基于PLC的四级传送带控制系统的设计.docx
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1、毕业设计说明书 基于PLC的四级传送带控制系统的设计 摘要本设计采用三菱FX2-32MR型PLC控制四级传送带,电动机采用Y160M-4型,并且通过变频器来调节电动机的转速。本设计相比于传统的继电器控制克服了接线复杂,故障诊断与排除困难等固有缺陷。并且由于继电器控制是利用布线组成各种逻辑来实现控制,需要大量机械触点,因此可靠性不高;当改变生产流程时要改变大量的硬件接线,甚至重新设计系统,要耗费大量的人力物力,花费很多时间。因而造成了这些企业的生产率低下,效益差。本设计相比于继电器控制具有更加安全、迅速、可靠的优点。关键词:PLC;传送带控制;变频调速AbstractThis design us
2、es Mitsubishi FX2-32MR-type PLC control four conveyor belts, motors adopt Y160M-4 type, and through the inverter to adjust the motor speed. This design compared to the traditional relay control to overcome the wiring complexity, Troubleshooting difficulties inherent defects. And because the relay co
3、ntrol is the use of a variety of cabling components to achieve control logic, requires a lot of mechanical contact, so reliability is not high; when changing the production process when you want to change a lot of hardware wiring, and even re-design the system, to spend a lot of manpower and resourc
4、es , spend a lot of time. Resulting in low productivity of these enterprises, and poor efficiency. This design compared to the relay control with a more secure, fast, and reliable.Key words: PLC,conveyor control,VVVF 目录摘要iiiAbstractiv第一章 绪论1第二章 方案论证2第一节 传送带的控制方式2一、继电接触器控制方式2二、单片机控制方式2三、PLC控制方式2第二节 传
5、送带控制方式的确定3第三章 传送带介绍5第一节 传送带的发展历史5第二节 传送带的现状5第三节 传送带常见问题及处理方法5第四节 传送带的发展方向6第四章 可编程控制器的概述7第一节 PLC的基本概念7第二节 PLC的基本结构7第三节 PLC的工作原理8第五章 主要器件的选型9第一节PLC型号的选择9一、PLC的选型原则9二、PLC型号的确定12第二节 电机型号的选择12第三节 按钮及保护装置的选型12一、刀开关12二、按钮13三、继电器13四、热继电器13五、熔断器13六、接触器14七、断路器15第六章 硬件设计16第一节 电机过载断相保护电路16一、电动机在起动和运行过程中可能发生的故障和
6、保护特点16二、电动机保护器对故障信号的采样方法17三、时基电路NE555的电路原理简析18四、HBHQ-0-1电动机断相过载保护器20五、JD6型全电子式多功能电动机保护器21六、JD6等相似电动机保护器的故障检修要点23七、电动机保护器故障维修实例24八、电动机保护器的控制接线24第二节 变频器25一、变频器的原理25二、变频器的组成部分27三、变频调速系统的抗干扰对策29四、常见变频器故障判断及处理30五、变频器与外围设备的接线32六、变频器的配线34七、本设计变频器的选择35第三节 电机的自耦变压器降压启动36第四节 硬件总接线38第七章 软件设计40第一节 软件设计流程图40第二节
7、系统软件控制要求41一、初始状态41二、启动操作41三、停止操作41四、故障停止42第三节 I/O地址分配42第八章 软件仿真43第一节 启动部分的仿真43第二节 停止部分的仿真45第三节 故障停止部分仿真48结论49参考文献50附录1 系统程序功能图52附录2 系统程序梯形图53附录3 硬件接线图57外文资料59中文翻译66致谢70第一章 绪论作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了从逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可
8、编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用,因此,PLC的应用也就成为了一个热点问题。 在PLC诞生之前,工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关,后来随着工业自动化程度的不断提高,使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来,在20世纪6070年代,社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要,不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展,于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备,这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规
9、模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采用了严格的抗干扰技术,具有很高的可靠性,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以减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低,此外,PLC带有故障电路的自我检测功能,出现故障时可及时发出报警信息,这样,整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。此次毕业设计的课题内容即为PLC在四级传送带控制系统中的应用。其研究的主要内容是:四级传送带的顺序启动和逆向顺序停止,以及出现故障时PLC和系统对其的处理。整个系统可显示各皮带输送带的运行状况,并对整个过程会出现的所有情况做出了合理的自动控制,是极具
10、实用价值的一项自动化应用实例。第二章 方案论证第一节 传送带的控制方式一、继电接触器控制方式继电接触器控制系统:是使用按钮、开关、行程开关、继电器、接触器等组成的控制系统。它通过电气触点的闭合和分断来控制电路的接通与断开,实现对电动机拖动系统的起动、停止、调速、自动循环与保护等自动控制。优点:具备控制器件结构简单、价格低廉、控制方式直观、容易掌握、工作可靠易维护等优点。缺点:这些电器的机械动作寿命是有限的,必须按时更换损坏的电器,否则会影响系统的可靠性。另外,根据加工工艺的要求,需要改变控制逻辑关系时,必须修改线路,重新安装配线,这对现代机床的控制要求是很不适应的。普通车床是应用非常广泛的金属
11、切削工具,目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业中仍大量使用。由于继电器系统接线复杂,故障诊断与排除困难,并存在着固有缺陷。由于它是利用布线组成各种逻辑来实现控制,需要大量机械触点,因此可靠性不高;当改变生产流程时要改变大量的硬件接线,甚至重新设计系统,要耗费大量的人力物力,花费很多时间。因而造成了这些企业的生产率低下,效益差,反过来这些企业又没有足够的资金购买新的数控车床。二、单片机控制方式依据单片机目前的发展状况,单片机控制的优点是:A、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。B、可以对外部存储容量根据需要进行扩展,
12、设计可以相对比较灵活。C、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。单片机虽然有一个五脏俱全的微计算机,但由于本身无自开发能力,必须借助开发工具来开发应用软件,以及对硬件系统进行诊断。另外,单片机内的ROM比较小,所以在设计中系统必须在外面配置EPROM电路和扩展电路。其缺点为:A、系统硬件设计相对比较复杂,硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分,系统电路设计工作量相对较大,影响系统开发的时间。B、系统的抗干扰能力相对较差,很难保证系统的可靠性和稳定性。C、系统需要自己设计电源,而且不能保证系统的可靠运行。D、维护维修相对比较麻烦,维修需要的时间也
13、相对较长。三、PLC控制方式可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。A、使用方便,编程简单。采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。B、功能强,性能价格比高。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。C、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强。PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置
14、,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。D、可靠性高,抗干扰能力强。传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,
15、可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。E、系统的设计、安装、调试工作量少。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解
16、决,系统的调试时间比继电器系统少得多。F、维修工作量小,维修方便。PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故。第二节 传送带控制方式的确定可编程序控制器PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为
17、基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。选PLC的优点A、采用PLC控制则PLC采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中,要改变控制逻辑只需改变程序,因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小,而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是无限的,PLC系统的灵活性和可扩展性好LC的用户程序是按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个
18、继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式称为串行工作。B、PLC的用户程序是按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序。PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快,程序指令执行时间在微秒级,且不会出现触点抖动问题。C、PLC采用半导体集成电路作定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,定时范围宽,用户可根据需要在程序中设定定时值,修改方便,不受环境的影响,且PLC具有计数功能,而电器控制系统一般不具备计数功能。PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其寿命长、可靠性高,PLC还具有自诊断功能,能
19、查出自身的故障,随时显示给操作人员,并能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。因为PLC控制有上述优点,所以本设计采用PLC来控制传送带。第三章 传送带介绍第一节 传送带的发展历史17世纪中,美国开始应用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。 1868年,在英国出现了皮带式传送带输送机;1887年,在美国出现了螺旋输送机;1905年,在瑞士出现了钢带式输送机;1906年,在英国和德国出现了惯性输送机。此后,传送带输送机 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
20、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。第二节 传送带的现状目前发达国家的胶带生产工艺装备和试验测试设备已达到相当先进和完善的地步,整个生产工艺连续化,普遍采用计算机控制,使成型、硫化、磨削、切割等工艺设备和功率试验机等测试设备实现了高度机电一体化,操作人员少,生产效率高,产品质量相当高。如德国的Scholz公司、Berstorff公司、日本的神户公司等专业生产此类专用设备;某些大的橡胶公司如Pirell公司和Gates公司等也可自行设计制造此类设备。但引进这些厂家的设备价格相当昂贵,一为国产设备价格的310倍,从而使其在国内的推广应用受到约束。从20世纪80年代末
21、开始,国内少数有实力的厂家,如上海胶带股份有限公司、无锡橡胶厂、贵州大众橡胶有限公司、洛阳橡胶制品厂、宁波伏龙同步带有限公司(原宁波同步带总厂)、宁波凯驰胶带有限公司、苏州盖茨霓塔传动带有限公司等相继从德国或美国引进了部分新型传动带生产设备,开始生产切边V带、同步带和多楔带,产品很受用户青睐,市场销路相当不错。这些先进生产设备的引进,对提高我国胶带行业的工装水平,改善落后状况起到了积极的推动作用。但我们应该清醒地认识到,拥有先进设备的毕竟只是少数厂家,而其他大多数厂家的生产设备仍十分落后,成型工艺无恒张力装置,只实现了自由张力下的成组成型,不少企业还采用手工操作;硫化工艺大多数企业仍采用颚式平
22、板硫化机分段硫化;而拥有动态疲劳试验机的只有5、6家,行业整体测试手段落后,也是我国传动带质量不高的一个重要原因。为了提高我国胶带行业的装备水平,目前,国内已有数家高校或企业在开发研制新型传动带生产设备,较突出的有青岛化工学院、哈尔滨工业大学、西北工业大学、福建三明橡机设备公司等,他们均是在消化、吸收引进设备的基础上,根据国情和自身的条件,进行国产化研制的。就设备的技术含量、自动化程度和生产线配备来说,以青岛化工学院研制的设备最为先进和齐全。该院于1996年承担了“九五”国家重点科技攻关项目“橡胶V带及同步带成套设备开发”,并于2000年4月初通过了国家科委的项目验收。与会专家一致认为,该项目
23、包括主机、辅机和工装模具在内的全套生产线设备均达到甚至超过国际同类设备的先进水平,完全可以替代进口。目前,该院在国内已占据技术领先位置,并在不断地进行创新设计,设备价格仅为进口设备价格的1/31/5。第三节 传送带常见问题及处理方法传送带运行时输送带跑偏是最常见的故障之一。跑偏的原因有多种,其主要原因是安装精度低和日常的维护保养差。安装过程中,头尾滚筒、中间托辊之间尽量在同一中心线上,并且相互平行,以确保输送带不偏或少偏。 另外,带子接头要正确,两侧周长应相同。 在使用过程中,如果出现跑偏,则要作以下检查以确定原因,进行进行调整。输送带跑偏时常检查的部位和处理方法有: (1)检查托辊横向中心线
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