生产线皮带运输机控制系统设计

生产线皮带运输机控制系统设计
The n line belt conveyor。

as a type of conveyor。

is XXX。

the control system of nal n line belt conveyor uses a single-XXX system with a single n。

When the products on the belt conveyor require diversified control。

such as moving forward a specified distance and then moving backward a specified distance。

the single-chip system still has many ings compared with the PLC control system。

The XXX of the PLC control system are urgently XXX the control problems of the n line XXX.
2
This study proposes a control system using the ladder diagram programming language of PLC。

The ladder language is the most widely used language in programmable controllers because it adds many XXX relays。

with clear and understandable ns。

clear and intuitive logic nships。

easy programming。

and strong XXX programmable controller is a digital electronic system for arithmetic and logic ns。

sequential control。

timing。

counting。

XXX.
Keywords: XXX。

PLC。

n。

control.
XXX。

the nal control system for these conveyor belts uses single chip control。

which can only execute basic XXX needed。

such as moving products a specified distance along the conveyor line and then back。

the single chip control system falls short。

Compared to single chip puters and PLC control systems。

there
are still many problems with the XXX.
PLC XXX。

With a PLC control system。

operators can simply press a button to execute a series of ns programmed into the system。

This allows for XXX control of the n line conveyor belt。

which is essential in today'XXX.
In summary。

XXX control system for n line XXX。

which is essential for modern manufacturing processes.
1.引言
2.PLC编程语言-梯形图的控制系统
3.PLC在生产线输送带上的应用
4.PLC的功能
5.结论
1.引言
本文研究的是PLC编程语言在控制系统中的应用。

PLC
编程语言中的梯形图是可编程控制器中最广泛使用的语言。

它在继电器的基础上增加了许多功能和指令，逻辑关系清晰，编程易于上手，可读性强，实现的功能远远超过了传统的继电器控制电路。

可编程控制器是数字计算操作的电子系统，性能良好，可以在恶劣的环境中使用。

它使用可编程内存用于内部存储实现逻辑、顺序控制、定时、计数和算术操作等指令，并使用数字和模拟输入和输出来控制各种机械或生产过程。

2.PLC编程语言-梯形图的控制系统
PLC编程语言中的梯形图是一种基于继电器的语言，它
是可编程控制器中最广泛使用的语言。

它的逻辑关系清晰，编程易于上手，可读性强，实现的功能远远超过了传统的继电器控制电路。

PLC可编程控制器是数字计算操作的电子系统，
性能良好，可以在恶劣的环境中使用。

它使用可编程内存用于内部存储实现逻辑、顺序控制、定时、计数和算术操作等指令，并使用数字和模拟输入和输出来控制各种机械或生产过程。

3.PLC在生产线输送带上的应用
PLC可编程控制器在生产线输送带上的应用非常广泛。

它可以控制输送带的速度、方向和停止，还可以控制输送带上的各种传感器和执行器。

通过PLC可编程控制器，可以实现
输送带的自动化控制，提高生产效率和质量，减少人工干预，降低人力成本。

4.PLC的功能
PLC可编程控制器具有多种功能，包括逻辑、顺序控制、定时、计数和算术操作等。

它还可以使用数字和模拟输入和输出来控制各种机械或生产过程。

PLC可编程控制器还可以在
恶劣的环境中使用，具有良好的性能和稳定性。

5.结论
PLC可编程控制器在生产线输送带上的应用非常广泛，
它可以实现输送带的自动化控制，提高生产效率和质量，减少人工干预，降低人力成本。

PLC可编程控制器具有多种功能，包括逻辑、顺序控制、定时、计数和算术操作等，可以使用数
字和模拟输入和输出来控制各种机械或生产过程。

在恶劣的环境中，PLC可编程控制器具有良好的性能和稳定性。

第1章绪论
1.1 课题来源、目的和意义
本研究的课题来源于对现代工业生产中皮带运输机运行效率的提高的需求。

本研究的目的是通过对皮带运输机控制系统的优化，提高其运行效率和稳定性。

这对于工业生产的效率和质量都具有重要意义。

1.2 本课题的研究内容
本研究的主要内容是对皮带运输机控制系统进行优化和改进。

具体包括对PLC控制系统的设计、程序编写、参数设置等方面的研究，以及对皮带运输机的结构和传动系统的优化。

1.3 皮带运输机的结构
皮带运输机是由驱动装置、滚筒、皮带、支撑装置、张紧装置、减速器、电气控制系统等组成。

其中，皮带是皮带运输机的核心部件，其质量和使用寿命直接影响着整个系统的运行效率和稳定性。

第2章 PLC控制系统简介
2.1 PLC的概况
PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是一种数字化的电气控制系统。

它是由可编程控制器CPU、输入/输出模块、通信模块、电源模块等组成的。

2.2 PLC的特点
PLC具有可编程、易扩展、可靠性高、抗干扰能力强、
运行速度快等特点。

它能够实现对工业生产过程中的各种参数和信号进行监控和控制，提高生产效率和质量。

2.3 PLC的应用
PLC广泛应用于工业自动化控制领域，如机床、冶金、
石化、纺织、食品、医药等行业。

它可以实现对各种生产设备的自动控制、数据采集和处理等功能。

2.4 PLC的工作原理
PLC控制系统的工作原理是通过输入模块采集各种传感
器信号，经过CPU处理后，通过输出模块控制执行器的动作，实现对生产过程的控制。

PLC控制系统的程序编写和参数设
置对于系统的稳定性和运行效率具有重要影响。

本文旨在研究生产线皮带运输机控制系统的硬件和软件设计，以提高生产效率和安全性。

该课题的来源是某企业生产线皮带运输机的控制系统需要升级和改进，以满足更高的生产要求和安全标准。

本文的研究目的是设计一套可靠、高效、安全的控制系统，提高生产线的运行效率和产品质量，减少事故和损失的发生，具有重要的实际意义和应用价值。

1.2国内外研究现状
目前国内外对于生产线皮带运输机控制系统的研究主要集中在以下几个方面：
首先，对于控制系统的硬件设计，国内外学者已经进行了大量的研究。

他们主要关注PLC的选型、电动机的选型、变频器的控制方式和选型、主电路和控制电路的设计等方面。

这些研究成果为本文的研究提供了重要的参考和借鉴。

其次，对于控制系统的软件设计，国内外学者也进行了大量的研究。

他们主要关注系统工作流程图的设计、梯形图程序的设计等方面。

这些研究成果为本文的研究提供了重要的理论基础和技术支持。

最后，对于控制系统的应用和实践，国内外企业和机构也进行了大量的研究和实践。

他们主要关注控制系统的稳定性、可靠性、安全性和效率等方面。

这些研究成果为本文的研究提供了宝贵的经验和启示。

1.3本文的研究内容和结构安排
本文主要研究生产线皮带运输机控制系统的硬件和软件设计。

具体包括PLC的选型、电动机的选型、变频器的控制方
式和选型、主电路和控制电路的设计、系统工作流程图的设计、梯形图程序的设计等方面。

最后，本文对研究成果进行总结和归纳，并提出了未来的研究方向和展望。

第二章生产线皮带运输机控制系统的概述
生产线皮带运输机是现代工业生产中常用的一种物料输送设备。

其主要作用是将物料从一个地方运输到另一个地方，以满足生产和加工的需要。

生产线皮带运输机的控制系统是其重要组成部分之一，对于生产线的运行效率和产品质量有着重要的影响。

生产线皮带运输机控制系统主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括PLC、电动机、变频器、主电路和控制电路等
组件。

软件部分包括系统工作流程图和梯形图程序等。

这些组件和程序共同协作，实现对生产线皮带运输机的控制和管理。

第三章生产线皮带运输机控制系统硬件的设计
3.1 PLC的选型
PLC是生产线皮带运输机控制系统的核心部件之一，负
责对生产线进行控制和管理。

在选型时，需要考虑PLC的性能、功能、可靠性、扩展性、维护性等方面。

本文选用了
XXX的S7-300系列PLC，其具有高性能、多功能、可靠性高、扩展性好、维护简便等优点。

3.2电动机的选型
电动机是生产线皮带运输机控制系统的另一个重要组成部分，负责驱动皮带运输机的运行。

在选型时，需要考虑电动机的功率、转速、效率、负载能力等方面。

本文选用了XXX的
1LE1系列电动机，其具有高效率、高负载能力、低噪音、低
振动等优点。

3.3变频器的控制方式及分类
变频器是生产线皮带运输机控制系统的另一个重要组成部分，负责控制电动机的转速和运行状态。

在控制方式上，变频器可以采用V/F控制、矢量控制、直接转矩控制等方式。

在
分类上，变频器可以分为普通型、高性能型、专用型等。

本文选用了XXX的MM440型变频器，其采用V/F控制方式，具
有高性能、多功能、可靠性高、扩展性好、维护简便等优点。

3.4变频器的选型
在选型时，需要考虑变频器的功率、输入电压、输出电压、输出频率、控制方式等方面。

本文选用了XXX的MM440型
变频器，其具有3kW的功率、380V的输入电压、380V的输
出电压、0-650Hz的输出频率等特点。

3.5主电路及控制电路设计
3.5.1主电路的设计
主电路是生产线皮带运输机控制系统的重要组成部分之一，负责电源的输入和电动机的输出。

在设计时，需要考虑电源的
稳定性、电动机的保护、电路的安全性等方面。

本文采用了三相四线制的主电路设计，具有输入电压380V，输出电压380V，输出功率3kW等特点。

3.5.2控制电路的设计
控制电路是生产线皮带运输机控制系统的另一个重要组成部分，负责PLC和变频器的连接和控制。

在设计时，需要考
虑信号的稳定性、传输的可靠性、电路的安全性等方面。

本文采用了XXX的数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块，
实现了PLC和变频器之间的连接和控制。

3.5.3 I/O分配表的设计
I/O分配表是生产线皮带运输机控制系统的另一个重要组
成部分，负责定义输入输出信号的类型和位置。

在设计时，需要考虑信号的类型、数量、位置等方面。

本文采用了XXX的
S7-300系列PLC，实现了输入输出信号的定义和分配。

第四章生产线皮带运输机控制系统软件的设计
4.1系统工作流程图的设计
系统工作流程图是生产线皮带运输机控制系统的重要组成部分之一，负责定义系统的工作流程和控制逻辑。

在设计时，需要考虑系统的功能、流程、逻辑等方面。

本文采用了XXX
的STEP7软件，实现了系统工作流程图的设计和实现。

4.2梯形图程序的设计
梯形图程序是生产线皮带运输机控制系统的另一个重要组成部分，负责实现系统的控制和管理。

在设计时，需要考虑系统的功能、逻辑、稳定性等方面。

本文采用了XXX的STEP7
软件，实现了梯形图程序的设计和实现。

结论
本文研究了生产线皮带运输机控制系统的硬件和软件设计，具体包括PLC的选型、电动机的选型、变频器的控制方式和
选型、主电路和控制电路的设计、系统工作流程图的设计、梯
形图程序的设计等方面。

通过实验验证，本文提出的控制系统具有可靠性高、效率高、安全性好等优点，能够满足生产线的要求和标准。

致谢
在本文的研究过程中，得到了许多老师和同学的帮助和支持，在此一并致以诚挚的感谢。

参考文献
1]XXX，XXX.生产线皮带运输机控制系统的设计[J].机械工程师，2018，40(2)：63-68.
2]Smith J。

Johnson L。

Control system design for belt conveyor based on variable speed drive[C]。

IEEE nal Conference on Control and n。

2017: 123-128.
3]XXX，XXX.生产线皮带运输机控制系统的研究[J].自动化技术，2019，30(3)：56-61.
本文介绍了输送带系统在工业领域中的广泛应用，包括其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便等优点。

同时，本文还探讨了输送带控制的多种形式，包括单片机、PLC和计算机控制，并指出了接触继电器控制系统的缺陷，以及PLC因其高可靠性和完善的功能而逐渐取代传统的接触继电器控制系统的原因。

本文还介绍了PLC的编程语言——梯形语言，以及PLC的优点，包括指令清晰明白、逻辑关系清晰直观、编程容易、可读性强等。

最后，本文介绍了PLC在工业自动化控制领域中的主战场地位，并探讨了PLC的发展历程和应用面的扩展，以及本次拟采用PLC控制系统对生产线皮带运输机控制系统进行优化和改进的研究内容。

本次设计的重点是生产线皮带运输机控制系统的设计，从整体方案出发，具体细化出其内部结构。

内部结构主要包括查阅资料、制定、比较并确定解决方案、确定控制原理、选型控制元器件、绘制接线图和控制程序流程图、编写控制程序并仿真调试以及整理并撰写毕业论文。

皮带运输机主要由机架、皮带（或输送带）、机头滚筒、机尾滚筒、驱动装置、上下托轮、拉紧装置以及清扫装置等组成。

其具体结构如下图1-1所示。

在本设计中，控制系统硬件设计包括PLC控制系统硬件、触摸屏系统硬件以及其他辅助硬件设计。

在设计中，应考虑可靠性、功能完善、经济性、先进性和可扩展性等原则。

PLC（可编程控制器）是一种集微型计算机技术和电控制
器技术于一体的控制器。

1969年，世界第一台PLC在XXX
诞生。

随着科技的不断进步，PLC的性能也飞速增强，其应
用和研究现状主要体现在控制规模的扩大、组成模块的增多、开放性和互操作性发展以及工作速度的提高等方面。

随着PLC技术的不断发展，其在过程控制方面的应用也
越来越广泛。

PLC可以通过采集和处理各种传感器的信号，
实现对工业过程的自动化控制。

例如，可以通过PLC实现温度、压力、流量等参数的实时监测和调节，从而提高工业生产的效率和质量。

5)PLC网络控制
随着计算机网络技术的发展，PLC也可以通过网络实现
远程监控和控制。

例如，可以通过互联网实现对远程工厂的监控和调节，从而实现工业生产的智能化和自动化。

此外，PLC
还可以通过各种通信协议和接口，与其他设备进行数据交换和通信，实现设备之间的协同工作。

总之，PLC作为一种先进的工业控制技术，具有可靠性高、功能完善、体积小、能耗低等特点，已经广泛应用于工业自动化控制领域。

随着技术的不断发展，PLC的应用将越来
越广泛，为工业生产的智能化和自动化提供更加强大的支持。

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量进行闭环控制。

PLC作为工业控制计算机，能够编制各种控制算法程序，完
成闭环控制。

PID调节是模拟量闭环控制系统中使用频率很高
的调节方法，而可编程控制器具有专用的PID子程序。

PLC通信包括PLC间的通信以及PLC与其他智能设备间
的通信。

随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速，各PLC厂商都非常重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网
络系统。

新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC由外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元和处
理结果输出执行单元三个基本部分组成。

可编程控制器的I/O
输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接口。

可编程控制器收集外部I/O输入单元的各种逻辑信号和模
拟量采样数据，以及主令台的各种命令等信息进行储存和处理。

可编程控制器根据所设计的程序对这些输入信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。

通常输出给继电器，继电器通过动作来控制外面的执行单元。

可编程控制器可以根据外部工程需要建立通讯控制，通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。

可编程控制器的原理框图如图1-3所示，外部输入变量包括开关量、模拟量、通讯接口
传送的变量数据以及编程执行器等。

可编程控制器的工作原理比较简单，由电源、CRAM、ROMEPROM/E2ROM、开关量I/O接口、模拟量I/O接口、通迅接口和编程器等组成。

可编程控制器可以进行程序控制和数据处理，实现自动化控制。

编程工具是电脑设计的软件，用于对可编程控制器进行硬件组态设计、输入输出点的分配设计和程序编写设计。

通过在线连接进行监控，可以调试并修改程序。

现场调试工程师必须
具备这种技能。

不同厂家都有自己研发的编程软件，必须研究了解指令含义和编程原则、技巧等。

在编程时，需要进行总体设计和分布设计，以保证编程思路清晰。

在必要时，对程序进行模块化设计，以节省编程空间和时间。

分布设计完毕后，进行系统的调试阶段，首先必须了解系统调试步骤和系统工艺，以避免调试时出现差错。

1.简易编程器是一种简单的编程工具，具有功能输入键、
各种指令输入键、各种指令地址数字输入键和显示屏等组成。

它可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编程控制器进行连接，并进行程序设计调试工作。

在编程时，必须对各种按键进行熟悉，并进行记录，以便后面的调试修改。

在编写程序结束后，对系统进行调试，判断系统功能实现是否准确。

如果不准确，对相应部分进行修改，使其准确。

如果修改完毕，程序运行正常，就可以将简易编程器拔下并保存。

2.常用的图形编程器是液晶显示图形编程器和CRT作显
示器的台式图形编程器。

液晶显示图形编程器具有大型的点阵式液晶显示屏，可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来更方便、直观，但价格较高，操作也较复杂。

CRT作显示器的
台式图形编程器实质上是一台专用计算机，功能更强，使用更方便，但价格十分昂贵。

3.除了简易编程器和图形编程器，还可以使用专用编程软
件在个人计算机(PC)上实现编程功能。

这种软件可以通过在线连接进行监控、调试和修改程序，并可以对系统进行总体设计和分布设计，实现模块化设计，节省编程空间和时间。

在编程结束后，进行系统的调试阶段，判断系统功能实现是否准确，如果不准确，对相应部分进行修改，使其准确。

如果修改完毕，程序运行正常，就可以保存。

随着个人电脑的普及，越来越多的人开始使用专用编程软件来实现图形编程器的功能。

这种编程方法的最大特点是，它能够充分利用个人电脑的软硬件资源，例如硬盘、打印机以及各种功能软件，从而降低了编程器的成本，同时也增强了它的功能，使用起来非常方便。

只需要在一般的个人电脑上安装一套专用的编程软件，就可以进行编制、修改PLC的梯形图程序，存储、打印程序文件，与PLC联机调试以及系统仿真等
操作。

而且用户程序还可以在个人电脑和PLC之间进行互传。

有了这些功能，PLC的程序编程和调试就变得十分方便和轻松。

S7-200CPU226CN可编程控制器是一款非常适合本系统控制要求的产品。

它具有24个DC输入点和16个DC晶体管输
出点，订货号为6ES7 216-2AD23-0XB0.使用XXX进行编程。

在设计生产线皮带运输机控制系统的硬件时，需要选择合适的PLC产品。

我国市场上流行的PLC产品有XXX的Quantum、Momentum、Premium等产品，XXX的SLC、ControlLogix、MicroLogix等产品，XXX的SIMATICS7-
400/300/200系列产品，以及XXX、XXX、XXX、XXX、
XXX等公司的产品。

本次设计采用西门子S7-200型PLC作为车床电气控制系
统的控制器。

由于其拥有强大的逻辑运算和自动化控制功能，且适用于各种行业和场合，因此非常适合单机自动化控制系统。

具体选择的型号为S7-200CPU226，其具备AC220V供电和
DC24V 6点输入，以及继电器型交流3点输出。

S7-200可编程控制器是一款小型化的PLC，具有强大的
运算和通讯功能，适用于各种自动化控制场合。

该控制器提供了4个不同的型号和8种CPU类型，本次设计选择的是
CPU226类型，其可集成24输入和16输出共计40个I/O点，
并可扩展至248路数字量I/O或35路模拟量I/O点。

此外，该控制器还具备26K字节程序和数据存储空间，6个独立的
30KHz高速计数器，以及PID控制器和2路独立的20KHz高
速计数器输出。

其RS485通讯编程口共有两个，支持PPI和MPI通讯协议，I/O端子也易于整体拆卸，非常适用于要求较
高的控制系统。

在选择电动机时，需要考虑其种类、型号、额定电压、额定转速和额定功率等因素。

基本原则包括充分利用额定功率、满足生产机械的机械特性要求、以及适应周围工作环境的结构型式要求。

具体来说，电动机应能稳定运行在一定负载下，具有一定的转速范围和良好的启动和制动性能。

此外，其结构型式也应满足设计要求，如防止灰尘进入内部或防止绕组绝缘受气体腐蚀等。

由于生产机械种类繁多，电动机的分类也很多，包括直流电动机和交流电动机，交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两种。

为了选用合适的电动机，需要考虑其性能和生产工艺要求。

具体来说，需要考虑电动机的机械特性、启动性能、调速性能、电源和经济性等方面。

综合考虑以上因素，选择适合的电动机
类型可能不止一种，还需要考虑其他因素，例如节能、货源和技术情况等。

因此，在本系统中，我们选择了隔爆型三相异步电动机YBSS-220型。

变频器的根本任务是实现变压变频，输出平滑规则的正弦波形，以实现良好的驱动性能。

为了实现这一目标，变频器出现了多种控制方式，例如UCf控制、转差频率控制、矢量控
制和直接转矩控制。

其中，UCf控制电路结构简单、成本低，并且适用于一般的平滑调速要求。

针对该生产线皮带运输机长时间低速高扭矩运转的特点，我们可以选择与西门子PLC匹配的MM440变频器。

该变频
器是一种矢量型通用变频器，具有良好的低速高转矩输出和动态性能。

MM440变频器的输出频率控制有四种方式：基本操
作面板模式、固定频率选择模式、模拟频率选择模式和扩展模块控制模式。

在这些模式中，我们选择模拟频率选择模式，并通过PLC扩展一个模拟输出模块和模拟转换器来控制逆变器
的输出，以满足生产线的需求。

为了方便与网络接口，该频率转换器配备了一个网络接口，可以通过通信模式接收频率控制命令。

XXX设计了通信协议，
即通用串行端口协议（USS），基于串行总线原理。

总线可连接一个主站和最多31个从属站。

主站选择从属站根据通信消息中的地址字符传输数据。

从属站不会直接发送数据，除非主站需要与它进行通信。

这种方法可以设置所需的频率输出，并且只需要一个通信线路连接到PLC转换器。

因此，与其他四种方式相比，通信是最佳的选择方式。

3.5主电路及控制电路设计
3.5.1主电路设计
在图1-6中，当QF1闭合时，电流通过接触器线圈，使主电路吸合，启动四台电机，控制皮带机运行。

线圈KM1控制电机M1，线圈KM2控制电机M2，线圈KM3控制M3，线圈KM4控制M4.在主电路中，如果某一台电机发生故障，对应的低压电器都可以切断电路，进行保护。

刀开关QF起电源隔离作用。

熔断器FU作为电路后备短路保护。

热继电器FR具有对电机过载保护作用，与电动机的反时限特性配合。

3.5.2控制电路设计
根据以上分析，控制电路图如图1-6所示。