输送带的PLC控制系统设计与调试

皮带输送机的PLC控制电气控制技术题目：电气控制技术在工业生产中的应用班级：--姓名：--学号：--指导教师：--1前言由于电气控制技术的迅速发展，尤其是可编程控制器技术的发展与应用日臻完善。

对电气控制技术及PLC的学习与应用显得特别重要。

工厂及生产线的建设和改造正朝着自动化、网络化、信息化的方向发展。

电气控制技术在工业生产中的作用越来越重要，特别是PLC的应用。

PLC 集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。

PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。

PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。

就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，PLC仍然处于一种核心地位。

在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨PLC发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对PLC的未来发展有着许多不同的意见。

在全球经济不景气的时候，PLC的市场销售仍然坚挺；PC控制有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的PLC产品形成竞争；小型、超小型PLC的发展势头令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。

摘要随着计算机科学的发展,微控制器已经深入地渗透到我们的生活中。

工厂及生产线的建设和改造正朝着自动化、网络化、信息化的方向发展。

我们的生活环境越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务。

传送带是生产系统中的重要物料输送工具,但现在仍有不少传送带采用功能单一的按钮式电气控制柜控制,已不能满足现代生产线物料输送管理的需要。

本次以传送带为主要控制对象,采用基于PLC的控制系统来构建传送带输送控制平台。

借助可编程控制器PLC强大的编程功能，本系统可以大幅度减轻了一线工人劳动强度和现场管理难度，提高了设备的可靠性，减少了故障率，加强了安全系数，体现了以人为本的原则，使生产和管理更趋规范化、科学化。

关键词：PLC 皮带运输机自动控制一可编程控制器理论基础1.1 PLC的定义PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。

为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC （Programmable Controller），并给PC作了如下定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。

用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入／输出模块，以控制各种机械或工作程序。

一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。

”以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通过了对它的定义：“可编程控制器是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。

可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。

它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。

但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。

1.2 PLC的特点根据IEC标准草案给PLC下的定义：它是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，它使用可编程存储器内部储存的用户设计的指令，这些指令用来实现特殊的功能，诸如逻辑运算、顺序操作、定时、计数以及算术运算以及通过数字或模拟输入，输出来控制各种类型的机械或过程。

不论是PLC还是与它有关的外部设备，都设计成容易集成在一个工业控制系统内，并且容易应用所有计划中的功能。

从上述PLC的定义，我们可以看到PLC的许多特点，概括起来有以下几点：（1）高可靠性①所有的I/O接口电路均采用光电隔离；②各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms；③各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；④采用性能优良的开关电源；⑤对采用的器件进行严格的筛选；⑥良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU 立即采用有效措施，以防止故障扩大；⑦大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或由三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。

（2）丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等。

有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人－机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块等等。

（3）采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。

PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

（4）编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

（5）安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。

使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。

各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

1.3 PLC的结构PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、RAM、ROM和输入输出接口电路等组成，如图1-3所示。

如果将PLC看作一个系统，该系统由输入变量和输出变量组成。

外部的各种开关信号、模拟量信号均作为PLC 的输入变量，它们经PLC 外部输入到内部寄存器中，经PLC 运算处理后送到输出端子，它们是PLC 的输出变量。

PLC 系统各部分的作用说明如下：图1-3 PLC 结构简化框图（1）中央处理单元（CPU ）中央处理单元（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，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数编程器 中央处理单元 （CPU ） 输 入 单元 系统程序存储器 用户程序存储器 输 出 单元，电源据，并分别存入I/O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映像区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高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。

（2）存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息，PLC使用两种存储器：ROM和RAM。

ROM中存放系统程序，包括检查档字、翻译程序和监控程序。

RAM中存放用户程序、逻辑变量和供内部程序使用的工作单元。

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。

①系统程序存储器该存储器存放系统程序（系统软件）。

系统程序是PLC研制者所编的程序，它是决定PLC性能的关键。

系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序库及其他各种管理程序等。

系统程序由制造厂家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取。

系统程序用来管理、协调PLC各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等。

②用户程序存储器该存储器存放用户程序（应用软件）。

用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经CPU 存放入用户存储器。

为便于程序的调试、修改、扩充、完善，该存储器使用RAM。

③变量（数据）存储器变量存储器存放PLC的内部逻辑变量，如内部继电器、I/O寄存器、定时器/计数器中逻辑变量的现行值等，这些现行值在CPU进行逻辑运算时需随时读出、更新有关内容，所以，变量存储器也采用RAM。

现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的CMOS-RAM及锂电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。

通常PLC产品资料中所指的内存储器容量，是针对用户程序存储器而言的，且以字（16位／字）为单位来表示存储器的容量。

（3）输入输出单元输入单元是PLC与工业生产现场的被控设备相连的输入接口，是现场信号进入PLC的桥梁。

输入接口的主要作用是接收指令元件，检测元件传来的信号。

输入接口采用光电耦合电路，目的是把PLC与现场电路隔离，提高PLC的抗干扰能力。

接口电路内部有滤波，电平转移及信号锁存电路。

各PLC生产厂家都提供了多种形式的I/O部件或模块供用户选用。

输出单元也是PLC与现场设备之间的连接部件，负责把输出信号送给控制对象的输出接口。

输出接口电路一般由微电脑输出接口和功率放大电路组成，其作用将中央处理器送出的弱电信号转换成现场需要的电平信号，驱动被控设备的执行元件。

输出接口电路也采用光电耦合，每一点输出都有一个内部电路，由指示电路，隔离电路，继电器组成。

输出接口电路也有输出状态锁存、显示、电平转移和输出接线端子排，输出部件或模块也有多种类型供选用。

（4）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、可靠得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。

1.4 PLC的应用随着PLC技术的飞跃发展，PLC系统已成为一种综合的控制系统，特别是PLC己经深入到智能控制领域中，如在机械手控制、机器人控制、实现离散数学模型等方面都获得广泛应用，使PLC技术已大大超出了过去仅代替继电器电路的范畴。

PLC的输入输出功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出，从而使得PLC具备许多控制功能。

（1）取代继电器控制：在灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、生产流水线等方面进行逻辑控制。