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华北水利水电大学NorthChina University of Water Resourcesand Electric PowerPLC原理课程论文皮带传输机的PLC控制设计学院：信息工程学院专业：电子信息工程姓名：学号：PLC是可编程逻辑控制器的简称，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC组成（1）中央处理器PLC的CPU与通用微机的CPU一样，它是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。

它通过系统总线与用户存储器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。

通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。

其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。

（2）存储器根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

系统程序存储器：用来存入软件的存储器。

系统程序相当于计算机操作系统，是PLC 厂家根据选用的CPU的指令系统编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。

用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。

不同类型的PLC，其存储容量也不一样。

数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。

因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。

（3）输入/输出单元输入/输出单元是PLC与外部设备连接的纽带。

输入单元接收现场设备向PLC提供的开关量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。

输出单元将CPU的信号经处理后来控制外部设备的。

（4）电源部分不同型号的PLC有不同的供电方式，所以PLC电源的输入电压既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。

（5）编程器几乎每个PLC厂家都有自己的编程器，用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。

它还可以在线检测程序的运行情况。

在出现故障时，通过编程器可能很方便的找出错误。

（6）特殊功能单元主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。

随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。

PLC特点高可靠性，应用灵活、使用方便，控制过程的编程语言简单PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应的单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，在工业控制中广泛应用，本篇论文以皮带传输机为例，来阐述PLC控制的基本过程。

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。

组成结构的示意图如图所示：3 2 11-皮带；2-托棍；3-传动轮皮带运输机的组成图原材料运输机输送示意图如图所示：原材料皮带运输机的输送示意图皮带运输机的过程描述（1）启动时先启动最后一台皮带机，然后每隔15S，依次从后向前启动各台皮带机。

（2）停车时首先停止最前面一台皮带机，待料运送完毕后，每隔30S依次从前向后停止各台皮带机。

（3）当某台皮带机发生故障时，该皮带机和前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待料运送完后停止。

例如，电机M2发生故障，M1、M2立即停止，经过30S延时后M3停止，再过30S，M4停止。

皮带运输机控制可采用PLC控制与传统采用继电器控制两种控制方法。

继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制且工作频率低，仅为毫秒级，机械触点有抖动现象。

除此，继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。

PLC采用存储逻辑，由程序指令控制半导体电路来实现控制，控制逻辑是以程序方式存储在内存中，半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，速度快，无抖动，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

为此采用PLC控制皮带运输机是一个很好的选择。

而PLC控制方式又分集中控制和分散控制两块。

集中控制就是一台多个I/O点PLC控制多台设备，实行的是一对多的控制方式；分散控制是多台PLC，而每台的PLC的I/O点相对来说就比较少，实现的是多对多的控制方式。

本篇论文对皮带运输机就采用PLC集中控制方案。

I/O点分配一般情况下输入点与输入信号，输出点与输出控制一一对应。

分配好后，按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。

在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。

I/O分配表如表所示。

表I/0分配表输入信号输出信号信号类型输入点信号类型输出点启动按扭SB1 00000 电机M4 01000停车按扭SB2 00001 电机M3 01001故障按扭SB3 00002 电机M2 01002故障按扭SB4 00003 电机M1 01003故障按扭SB5 00004 报警灯01004故障按扭SB6 00005 停车01005故障1 01006故障2 01007故障3 01008故障4 01009软件设计：根据加工工艺要求和用户使用需要，同时考虑到各设备的安全性、故障保护与报警运行状态显示的要求，以及实现系统各设备协调工作功能，用梯形图语言编制整个控制程序。

在考虑皮带机发生故障时，每台皮带机运行相隔的时间用定时器控制。

在集控方式下，系统启动后，通过定时器控制，依次启动各台电机。

程序流程图及说明流程图首先PLC上电初始化，然后按下启动按扭(00000)，M4电机先启动，然后每隔15S启动M3、M2、M1电机。

当需要电机停止工作时，只需要按下按扭（00001），第一台电机立即停止工作，以免继续送料，接着通过每隔30S停止M2、M3、M4电机。

当电机出现故障时，按下故障按扭（每台电机都有个故障按扭），这台电机以及此电机之前的电机马上停止工作，在通过30S定时器停止后面的电机。

系统动作过程的流程图如图5所示。

根据控制要求及流程图，做出梯形图,如下图所示梯形图程序硬件设计：结果分析：在程序中， 01000、01001、01002、01003控制电机M4、M3、M2、M1；01004作为故障报警灯,01006、01007、01008、01009故障输出，01005为停车输出。

每个电动机启动的时间用定时器控制。

当按下启动按扭00000时，使线圈KM4的通电，使KM4主电路通电，接触器闭合，电机M4启动，然后每隔15S（由定时器TIM000、TIM001、TIM002控制）KM3、KM2、KM1线圈通电，主电路闭合，相应的电动机开始工作。

接下来是停车过程，按下停车按扭（00001），使M1电机停止，然后每隔30S按M2、M3、M4顺序停止。

通过低压电器的保护（短路、过载，过电流等）切断电路，保证安全。

在出现故障时是用手动来控制的。

当M2电机发生故障时，可按下00004按扭，M2与M1电机立即停止，然后通过T004的定时30S，切断M3；通过T003定时30S，切断M4。

总结：通过了一个学期的PLC课程学习，我对PLC有了简单的了解和深刻的印象。

这一个学期的学习和实验使我更加深刻的认识到PLC在自动化控制中的重要性,也对PLC的梯形图编程有了浅显的认识，感受到PLC的发展是当今工业自动化发展的趋势。