5 致谢 ...................................................................................................... 35 6参考文献 ................................................................................................ 36 附录 ................................................................................................................. 37

梯形图 ...................................................................................................... 37

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1 前言

1.1设计的目的和意义

冶金、煤矿、化工、机械、钢铁、建材、食品等工业生产中，需要广泛使用皮带运输机，它为企业的生产承担了绝大多数散料运输任务。

可编程控制器(PLC)是以微处理器技术为基础，综合计算机技术和自动化技术发展起来的一种新型工业控制器，广泛应用于工业生产的各个领域。由于PLC采用的控制系统或设备具有可靠性高,控制易于实现，系统设计灵括， 能在实验室进行现场模拟调试，编程简单，安装方便，较好的抗干扰能力,被誉为当代工业生产自动化的支柱之一，正在得到越来越广泛的应用。

利用PLC可以使皮带运输机的传动系统逐渐实现了全自动控制状态，并且使皮带运输机具有完善的控制特性及简易的操作、基本免维护的工作量，达到一种经济、安全、可靠且运行效率高的状况, 其独特的易于使用性、可靠性和灵活性越来越受到广大工程技术人员的青睐。对于港口、厂区广泛使用的皮带运输机，应用PLC控制，可以使皮带机生产线的控制更加灵活、可靠。通过PLC进行控制提高了企业生产的效率，为工业生产的进行节省了大量的人力、物力、财力。

1.2 皮带运输机的现状

电气传动技术以运动机械的驱动装置---电动机为控制对象，以微电子装置为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下完成电气传动自动控制系统，控制电动机的转矩和转速，将电能转换成机械能，实现工作机械的旋转运动或反复运动。

因电机的种类的不同，我们可以将分为直流电动机传动和交流电动机

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度、压力和流量等)经传感器检测变成电信号(弱信号)，再经过放大、滤波之后成为连续变化的波形。根据事先确定的频率对波形采样。

将每次的采样值(如模拟电压值)送给A/D变换器，则对应每次采样的电压值转换成的数字信号(H进制数字)。

（2）将数字信号转换成为模拟量的原理:首先将数字信号并行输入给D/A转换器，经转换后输出一个矩形波，经过放大滤波之后即变成一个连续变化的模拟量输出信号。

2. 转度传感器

它是一种将皮带的运行速度检测出来，变成电脉冲信号输送给保护装置，使装置能够根据速度大小来确定运行状态，可同时解决胶带低速运转、打滑和断带等问题的智能传感器。

将两个磁缸分别装在皮带运输机滚筒和皮带托辊上，利用两个霍尔传感器将滚筒和托辊的转速分别传送给PLC系统，经系统判断，输出、打滑、低速运行、断带等数字信号，经控制器进一步处理，达到保护设备的目的。

3.急停开关

它是通过拉线来使设备立即停止的一种保护装置。急停开关为双向拉线式。当皮带机正常工作时，急停开关处于正常位置；当出现事故，任意拉动拉线上的拉环，使装在两端的微动开关动作，发出动作信号并切断控制回路，保护系统安全。

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3 皮带运输机的PLC控制系统软件设计

3.1 控制系统软件的功能

控制系统软件的功能和任务如下： （1）实现对电机的软启动；

（2）能自动或者手动的对电机进行调速，控制系统在最高转速和最低转速的范围内自动调节速度，平滑的无级调速特性；

（3）能自动检测到系统是否过载，并自动停止； （4）实现快速的起制动及正反转运行；

（5）并要求在不同转速下工作时，速度稳定；系统在某一转速上稳定运行时，能克服负载的扰动、电源电压波动等因素对系统的影响。

3.2 控制系统的主要指标

控制系统的主要指标如下：

（1）初始状态：初始阶段，电机定义为正转，并设定电机的转速设定为一档；

（2）停止：当需要停止的时候，适当的进行延时之后再停止； （3）故障停止：紧急情况下无条件下通过急停开关把电机停止。

3.3 PLC程序设计

3.3.1 PLC编程器

1.概述

编程器是PLC的最重要外围设备，它一方面对PLC进行编程，另一方面又能对PLC的工作状态进行监控。FX系列PLC的编程设备可分为FX-20P-E

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简易编程器，GP-80FX-E图形编辑器，还可以用编辑软件MELSEC-MEDOC在个人计算机上进行编程。

FX-20P-E简易编程器可以用于FX系列FX2、FX0、FXON、FX2C型PLC，也可以通过FX-20P-E-FKIT转换器用于F1和F2系列PLC。

FX-20P-E和一般编程器一样，有在线编程器和离线编程器两种方式。在线编程也叫联机编程。编程器和FX系列型PLC直接相联。简易编程器对PLC用户程序存储器直接操作。在写入程序时，若未在PLC内装上EEPROM卡盒时，程序就会写入PLC内部的RAM；若PLC装有EEPROM卡盒时，则程序就写入该存储器卡盒。离线编程方式，编制的程序先写入编程器内部的RAM中，在成批的传送到PLC的存储器，也可以在编程器和ROM写入器之间进行程序传送。

2.简易编程器

FX系列的简易编程器也有很多种，功能也有差异，这里以有代表性的FX-20P-E简易编程器为例，介绍其结构、组成和编程操作。

（1）FX-20P-E的结构

FX-20P-E简易编程器由液晶显示屏、ROM写入器接口、存储器卡盒的接口及由功能键、指令键、元件符号键、数字键等键盘组成。

简易编程器配有专用电缆与PLC主机连接。主机的系列不同，电缆型号也不同。还有系统存储器卡盒，用于存放系统软件。其他如ROM写入器模块和PLC存储器卡盒等为选用件。

（2）FX-20P-E的操作面板 先把键盘上各键的作用说明下：

功能键三个。RD/WR：读出/写入键；INS/DEL：插入/删除键；MNT/TEST：监视/测试键。三个功能键都是复用键，交替起作用，按第一次时选择键左上方表示的功能，按第二次时则选择右下方表示的功能。

执行键GO：此键用于指令的确认、执行、显示画面和检索。 清除键CLEAR：如在按执行键前按此键，则清除键入的数据。该键也可以用于清除显示屏上的错误信息或恢复原来的画面。

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其它键OTHER：在任何状态下按此键，将显示项目方式单菜单。安装ROM写入模块时，在脱机方式项目单上进行项目选择。

辅助键HELP：显示应用命令一览表。监视时，进行十进制和十六进制数的转换。

空格键SP：在输入时，用此键指定元件号和常数。 步序键STEP：设定步序号时按此键。

两个光标键↑、↓：用该键移动光标和提示符，指定已指定元件前一个或后一个地址号的元件，做行滚动。

指令键、元件符号键、数字键：这些都是复用键。每个键的上面为指令符号，下面为元件符号或者数字。上、下的功能是根据当前所执行的操作自动进行切换，其中下面的元件符号Z/V、K/H、P/I又是交替起作用，反复按键时，互相切换。指令键共有26个，操作起来方便、直观。

3.3.2 MELSEC-F/ FX系统编程软件

三菱FX2N、FX0N可编程序控制器的功能比较强大，可分为基本指令、步进梯形指令、应用指令。该可编程序控制器是由电源+CPU＋输入输出+程序存储器（RAM）的单元型可编程序控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩展其输入输出点的“扩展单元（电源+I/O）”和“扩展模块（I/O）”，此外，还可连接扩展设备,用于特殊控制。

3.3.3 安装FXGP-WIN-C编程软件

将存有MELSEC-F/ FX系统编程软件的软盘插入软驱，在WINDOWS条件下起动安装进入MELSEC-F/ FX系统，选择FXGP-WIN-C文件双击鼠标左键，出现如下界面方可进入编程，如图3-1所示。

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图 3-1

3.3.4 FXGP-WIN-C编程软件的应用

FXGP-WIN-C编程软件的界面介绍见图3-2。

图 3-2

界面包含：

a.当前编程文件名,例如标题栏中的文件名untit101

b.菜单: 文件（F）、 编辑（E）、 工具（T）、 PLC、 遥控（R）、监控/测试（M）等等。

c.快捷功能键:保存、 打印、剪切、 转换、元件名查、 指令查、触点/线圈查、 刷新等等。

d.当前编程工作区:编辑用指令（梯形图）形式表示的程序。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i3c2.html