皮带运输机传输系统梯形图控制程序设计与调试

数控机床微机原理与接口

课程设计

专 业： 机电一体化 设计题目：皮带运输机传输系统模拟控制

班级：机电1021学生姓名：仲亚洲学号：2010529237 指导教师： 金 燕 教研室主任：邱国仙

机械工程技术系

一、课程设计任务书

1．课程题目

皮带运输机传输系统模拟控制 2．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。

3.皮带运输机传输系统模拟控制系统的设计要求

1、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。 4. 课程设计报告要求 1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。 2）、报告应包括以下内容：

A、本次设计的主要内容、设计题目、PLC外部连图线、主电路硬件接线图、PLC梯形图或指令程序列表、必要的系统设计及功能说明；

B、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；

C、课程设计总结。包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；

D、设计中参考文献列表；

E、报告使用B5纸打印，全文不少于3000字。

5. 参考资料

[1] 史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京:化学工业出版社.2004 [2] 王永华.现代电气及可编程控制技术. 北京:北京航空航天大学出版社.2002 [3] 邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:机械工业出版社.1997

ABSB1CDSB2AM1BM2CM3D

[4] 徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:中国科学技术大学出版社.2001 [5] 金燕.数控机床微机原理与接口课程设计指导书.常州工程职业技术学院:自编指导书.2010

6. 设计进度（2011年12月26日至2012年1月6日）

时 间 12月26日

设计内容

布置设计任务、查阅资料

12月27日-12月29日 方案论证及总体设计 12月30日-1月5日

1月6日

7. 课程设计时间及地点

2011年12月26日～2012年1月6日

上午8：20～11：30；下午13：20~14：50 开物楼机房（开物楼中404）

二、评语及成绩

系统调试及整理课程设计报告 课程设计答辩

7.出勤 6.设计态度 4.工具软件的使熟练 用 5.辅导答疑 使用 积极 积极 全勤 附加评语 认真 认真 用 应付 应付 缺勤次数 会使 学习 消极 消极 量化总分 量化 分数 10 10 10 需要 10 3. 课程设计论文及插图的规范程度 规范 整 洁 确 正 乱 杂 2. 课程设计的答辩情况 见解 准确 有回答 正确 回答 正确 基本 有错误 25 25 1.独立分析与解决问题的能力 很 强 强 较 般 一 不具有 10 有错误

评分项目 评分标准 成绩：

指导教师：

目录

第一章 概述 .................................................................................................................................................... 1 第二章 总体方案的确定 .................................................................................................................................... 1

2.1方案比较 ............................................................................................................................................... 1 2.2 方案确定 .............................................................................................................................................. 1 第三章 硬件设计 ............................................................................................................................................ 2

3.1 设计可行性方案 .................................................................................................................................. 2 3.2 PLC选型 ............................................................................................................................................. 1

3.2.1 PLC的组成结构 ....................................................................................................................... 1 3.2.2 PLC的工作原理 ..................................................................................................................... 2 3.2.3 FX2N的性能及选型 ............................................................................................................... 2 3.2.4 PLC的端子分配及外部接线 ................................................................................................... 3 3.3 皮带电机的选型及其外部接线 .......................................................................................................... 4

3.3.1 Y2系列异步电机 ..................................................................................................................... 4 3.4 其它硬件选型 ...................................................................................................................................... 5

3.4.1 接触器 ...................................................................................................................................... 5 3.4.2 热继电器 .................................................................................................................................. 5

第四章 软件设计 .............................................................................................................................................. 1

4.1 控制要求 .............................................................................................................................................. 1 4.2 程序的实现 .......................................................................................................................................... 1

第一章 概述

第一章 概述

PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

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都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而设计。

目前PLC已经渗透到生活的各个方面，尤其是自动化控制。在工业生本次毕业设计的题目是基于PLC三台皮带机送料控制程序的设计。皮带机广泛运用于我们的生活中，特别是工业生产中更是必不可缺。它被广泛应用在港口、电厂、煤矿、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。工作过程中噪音较小，结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输。皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。在大型港口或大型冶金企业，皮带运输机得到最广泛的应用。其总长度可达到十几千米。

本次设计选择了用PLC来控制皮带机的整个运行过程，PLC的运用使得系统的电路变得简明清楚，而且十分便于日后的运行维护，那么PLC究竟是什么呢？

PLC在皮带机上面的应用，使的皮带机的控制机构变得简单，运行更加可靠，同时维修起来也是十分的简单方便。

第二章 总体方案的确定

第二章 总体方案的确定

2.1方案比较

就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。 (1) 继电器控制系统

控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护，系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统 的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 （2）单片机控制

单片机作为一个越大规模的集成电路、机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O接口电器上、硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。 （3）工业控制计算机控制

工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷 电路板上引出，不如接线端子可靠。 （4）PLC控制

可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自已设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和热线，通过修改程序适应工艺条件的变化。

可骗程控制（PLC）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置。 2.2 方案确定

第二章 总体方案的确定

通过对多种设计方案的比较，决定选择可编程控制系统，相比于继电器系统，它性能可靠性高，接线很简单，系统不复杂，易于维护，性能先进，易于改造。和单片机系统相比，它编程简单，易于掌握，连线简单。工业控制计算机控制系统性能先进，但是价格昂贵，系统复杂，对于本系统而言实在是大材小用。

综上所述，本次设计应选择PLC控制更为合理。

第三章 硬件设计

3.1 设计可行性方案

本次课题是基于PLC三台皮带机送料控制程序的设计、安装与调试，根据要求我构想了下面的可行性的控制要求如下。

1、控制要求：

（1）某一生产线的末端有一台四级皮带运输机，分别由M1、M2、M3、M4四台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。

（2）手动时，为了便于调试，每一台电机都可以单独启动，按停止按钮都可以停下。 （3）自动控制时，有料进皮带后，通过检测传感器让皮带运行，M1→M2→M3→M4的顺序启动，间隔均为5秒，若无料进入皮带，通过安装在一号皮带机上的传感器，30秒钟后让皮带机按M4→M3→M2→M1的顺序停止否则继续运行，如此循环往复；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，即仍为顺序停止。

（4）为防止在自动运行时传感器误动作，要求按下保护按钮(即后文中的SA2按钮)后，系统才处于待运行状态，否则传感器不动作。

（5）为保证意外发生时的安全，还要有急停按钮，当急停按钮按下时所有电机立即停止运行。

（6）要有必要的短路、过载、连锁保护。 2、设计任务：

（1）列出PLC控制I/O口（输入/输出）元件地址分配表； （2）画出PLC输入/输出接线图和接触器的主电路原理图。

（3）尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，使功能的实现由一到多而且更

第三章 硬件设计

加趋于完善。

3.2 PLC选型

3.2.1 PLC的组成结构

PLC 的一般结构如下图所示，由图可见主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。

图(一)

其核心主要有CPU,I/O模块,电源模块以及它的存储模块，它们各自的特点如下： 一、CPU

PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制；CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作；CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 二、I/O模块：

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号

第三章 硬件设计

状态，输出点反映输出锁存器状态。 三、电源模块：

有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。 四、存储模块：

PLC的存储器包括系统储存器和用户储存器两种。系统储存器用于存储系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统储存器和用户储存器。 3.2.2 PLC的工作原理

一.PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式

1.每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 2.输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态， 新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5．扫描周期的长短由三条决定。

（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数

6．由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/ 输出响应延迟。

二．PLC与继电器控制系统、微机区别 1．PLC与继电器控制系统区别:

前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”，前者用“软件”，后者用“硬件”。 2．PLC与微机区别:

前者工作方式是“循环扫描”。后者工作方式是“待命或中断”PLC 编程方式PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。 3.由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象寄存 器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。

4. 由于PLC是串行工作，所以PLC的运行结果与梯形图程序的顺序有关，这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别。避免了触点的临界竞争，减 少繁琐的联锁电路。 3.2.3 FX2N的性能及选型

三菱公司的PLC是最早进入中国市场的产品，小型机FX2N是近几年推出的高功能整体式小型机。FX系列PLC具有庞大的家族。基本单元(主机)有FX0、FX0S、FXON、FX1、FX2、

第三章 硬件设计

FX2C、FX1S、FX2N、FX2NC9个系列。每个系列又有14、16、32、48、64、80、128点等不同输入输出点数的机型，每个系列还有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种输出形式。

FX2N系列PLC是三菱公司高性能小型机的代表作，系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元后可达256点。FX2系列基本执行指令的速度为0.48μs/步，用户程序存储器的容量可扩展至8K步。 FX2N系列PLC在我国应用比较广泛。

通过对PLC的工作原理及性能的了解，并结合设计要求，设计中选择了FX2N系列的小型PLC。

分析要求，可以确定需要12个输入点，手动工作时，分别为M1,M2,M3，M4启动按钮，停止按钮，通常用于系统的检测维护；一个急停按钮；自动工作时，传感器开与关时的两个不同信号输入以及停止按钮。因为有三台皮带机，故需要三个输出点。又为了便于日后的功能增加等因素，选择了48点的基本输入输出单元，因为输出的是220V的交流电，为了增加它的耐用性，采用了可控硅输出。

综上所述，设计中最终选择了FX2N-48MS的PLC，这种PLC技术成熟，性能好，故障少，价格低廉，对于本项目又留有一定的余量，可以为以后改进留下余地。 3.2.4 PLC的端子分配及外部接线

PLC的I/O元件地址分配 SA0 ———自动/手动按钮 SB1 ———自动启动按钮 SB2 ———正常停止按钮 SB3 ———急停按钮

SB4 ———点动DT电磁阀按钮

SB5～SB8 ———M1～M4的点动启动按钮 SQ1———满仓信号按钮 SQ2———空仓信号按钮 SB9 ———故障启动按钮

KA1———控制DT的起动和停止

HL1～HL4———M1～M4接通指示灯

KM1～KM4 ———交流接触器, 分别控制M1～M4 的起动和停止。

220VQSFU1SA0自动/手动转换SB1自动起动正常停止SB2SB3急停SB4点动DT电磁阀SB5点动M1SB6点动M2SB7点动M3SB8点动M4SQ1满仓信号SQ2空仓信号SB9故障起动X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13COMLNY0COM1HD0DT电磁阀KA1-AC 220VFU3DC 24V+HL1KM1HL2KM2HL3KM3HL4KM4FU4M1电机M2电机M3电机M4电机FU2FX2N-48MRY1Y2Y3Y5图(三)

COM2-3第三章 硬件设计

3.3 皮带电机的选型及其外部接线

3.3.1 Y2系列异步电机

本次设计中的电机采用普通的三项异步电动机，因为本系统中没有对电机的什么特别要求，因此选用普通的三相异步电机，本设计中选用Y2型异步电机。

Y2系列电动机是我国20世纪90年代中期最新设计的三相异步电动机基本系列产品，为全封闭自扇冷式笼型电动机，包括基本设计系列（Y2系列）和提高效率设计系列（Y2E系列）两个系列产品，产品的技术性能指标达到国外同类产品20世纪90年代的水平，是用以替代Y系列的更新换代产品，从90年代末期起我国已开始实现由Y系列向Y2系列过渡Y2系列电动机是我国20世纪90年代中期最新设计的三相异步电动机基本系列产品，为全封闭自扇冷式笼型电动机，包括基本设计系列（Y2系列）和提高效率设计系列（Y2E系列）两个系列产品，产品的技术性能指标达到国外同类产品20世纪90年代的水平，是用以替代Y系列的更新换代产品，从90年代末期起我国已开始实现由Y系列向Y2系列过渡。 Y2系列电动机采用F级绝缘等级，但温升仍按B级绝缘考核（除机座为315部分及355部分规格外），故电动机的温升裕度较大。防护等级提高到IP54，机座用平行垂直分布的散热筋，接线盒置于电动机机座的上方，以方便接线。Y2系列电动机在Y系列电动机的基础上改进了电磁和结构设计，降低了电机的噪声及振动，节约了材料，并使电动机结构更合理，外形新颖、美观。Y2系列电动机（除个别延伸的机座和规格外）的功率等级与安装尺寸的对应关系与Y系列电动机完全相同，有利于Y2系列电动机逐步取代Y系列电动机。Y2E系列电机是为了提高电动机效率而设计的系列产品，其满载效率比Y2系列提高1.79%，主要适用于运行时间长，负载率较高的各种机械设备上。 3.3.2主回路电机的外部接线图

本次设计因为有三级皮带机，故需要三个电机来拖动，当然需要有一些短路、过载等保护，继电器、空开的选型后面后详细介绍，具体的主电路接线图如下：

图(四)

第三章 硬件设计

3.4其它硬件选型

3.4.1 接触器

选用CJ29-10/16型接触器

其中“C”表示接触器，“J”表示交流，20为设计编号，10/16为主触头额定电流 相关元件主要技术参数及原理如下： （1）操作频率为1200/h （2）机电寿命为1000万次 （1）主触头额定电流为10/16（A） （2）额定电压为380/220（V） （3）功率为2.5KW 3.4.2 热继电器

选用JR16B-60/3D型热继电器

其中“J”表示继电器，“D”带断相保护 相关元件主要技术参数及原理如下： （1） 额定电流为20A （2） 热元件额定电流为32/4

第四章 软件设计

第四章 软件设计

4.1 控制要求

（1）某一生产线的末端有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3、M4三台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。

（2）手动时，为了便于调试，每一台电机都可以单独启动，按停止按钮都可以停下。 （3）自动控制时，有料进皮带后，通过检测传感器让皮带运行，M1→M2→M3→M4的顺序启动，间隔均为5秒，若无料进入皮带，通过安装在一号皮带机上的传感器，30秒钟后让皮带机按M4→M3→M2→M1的顺序停止否则继续运行，如此循环往复；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，即仍为顺序停止。

（4）为防止在自动运行时传感器误动作，要求按下保护按钮(即后文中的SA2按钮)后，系统才处于待运行状态，否则传感器不动作。

（5）为保证意外发生时的安全，还要有急停按钮，当急停按钮按下时所有电机立即停止运行。

（6）要有必要的短路、过载、连锁保护。

4.2 程序的实现

在3.2.4PLC外部接线的分析过程中已经列出了PLC的I/O分配表，外了使程序的过程更为明了，采用子程序跳转的方式将程序分为三大块，即公共程序，手动和自动子程序。 一、公共程序：

在该程序中输入点X1执行调用手动子程序P0,输入点X2执行调用手动子程序P1。

图(五)

二、手动程序：

手动程序相对比较简单，一般采用经验设计法进行设计，手动控制子程序见下图，手动按钮X10~X15,分别控制M1、M2、M3、M4电机的启动和停止。

第四章 软件设计

图(六)

三、自动程序：

自动程序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺序控制设计法，其流程图如下：

图(七)

对于顺序控制可用多种方法进行编写，本系统的梯形图程序采用截图形式如下：

第四章 软件设计

图(八)

目录

课程设计报告

班 级：机电1021 姓 名：仲亚洲 学 号：2010529237 指导教师：金燕 撰写日期：2011-12-28

目录

皮带运输机传输系模拟控制设计报告

前言

皮带机是皮带输送机的简称，皮带机运用输送带的连续或间歇运动来输

送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。它的控制形式也多种多样，它可以由单片机，PLC，以及计算机来控制，由于PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置，故本设计中采用PLC集中控制的办法，本设计中利用PLC简单可视化的程序，采用了手动和自动控制的两种不同的控制方式。

目录

目录

一、设计目的 ...................................................................................................................................................... 1 二、 设计思路 .............................................................................................................................................. 1 三、 设计过程 .............................................................................................................................................. 1

3.1 PLC输入/输出端子接线图 ............................................................................................................. 1 3.2 程序设计 .......................................................................................................................................... 2 3.3皮带传输机控制原理 ........................................................................................................................... 3 四、系统调试与结果 .......................................................................................................................................... 4

4.1系统调试 ............................................................................................................................................... 4 4.2调试结果 ............................................................................................................................................... 5 五、主要元器件与设备 ...................................................................................................................................... 5 六、课程设计总结 .............................................................................................................................................. 5 七、参考文献 ...................................................................................................................................................... 5

一、设计目的

1、熟悉步进顺空指令的编程方法; 1. 掌握选择性流程的编制

2. 掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线

二、 设计思路

1. 2. 3. 4.

设计急停电路

设计可选择的启动电路 进行电路整合

各个分路进行仿真调试

三、 设计过程

2.1 PLC输入/输出端子接线图

AM1BM2CM3DABSB1CD图1 皮带运输机的动作示意图

SB2 在建材、化工、机械、冶金、矿山 等工业生产中广泛使用运输系统运送原料或物品。供料由电阀DT控制，电动机M1、M2、M3、M4分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。储料仓没有空仓和满仓信号，其动作示意简图如图1所示。

根据皮带运输机的控制要求，其系统PLC输入/输出端子接线图如图2所示，（PLC输出负载都用指示灯代替）。

I/O分配

SA0 ———自动/手动按钮 SB1 ———自动启动按钮 SB2 ———正常停止按钮 SB3 ———急停按钮

SB4 ———点动DT电磁阀按钮

SB5～SB8 ———M1～M4的点动启动按钮 SQ1———满仓信号按钮 SQ2———空仓信号按钮 SB9 ———故障启动按钮

KA1———控制DT的起动和停止

HL1～HL4———M1～M4接通指示灯

KM1～KM4 ———交流接触器, 分别控制M1～M4 的起动和停止。

220VQSFU1SA0自动/手动转换自动起动SB1正常停止SB2SB3急停SB4点动DT电磁阀SB5点动M1SB6点动M2SB7点动M3SB8点动M4SQ1满仓信号SQ2空仓信号SB9故障起动X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13COMLNY0COM1FX2N-48MRFU2HD0DT电磁阀KA1-AC 220VFU3+DC 24VHL1KM1HL2KM2HL3KM3HL4KM4FU4M1电机M2电机M3电机M4电机Y1Y2Y3Y5COM2-3 皮带运输机的PLC控制系 统外部接线图

2.2 程序设计

根据控制设计要求, 本文编制的状态转移程序如图3 所示（程序指令表及梯形图见附录）：

图3 皮带运输机的状态转移示意图

3.3皮带传输机控制原理

(1) 起动控制: 接通PLC 的电源, 在初始化脉冲M8000 作用下进入初始状态S0 , 按

下SB1/SQ2 → 接通X1/X12 →进入状态S20 →启动定时器T0 , 置位Y1 →接通KM1 →起动M1 →5s 后T0 动作→进入状态S21 →起动定时器T1 , 置位Y0 →接通KA1 →起动DT →5s 后T1 动作→进入状态S22 →启动定时器T2 , 置位Y2 →接通KM2 →起动M2 →5s

后T2 动作→进入状态S23 →置位Y3 →接通KM3 →起动M3 →5s 后T3 动作→进入状态S24 →置位Y4 →接通KM4 →起动M4 。至此, M1～M4与DT 按控制要求全部起动起来, 进入正常运行状态。

(2) 停车控制: 在系统运行时, 按下SB2/SQ1 →接通X2/X11→进入状态S30 →启动定

时器T10 , 复位Y0 →断开KA1→停止DT →5s 后T10 动作→进入状态S31 →启动定时器T11 , 复位Y1 →断开KM1 →停止M1 →5s 后T11 动作→进入状态S32 →启动定时器T12 , 复位Y2 →断开KM2 →停止M2 →5s 后T12 动作→进入状态S33 →启动定时器T13 ,→复位Y3 →断开KM3 →停止M3 →5s 后T13 动作→进入状态S34 →启动定时器T14 ,→复位Y4 →断开KM4 →停止M4 。Y4 复位5s后T14 动作, 状态返回初始状态S0 , 等待下次操作。至此, M1～M4与DT 按控制要求全部实现停车。

(3) 急停控制: 在系统运行时, 如需要紧急停车,按下SB3 →接通X3 →同时置位状态

S20～S34 →同时复位Y0 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 →同时断开KA1、KM1 、KM2 、KM3 和KM4 →同时停止DT与M1～M4 。

(4) 故障起动控制: 在系统运行时,按下SB9 → 接通X13 →进入状态S25 →启动定时

器T5 , 置位Y4 →接通KM4 →起动M4 →5s 后T5 动作→进入状态S26 →起动定时器T6 , 置位Y3 →接通KM3 →起动M3 →5s 后T6 动作→进入状态S27 →启动定时器T7 , 置位Y2 →接通KM2 →起动M2 →5s 后T7 动作→进入状态S28 →置位Y1 →接通KM1 →起动M1 →5s 后T8 动作→进入状态S29 →置位Y0 →接通KA1 →起动DT 。至此, M1～M4与DT 按控制要求全部起动起来, 进入正常运行状态。

(5) 点动控制：接通PLC 的电源, 在初始化脉冲M8002 作用下，按下SB4 → 接通X4→接通Y0→

接通KA1 →起动DT；按下SB5 → 接通X5→接通Y1 →接通KB1 →起动M1；按下SB6 → 接通X6→接通Y2 →接通KB2 →起动M2；按下SB7 → 接通X7→接通Y3 →接通KB3 →起动M3；按下SB8 → 接通X8→接通Y4 →接通KB4 →起动M4；。

四、系统调试与结果

4.1系统调试

1．输入程序，按前面介绍的程序输入方法，用手持式编程器(或计算机)正确输入程序。 2．静态调试，按图2所示的系统接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟静态调试，并通过手持式编程器(或计算机)监视，观察其是否与控制要求一致，否则，检查并修改、调试程序，直至指示正确。

3．动态调试，按图3所示的系统接线图正确连接好输出设备，进行系统的动态调试，

先调试手动程序，后调试自动程序，观察指示灯能否按控制要求动作，并通过手持式编程器(或计算机)监视，观察其是否与控制要求一致，否则，检查线路或修改程序，直至指示灯能按控制要求动作。

4．在调试过程中，要注意各个输入信号，不能同时给好几个输入信号，否则会出错，如满仓信号和空仓信号不能同时给出，一旦给出系统就会混乱，看不清实验现象。接线是最好用不同的颜色表示不同的状态线便于检查错误。梯形图编写时最好写一部分检验一部分的功能，不要全部按完之后再检查，那时就不容易找出错误。

4.2调试结果

1.正常启动：启动开关启动，发光二极管Y1～Y4依次间隔5s亮。

2.故障启动：机器出现故障后，闭合故障启动开关，发光二极管Y4～Y1依次发光，恰与正常启动顺序相反，这样可使故障前留下物料运出而不至于堆积。 3.紧急停止：机器出现故障，急停开关闭合，发光二极管Y1～Y4同时灭。

五、主要元器件与设备

1．可编程控制器1台(FX1S)；

2．皮带运输机模拟显示模块1块(带指示灯、接线端口及按钮等)； 3．实训控制台1个； 4．电工常用工具1套； 5．计算机1台； 6．连接导线若干。

六、课程设计总结

通过这次对皮带运输机的设计仿真，让我了解了运用PLC设计运输机的程序，也让我了解了关于运输机的基本原理与设计理念，要设计一个实物总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为软件本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对坐而言不如立而行有了深刻的认识，对于这些程序编写等还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做实训项目的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于软件的使用方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。

七、参考文献

[1] 殷庆纵等编.可编程控制器原理与实践. 北京：清华大学出版社，2010年；

[2] 杨青杰等.三菱FX系列PLC应用设计指南. 北京：机械工业出版社出版社，2008年； [3] 吴丽1 电气控制与PLC 应用技术[M] 1 北京: 兵器工业出版社, 2001; [4] 王兆义1 小型可编程控制器实用技术[M] 1 北京: 机械工业出版社, 19971

附录

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