[工学]基于三菱的PLC传送带控制

河海大学计算机与信息学院（常州）河海大学计算机与信息学院（常州）河海大学计算机与信息学院（常州）河海大学计算机与信息学院（常州）PLCPLCPLCPLC课程设计报告课程设计报告课程设计报告课程设计报告题题题题目目目目PLCPLCPLCPLC控制传输带设计控制传输带设计控制传输带设计控制传输带设计专专专专业业业业08080808自动化自动化自动化自动化授课班号授课班号授课班号授课班号278001278001278001278001学学学学号号号号0862510108625101086251010862510115151515姓姓姓姓名名名名孙仓红孙仓红孙仓红孙仓红指导老师指导老师指导老师指导老师苗红霞苗红霞苗红霞苗红霞完成时间完成时间完成时间完成时间2020202011111111----09090909----88881第一章绪论1.引言[摘要]为了适应现代自动化传送的要求，PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。PLC的推广应用在我国得到迅猛的发展，它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。基于PLC的控制原理,运用三菱公司的FX2N系列PLC来实现对工业生产常用的传送带运动的控制。本文介绍了传送带系统的基本结构、系统各部分的功能及系统PLC的控制原理,并以光电传感器实现了对传送带的控制,达到预期控制效果。证明该系统具有较好的自动运行、检测和装载功能,提高了传送带的性能与效率，大大的节约人员劳动力，而且此系统比较稳定，因此具有可靠性。关键词：传送带；PLC控制；光电传感器；1.1传送带控制系统的发展背景传送带的发展起源于17世纪美国架空索道传送散状物料;19世纪中叶,各种现代结构的传送带输送机相继出现。此后,传送带又受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响,不断完善,逐步由完成车间内部的传送,发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运,成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。1.2PLC传送带控制系统的发展意义传统的输送带控制系统，都是采用接触继电器控制系统。而接触继电器控制系统接线复杂、抗干扰能力差，易因接触不良而造成故障，而且功能扩展性差。2特别是在采矿业中，现场操作环境恶劣，直接影响人体的健康和企业的正常作业。PLC因具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点而越来越受到企业的青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步为PLC所取代。随着PLC技术的发展，PLC的功能增强、速度加快、体积减少、成本下降、可靠性提高，使控制技术产生了质的飞跃。PLC的应用也推动了现代控制技术的发展，使控制规模扩大，控制水平增强，控制效率提高，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的实现，PLC以微处理器为核心，它综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，用面向控制对象、面向控制过程的“自然语言”编程，是一种简单易懂、操作方便、适应工业环境、可靠性高的新一代通用工业控制装置。1.3PLC传送带控制系统的发展现状目前可编程序控制器的应用已经渗透到国民经济的各个部门和工业过程的各个角落，已成为企业提高装备技术水平的重要标志。PLC联网、通讯能力很强，它可与个人计算机相连接进行通讯，从而实现对工业现场的监控，真正实现了脱离现场的自动化控制。因为传输带控制系统可以衍生运用到各种运动的自动化控制系统，所以研究最基本的传输带控制系统有很重要的现实意义。1.4传送带控制系统的发展趋势随着自动化生产不断发展，输送机械化得到了广泛应用。从大型的工业生产，如矿产资源开发；到中心型的作坊工厂，如零件流水线等等，传送带输送机的应用日益重要。带式输送机因作为一种输送量大、运行费用低、适用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使用成本低的输送设备而会得到更宽广的应用范文，市场发展前景十分看好。未来输送机将向着大型化发展，扩大适用范围，产品多元化，物料自动分拣，减低能量消耗，减少污染等方面发展。3第二章PLC控制传送带系统2.12.12.12.1系统组成及要求输送带控制系统由系统控制柜和传送带本体两部分组成。系统控制柜的操作面板上装有计数显示器、电源指示灯、故障指示灯、急停按钮、启动按钮、停止按钮、角度调整按钮、PLC输入、输出端子以及电源接口等。计数显示器是用来记录、显示传送带输送工件的数量；电源指示灯是用来反映控制系统是否已经通电；故障指示灯用来显示有无故障；若有紧急情况，操作人员可按紧急按钮，系统将立即停止运行。只有急停按钮复位后系统才可重新启动。角度调整按钮是用来服务于翻身电机的。由于翻身电机在运行时受惯性、摩擦等因素，使得翻身电机在多次运行之后会产生累加误差，使其不能返回初始位置，通过角度调整进行校正，使翻身电机回到初始位置。该系统有如下运行要求：一、按下启动按钮后，系统开始运行，输送带电机动作。二、当传感器1检测到传送带1上物体后，计数器加1，并显示累计的数据，同时PLC开始延时（时间的长短大于或等于工件从传感器1到翻身电机处所需的时间）。三、延时时间到，翻身电机动作。运行一段时间后也就是正转90度后，停顿若干秒后反转复位，复位所用时间与正转所用时间相同。这样翻身电机将工件翻个身送到传送带2上。四、当传感器2检测到传送带2上有工件时，延时一段时间（时间的长短等于工件从传感器2被送到推杆处所需的时间），推杆动作，将工件推出输送带后复位。在推杆动作期间传动带1、2以及翻身电机不能工作，推杆复位后输送带、翻身电机才能动作。五、物体在输送带运行的时候，是根据两个传感器的触发来决定工作时序的。为避免产生误动作，手及其他物体不要离光电传感器的探头太近，以免4产生误动作。2.22.22.22.2系统硬件设计系统控制柜如图所示，系统控制柜的操作面板有计数器、电源指示灯、故障指示灯、急停按钮、启动按钮、停止按钮、角度调整以及PLC输入输出和电源的接口所组成的。计数器是用来记录输送带输送工件的数量，并且显示出工件的数量；电源指示灯是用来反映控制系统是否已经通电；故障指示灯即当系统检测到有故障时，点亮此灯并停止运行系统；急停按钮：当有紧急情况的时候，按下这个按钮。按钮一旦按下以后，系统立即停止运行。运行机构停止在当前位置，并且点亮报警灯。只有急停按钮复位后重新启动，系统才会运行。角度调整是服务于翻身电机的。由于翻身电机在运行时受惯性、摩擦等因素，使得翻身电机在多次运行之后会产生累加误差，使得翻身电机不能返回初始位置，所以就通过角度调整按钮进行校正，使得翻身电机回到初始位置。图2.1控制柜面板示意图输送带本体是由输送带电机、翻身电机、推杆电机及其传动装置所构成的，用来完成用户所要实现的工艺流程，传输带俯视图如图所示。传输带1和2都是采用同一个电机工作，物体自右向左随着传输带运动。翻身电机和推杆电机的动作是根据传感器1和2的触发而相应动作的。5图2.2输送带俯视图三个电机的内部接线图如图所示。翻身电机和推杆电机都各有两个开关，用来控制电机的正反转。这三个电机都是通过电容来分相的，由于传输带只要求一直往一个方向运行，所以就只设置了它的正转。翻身电机和推杆电机都是单相交流电机，它们的换相是靠接触器来完成的。如图，KA3、KA4控制翻身电机的正反转，KA5、KA6控制推杆电机的正反转。图2.3传输带本体内部接线图6图2.4系统内部接线图教学实验将PLC上的X0---X7，Y0---Y7，ＣＯＭ，ＣＯＭ１和控制柜上的X0---X7，Y0---Y7，ＣＯＭ，ＣＯＭ１一一对应用导线连接起来，ＰＬＣ上的Ｎ和控制柜上的Ｌ链接起来，Ｌ和控制柜上的Ｎ链接起来，同时将ＰＬＣ上的ＣＯＭ０，ＣＯＭ１，ＣＯＭ２，ＣＯＭ３链接在一起。最后接通电源。注意：此过程为不带电操作，因为有高压交流电。72.32.32.32.3系统软件设计一、编程环境1、打开编程软件建立新文件，应选择PLC类型设置为FX1S。图3.1建立新文件2、在FXGP/WIN编程环境进行编程。图3.2编程环境3、单击转换按钮，将梯形图转换为指令表。注意：梯形图和指令表都要保存，负责当下次打开时，编辑的内容就会丢失。8图3.3指令表4、将电脑和PLC用传输线连接起来，将PLC状态设置为POWER状态，然后在软件顶行找到“PLC”并单击，再找到“传送”下面的“写出”并单击。图3.4写出“写出”成功后，将PLC设置为RUN状态。到此可以在控制柜上进行手动的演示实验。9二、程序流程图图3.5系统程序流程图利用梯形图编程，首先必须确定所使用的编程元件的编号，PLC是按照编号来区别操作元件的。一般来讲，配置好的PLC，其输入点数与控制对象的输入信号数总是相应的，输出点数与输出的控制回路数也是相应的。鼓I/O的分配实际上是把PLC的入、出点号分配给实际的I/O电路，编程时按点号“对号入座”进行接线。本控制系统的输入侧有：启动按钮、停止按钮、角度调节按钮、急停按钮、传感器1输入点、传感器2输入点、故障。输出侧有：急停输出点、传送带运行输出点、翻身电机正转输出点、翻身电机反转输出点、推杆电机正转输出点、推杆电机反转输出点、系统运行指示输出点、故障输出点。根据输入输出点数，10选用三菱FX1S-30MR型PLC，能够满足系统的要求，并能满足一定的余量。控制系统的I/O分配表如下：表3.1I/O地址分配表控制面板输入输出控制面板编号PLC编号PLC输入输出启动按钮X0X000启动信号输入点停止按钮X1X001停止信号输入点角度调节按钮X2X002角度调节输入点急停按钮X3X003急停输入点传感器1输入X4X004传感器1输入点传感器2输入X5X005传感器2输入点故障指示X6X006故障输入点急停输出Y0Y000急停输出点传送带运行输出Y1Y001传送带运行输出点翻身电机正转输出Y2Y002翻身电机正转输出点翻身电机反转输出Y3Y003翻身电机反转输出点推杆电机反转输出Y4Y004推杆电机反转输出点推杆电机正转输出Y5Y005推杆电机正转输出点系统运行指示输出Y6Y006系统运行指示输出点故障输出Y7Y007故障输出点11三、程序各部分功能设计细节由上面所分配的IO口，可进一步设计传送带所用程序1.系统运行及运行指示通过X000启动，X001停止，X003急停，Y001为传送带电机输出，Y006为运行状态的指示，通过红灯与绿灯指示出系统处于运行或者停止状态。T4为系统通过定时器清零的功能。2.翻身电机的定时器X004为传感器1的输入，通过它开启4个定时器的工作，从而来控制翻身电机的运行与停止，图中的时间均为实际运行测定所得。3.翻身电机的控制通过定时器的工作来控制翻身电机的运行。注意此处只使用翻身电机的反转功能，并未使用正转。当然X002也可直接控制Y003的运行转动从而实现翻身电机的角度调整。4.推杆电机的定时器此处用了三个定时器，当传感器2输入信号时，定时器T4，T5，T6同时工作，因为试验设备老化的原因，只能测定T4的时间为20s，但是推杆电机的实际工作时间不可测定，且估算为5s左右，T6定时器在此处有清零的功能。5.推杆电机的运行12推杆电机通过定时器之间的作用交替进行工作，X003为急停输入信号，Y007为急停输出信号，当输入X003时，使得故障信号灯亮起，同1中X003器件一起控制传送带电机的停转。正常运行时，推杆电机的T4定时器也使得传送带电机与翻身电机一起停止运行，直到推杆电机将物品传送到正确的位置。6．整体程序执行效果及操作细节将设计好的程序写入PLC，开动按钮，使得系统可以正确的运行。正常运行时，启动的绿灯亮，说明系统处于正常的工作情况，其他的灯均灭。物品按设计好的程序所指示的工作状态依次进行运行，当物品到达第一个传感器时，定时器T0.1.2.3同时运行，15s后翻身电机反转，5.5s后翻身电机停止，再过2.5s后翻身电机再次转动，再经过5.5s回复到原来的位置，进行下一轮的循环准备。此时物品在第二个传送带上运行，当到第二个传感器时，定时器T4.5.6同时计时，当20s后到达推杆电机，此时前两个电机停止运行，推杆电