皮带运输机PLC电气控制系统设计毕业论文

成教毕业论文（设计）题目：皮带运输机PLC电气控制系统设计院系：机电学院专业：电气工程及自动化班级：13电气2班考生姓名：管昱晨准考证号：054513462428指导老师：高育芳附件一：苏州大学成教毕业设计（论文）任务书2、类别是指毕业论文或毕业设计，类型指应用型、理论研究型和其他；3、在指导老师的指导下由学生填写。

皮带运输机PLC电气控制系统设计摘要：随着技术的不断发展与应用，近来单片机的发展十分迅速，一个以微机为主的新技术革命浪潮正蓬勃兴起。

皮带运输机是一种有牵引件的连续运输设备, 主要用来输送破碎后的物料，根据输送工艺要求，可单台输送，也可多台组成或与其它输送设备组成水平或倾斜的输送系统。

带式输送机越来越显示出它的集约化、自动化、连续化、高速化等突出的优势。

主要用来运成件或散件的货物，广泛的应用于工业生产中。

传统的皮带运输机调速系统大部分是人工手动或半自动的，应用在皮带运输机上的直流电机存在动态性能差、故障率高、维护困难等缺点。

针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制，存在可靠性差、劳动强度大、生产效率低的问题，开发一种基于PLC的皮带运输机控制装置。

本控制系统选用CPM2A系列PLC作为控制器。

在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护作用。

PLC是一种专门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。

下面就简单介绍一下利用PLC的特点而进行PLC控制皮带运输机的可编程设计的思路及其设计过程。

关键词： PLC 皮带运输机系统调试第一章引言PLC（Programmable Logic Controller），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

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。

自动化控制技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展自动化控制技术更加日新月异。

伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了自动化控制技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。

随着新材料`新工艺`新技术的发展，必须推动各种自动机械向电气控制化和智能化的方向发展。

在整个设计过程中，坚持实践是检验真理的唯一标准，坚持理论联系实际，坚持与机械制造生产情况相符合，使设计尽可能做到技术先进、经济合理、生产可行、操作方便、安全可靠。

本次课程设计主要陈述的是皮带运输机控制系统。

其中主要概述了PLC的基本结构，设计的目的与思路，设计过程以及程序的调试。

通过本次设计可以对其有一个深刻的了解，对其组成，功用，应用场合，工作特点可以有一个全方位的解析与了解。

1.1 PLC的产生在PLC诞生之前，继电器控制系统已广泛应用于工业生产的各个领域，起着不可替代的作用。

随着生产规模的逐步扩大，继电器控制系统已越来越难以适应现代工业生产的要求。

继电器控制系统通常是针对某一固定的动作顺序或生产工艺而设计，他的控制功能也局限于逻辑控制、定时、计数等一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须重新进行设计、布线、装配和调试，造成时间和资金的严重浪费。

继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差。

为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需求，并能在竞争激烈的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，拟定了10项公开招标的技术要求，即：1、编程简单，可在现场修改程序2、维护方便，最好是插件式3 、可靠性高于继电器控制柜4 、体积小于继电器控制柜5 、可将数据直接送入管理计算机6 、在成本上可与继电器控制柜竞争输入可以是交流115V8、输出可以是交流115V，2A以上，可直接驱动电磁阀等9、在扩展时，原有系统只要很小变更10 、用户程序存储器容量至少能扩展到4K根据招标的技术要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用成功。

这种新型的工控装置，以其体积小、可变性好、可靠性高、使用寿命长、简单易懂、操作维护方便等一系列优点，很快就在美国的许多行业里得到推广应用，也受到了世界上许多国家的高度重视。

1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了他们的第1台PLC。

1973年，西欧国家也研制出他们的第1台PLC。

我国从1974年开始研制，到1977年开始应用于工控领域。

在这一时期，PLC虽然采用了计算机的设计思想，但实际上PLC只能完成顺序控制，仅有逻辑运算等简单功能，所以人们将它称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称为PLC。

20世纪70年代末至80年代初期，微处理器日趋成熟，使PLC的处理速度大大提高，增加了许多功能。

在软件方面，除了保持原有的逻缉运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理、网络通信、自诊断等功能。

在硬件方面，除了保持原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，而且还提供一定数量的数据寄存器。

为此，美国电气制造协会将可编程序逻辑控制器，正式命名为编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。

但由于PC容易和个人计算机PC（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的简称。

1985年，国际电工委员会(IEC)对PLC作出如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

1.2 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源。

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b. 中央处理单元(CPU)。

央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

c、存储器。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

d、输入输出接口电路。

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

e、功能模块。

如计数、定位等功能模块。

f、通信模块。

如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。

1.3 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。

plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的f系列plc平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余cpu的plc的平均无故障工作时间则更长。

从plc的机外电路来说，使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2.配套齐全，功能完善，适用性强plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用plc的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

3.易学易用，深受工程技术人员欢迎plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用plc的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

5.体积小，重量轻，能耗低以超小型plc为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

6.使用灵活、通用性强PLC的硬件是标准化的，加之PLC的产品已系列化，功能模块品种多，可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。

在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。

当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。

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第二章设计过程2.1设计目的及思路2.1.1 设计目的1．熟悉步进顺控指令的编程方法；2．掌握选择性流程程序的编制；3．掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线。

2.1.2 设计思路1、设计急停电路。

2、设计可选择的启动电路。

3、进行电路整合。