PLC皮带运输机控制系统课程设计

目录

第1章控制对象概述1

皮带运输机用途、基本组成结构及工作过程1

1.1.1 皮带运输机用途1

1.1.2 皮带运输机组成及工作原理1

控制对象对控制系统的要求1

本课题应完成的设计工作2

第2章控制方案论证3

继电器控制方案 3

单片机控制方案 3

PLC控制方案4

结论4

第3章控制系统硬件设计 5

电机及元件选择5

电路设计 5

3.2.1 主电路设计5

3.2.2 PLC I/O 接线图设计6

第4章控制系统程序设计7

程序组成部分7

主程序7

公用子程序8

手动公用子程序8

自动公用子程序9

M1电机故障子程序 10

M2电机故障子程序 11

M3电机故障子程序 12

M4电机故障子程序 12

第5章程序调试 13

第6章体会心得 14

附录15

参考资料18

第1章控制对象概述

皮带运输机用途、基本组成结构及工作过程

1.1.1 皮带运输机用途

皮带输送机可以广泛应用于现代化的各种工业企业中，露天采矿场及选矿厂中，在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统中，皮带输送机都得到了广泛应用，水平运输或倾斜运输，皮带输送机的使用都非常方便。皮带输送机是以连续摩擦驱动的方式用来运输物料。那么皮带输送机的主要是由输送带和驱动装置组成的。皮带输送机具有输送量大、结构简单优点，它广泛地应用在矿山、冶金、煤炭等部门，用来输送松散物料或成件物品，根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组

成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。

皮带运输机的驱动装置由单个或多个驱动滚筒驱动，驱动电机也可以是单个电机或多个电机驱动。一般驱动装置包括电动机、减速机、液力偶合器、制动器或逆止器等组成。偶合器的作用是改善皮带运输机的启动性能。制动器和逆止器是为了防止当皮带运输机停机时皮带向下滑动。

皮带运输机是散料连续运输机械，是应用于短距离连续运输的的重要机械设备。

1.1.2 皮带运输机组成及工作原理

皮带输送机的主要是由输送带和驱动装置组成的。主要介绍驱动装置即四台电动机的运动情况。皮带运输机由4台皮带机组成，4台皮带机分别用4台电动机(M1～M4)拖动。皮带输送机是以连续摩擦驱动的方式用来运输物料，通过控制4台电动机的运动，来控制传输物料。

控制对象对控制系统的要求

皮带运输机由4台皮带机组成，4台皮带机分别用4台电动机(M1～M4)拖动，如图1所示。 M1

M2

M3

M4

图1 皮带运输机系统示意图

皮带运输机的工作过程如下：

（1）启动时先起动最末一台皮带机，经过5S 延时，再依次起动其它皮带机：

1234555M M M M S S S −→−−→−−→−

（2）停止时应先停止第一台皮带机(M1)，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机：

4321555M M M M S S S −→−−→−−→−

（3）当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如当M2故障时，M1、M2应立即停，经过5S 延时后，M3停，再过5S 后M4停。

本课题应完成的设计工作

（1）设计和绘制电气控制原理图或PC I/O 接线图、功能表图和梯形图

编写指令程序清单。

（2）选择电气元件，编制电气元件明细表。

（3）设计操作面板电器元件布置图。

（4）上机调试程序

（5）编写设计说明书

第2章控制方案论证

继电器控制方案

继电器控制系统具有以下特点：

继电器，动作有寿命限制，一个元件故障可能造成整个系统崩溃，会将故障扩大化，成本最低，也最容易被伪劣产品冒充，可维修度最高，同时维修成本也低。

（1）继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能、较为困难。

（2）继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。

（3）继电器安装后，受电气设备触电数目的有限性和连线复杂等原因的影响，系统在今后的灵活性、扩展性很差。

（4）继电器控制可实现逻辑功能，但不具备计数的功能。

（5）触点在开闭时会产生电弧，造成损伤并伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。

单片机控制方案

依据单片机目前的发展状况，该方案的优缺点是：

(1)成本较低。由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。

(2)可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。

(3)由于现存有许多已经设计很完善的子程序，在系统软件设计中可以直接调用，减少较大工作量。

其缺点为：

(1)系统硬件设计相对比较复杂，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，影响系统开发的时间。(2)系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。但由于工厂的条件比较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。

(3)维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。但与此同时，由于微机控制系统所有的电路集中在一块电路板上，其实现的功能、输入输出的点数受到限制，而且系统的散热性，维护性受到考验，若其中一部分损坏，其只能全部更换。另外，微机控制系统开发周期长，一旦要有变化修改比较麻烦。

PLC控制方案

PLC的优点主要有：

(1)功能强，性能价格比高（可以相当于集成了很多继电器，大多数时候性价比并不低，除非是简单电路，只用少数继电器，那么可能就不太实用了。）

(2)硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

(3)可靠性高，抗干扰能力强

(4)系统的设计、安装、调试工作量少