PLC皮带运输机控制系统课程教学设计

目录

第1章控制对象概述 (1)

1.1 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)

1.2 控制对象对控制系统的要求 (1)

1.3 本课题应完成的设计工作 (2)

第2章控制方案论证 (3)

2.1 继电器控制方案 (3)

2.2 单片机控制方案 (3)

2.3 PLC控制方案 (4)

2.4 结论 (4)

第3章控制系统硬件设计 (5)

3.1 电机及元件选择 (5)

3.2 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)

4.1 程序组成部分 (7)

4.2 主程序 (7)

4.3 公用子程序 (8)

4.4 手动公用子程序 (8)

4.5 自动公用子程序 (9)

4.6 M1电机故障子程序 (10)

4.7 M2电机故障子程序 (11)

4.8 M3电机故障子程序 (12)

4.9 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

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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

2.1 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。

2.2 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