物料输送线plc控制系统设计样本.doc

物料输送线plc控制系统设计

内容摘要：物料输送线在工场中，生产车间内都起到了重要地位。她直接关系到工厂生产运作，能否有效正常进行。为此，本文对物料输送线做了有关研究。当代生活中实现自动化是必不可少，这不但可以让工人们劳动力从重力劳动力种脱离，还为生产提高了效率是过程更加精确。再在其中运用PLC可编程控制系统，来实现整个生产过程全自动化。
核心字:物料输送线；PLC可编程控制系统；自动控制
一、 绪论
1、国内外PLC发展状况及发展趋势
现国内外发展状况都是再往集成和开放化发展。编程平台与计算机语言相结合。全集成自动化能把工厂所有监控采集与控制用硬件和软件集成可以把整个工厂所有设备连接起来，并使所有设备运营，生产安排，机器和工厂状况等，数据采集查询，都能核算集成到一种系统里。
当前PLC应用随着时间推移已经运用到越来越多领域，讲渗入到各个工厂工业领域。当前PLC正朝着两个方向不断发展，一种是超小型化，微型化，另一种是朝超大规模化，功能更加齐全方向发展。近年来，它在工业自动化、机电一体化、老式产业技术等方面应用越来越广泛，已广泛应用在机械，汽车，电力，冶金，石油，化工，交通，运送，轻工，纺织，建材，采矿以及家用电器等领域，获得了明显技术经济效益，成为当代工业控制三大支柱之一。
2、课题研究意义
现今随着时代发展，各种工厂中都应用输送线来带动生产，带动经济发展。同步，工厂中已经很少有工人来搬运运送，取之代之则是皮带运送，因而，对物料输送线研究变得很有必要。物料输送线，顾名思义就是运用皮带来输送物料。但是现场皮带控制还是有人工操作，为了提高在工作效率，节约人力，改进工作环境，将皮带改为自动化变得很有必要，从而达到节约人力，提高效率作用。设计一套可行PLC控制系统，该技术可大量节约资金，大大节约人力。
3、重要研究内容和规定
内容：本文重要是研究PLC如何对生产线进行精确控制，PLC如何通行对整个工厂内设备控制。简介了DCS分布式控制系统基本构造构成，发展状况。并对其进行有关分析。还对物料输送线工艺规定，工艺规定，进行了简朴简介。对物料输送线寻常保养也做出了相应简介。最后对PLC控制系统抗干扰办法，I/O防干扰办法进行了详细分析与简介。
规定：论文要紧贴题义，语言流畅，语句通顺。有较强文献资料收集查阅能力、逻辑思维能力和自学能力，有较好专业基本知识和应用能力。按照毕业设计（论文）时间安排，不抄袭、抄袭她人成果，保质保量完毕各阶段任务，并积极准时提交相应成果给助教教师。
二、 系统整体设计
1、 控制系统分析与拟定
DCS为集散控制系统英文(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)简称,如图2.1所示。指是控制危险分散、管理和显示集中。它是基于计算机技术，控制技术，通讯技术图形显示技术，通过某种通讯网络将分布在工业现场附近现场控制站、检测站、操作管理站、控制管理站及工程师站连接起来完毕分散控制集中操作综合控制系统。
图2.1 DCS系统基本构造
上世纪七十年代中期问世DCS系统基本构造,由控制站、显示操作工作站(或称人机接口)、以及将控制站、显示操作站点连成一种总体通信总线共3个某些构成。随着微电子、计算机、通信特别是工业网络等高新技术及产品迅速发展以及工业应用需求变迁。使现DCS这三个构成某些职责与互有关系在设计理念上有较大变化。
设计DCS初衷是“危险分散、信息集中”。危险分散体现于初期一种控制站或控制单元仅仅包括8至16个控制回路。往往要配备各种控制单元才干满足现场一种机组或一套生产装置整体控制规定。当代化工业生产，由于采用能量回收办法以及配套公用工程使工艺流程上、下游各单元设备之间存在物流与能量流之间勾连而形成一套生产装置或机组是一种有机整体，该整体安全平稳生产并非能由各控制单元分别实行局某些割控制所能保证．因而，工业应用规定扩大控制站I/O容量与控制回路数，使之能覆盖一套生产装置(或机组)控制需求而实现局部集中控制。
FCS为现场总线控制系统英文(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)简称，如图2.2所示。现场总线是连接智能化设备和自动化数字式，双向传播，多分支构造通信网络。它核心在于可以支持双向，多节点，总线式，全数字式通讯。

图2.2 FCS系统基本构造
现场总线用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域现场智能设备互连通讯网络。它作为通信网络基本，现场总线技术是控制、计算机、通讯技术交叉与集成，涉及内容十分广泛，现场总线是在80年代末、90年代初国际上发展形成，当前自动化系统网络化是发展大趋势，现场总线技术受计算机网络技术影响是十分深刻。
2、总体构造拟定
在普通状况下，监控系统都是由现场控制级设备、过程控制级设备、监控管理级设备构成多级体系，它们通过网络互相连接。过程及设备从过程对象采集实时数据，按预先组态好控制方略，接受操作人员控制批示，从而实现对过程对象实时控制；操作人员通过监控级设备，监视过程对象及控制装置运营状况，并通过网络，向过程及设备发出指令，干预过程对象控制，同步可进行数据分析和报表打印；管理级设备可以接受监控管理级按规定格式远传过来数据，提供统一调度。
本文设计中，整个系统重要由就地控制箱、PLC集中控制柜及上位远程监控终端3某些构成。
三、 输送线工艺研究及保养
1、 输送线工艺规定
引入PLC可编程控制器可解决诸多问题。具备保护内容有：胶带跑偏，胶带车控制回路故障，胶带控制凹路故障，位置信号丢失，堆料，满仓信号提示等。该系统特点是：性能稳定，扩展能力强，技术含量高，维修，维护，系统改造以便灵活，遇到紧急事故能及时停车，发出声光报警信号，能及时适应生产现场需要，保证了输送机安全正常进行，具备广泛地适应性和推广价值。
系统在运营中要实现持续不断还必要规定输送可靠工作，输送可靠工作条件是：
(1)拖动皮带机电机要安全可靠运营
1)电机功率要满足输送负荷规定；
2)电机工作与否正常应有检测装置。
(2)皮带机上皮带与否工作正常
1)皮带机上皮带与否打滑；
2)皮带机上皮带与否跑偏。
2、输送线工艺设计
物料输送线控制系统工艺流程图如图3.1所示。

图3.1 工艺流程图
在物料输送过程中有3某些需要检测，物料上皮带时要通过一种平皮带，然后物料通过一段爬坡皮带进入第三个皮带，该皮带也是一种平坦皮带，通过这三段皮带就可以进入仓库了。
爬坡皮带和第一条皮带有某些区别，由于爬坡因此电机功率要相对大某些。在爬坡时掉包也许性最大，因而在爬坡时对产品进行计数是最适当，在这条皮带中间安装一种传感器用来对产品进行计数。

3、输送线寻常保养
第一是输送线输送带负荷过大浮现打滑。超过了自身负荷能力，此时应当减轻输送物料运送量或者增长输送机自身承重力，来防止打滑现象。
第二是输送线启动速度太快而导致打滑。此时应当慢速启动或再次点动两下后再重新启动，也可以克服打滑现象
第三是初张力太小。因素是输送带在离开滚筒时张力不够，所导致输送带打滑。此时解决办法是调节拉紧装置，加大初张力。
第四是滚筒轴承损坏而不运转。因素也许是轴承内部灰尘积聚太多或是没有及时检修和更换已被严重磨损而转动不灵活部件，导致阻力增大而打滑。
第五是输送机传动滚筒与输送带之间摩擦力不够所导致打滑现象。因素普通就是输送带上有水滴没有擦拭干净或作业环境潮湿。此时应当在滚筒加入些许松香末。来防止打滑现象浮现。
四、 PLC控制系统抗干扰设计
1、 抗电源干扰办法
诸多状况证明，由电源引起干扰导致PLC控制系统故障状况发生诸多。PLC寻常供电都是由电网来供电。由于电网覆盖面很广，因此她将受到空间中电磁干扰在线路上电压和电流。特别是电网内部变化特别明显，导致大型电力设备起停、交直流传动装置引起谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源。因此可以采用一下办法来减少由于电源干扰导致PLC控制系统故障。
（1）采用性能优良，抑制电网引入干扰，在PLC控制系统中，电源占有很重要地位。电网干扰串入PLC控制系统重要是通过PLC系统供电电源（有CPU电源，I/O电源等），变送器供电电源与PLC系统具备直接电气连接仪表耦合进入。当前普通对PLC系统供电电源，普通采用隔离性能较好电源，而对变送器供电电源和PLC系统有直接电气连接仪表供电电源，并没有受到足够注重。虽然有采用了一定办法，但普遍还是不够，重要使用隔离变压器分布参数大，抑制能力差，经电源耦合串入共模干扰。因此对变送器和共用信号仪表供电应选取分布电容量小，始终带大配电器，以减少PLC系统干扰。此外，为保障电网供电不中断，可采用不间断供电电源，提高供电安全可靠性。并且还具备较强
干扰隔离功能，是一种PLC控制系统抱负电源。
（2）硬件滤波办法，在干扰较强或者可靠性规定较高场合，应当使用带屏蔽层隔离变压器对PLC系统供电。还可以在隔离变压器一次侧串接滤波器，如图所示。（3）对的选取地点，完善接地系统。

滤波器和隔离变压器同步使用
2、防I/O干扰办法
由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大减少，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，导致逻辑数据变化、误动作或死机。可采用如下办法以减小I/O干扰对PLC系统影响。 （1）从抗干扰角度选取I/O模块 （2）安装与布线时注意： ①动力线、控制线以及PLC电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLCI/O线和大功率线分开走线，如必要在同一线槽内，可加隔板，分槽走线最佳，这不但能使其有尽量大空间距离，并能将干扰降到最低限度。 ②PLC应远离强干扰源。如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一种开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（两者之间距离应不不大于200mm）。与PLC装在同一种柜子内电感性负载，如功率较大继电器、接触器线圈，应并联RC电路。 ③PLC输入与输出最佳分开走线，开关量与模仿量也要分开敷设。模仿量信号传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端接地，接地电阻应不大于屏蔽层电阻1/10。 ④交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 （3）考虑I/O端接线： 输入接线普通不要太长，但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可恰当长些。 输入/输出线要分开。尽量采用常开触点形式连接到输入端，使编制梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。但急停、限位保护等状况例外。 输出端接线分为独立输出和公共输出，在不同组中，可采用不同类型和电压级别输出电压。但在同一组中输出只能用同一类型、同一电压级别电源。由于PLC输出元件被封装在印制电路板上并且连接至端子板，若将连接输出元件负载短路，将烧毁印制电路板。 采用继电器输出时，所承受电感性负载大小，会影响到继电器使用寿命，因而，使用电感性负载时应合理选取，或加隔离继电器。 （4）对的选取接地点，完善接地系统 （5）对变频器干扰抑制
五、输送线系统软件设计
1、S7-200PLC软件系统与STEP编程软件
(1)数据类型
S7-200PLC指令参数所用基本数据类型有1位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、16位有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWORD）、32位，有符号双字整数(DINT)、32位实数（REAL）。
S7-200CPU中存储数据类型为BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT和REAL。不同数据类型具备不同数据长度和数据范畴。在上述数据类型中，用字节（B）、字(W)型、双字（D）型、分别表达8位、16位、32位数据长度。数据类型如表5.1所示。
表5.1 数据位数与取值范畴
数据位数
无符号数
有符号整数
十进制
十六进制
十进制
十六进制
B(字节)：8位值
0-255
0-FF
-128-127
80-7F
W（字）：16位值
0-65355
0-FFFF
-32768-32767
8000-7FFF
D（双字）：32位值
0-
0-FFFFFFFF
--
80000000-7FFFFFFF
位存储单元地址由字节地址和位地址构成，其中区域标示符“1”表达输入（input）,字节地址为3，位地址为2。这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。
(2)寻址方式
1)直接寻址
直接寻址指定了存储器区域、长度和位置，例如VW790是V存储区中字，其地址为790。可以用字节（B）、字(W)、或双字（DW）方式存取V、I、Q、M、S和SM存储器区。例如VB100表达以字节方式存取，VW100表达存取VB100、VB101构成字，VD100表达存取VB100~VB103构成双字。
2)间接寻址
指令给出了存储操作数地址存储单元地址称为间接寻址。S7-200CPU容许使用指针对下述存储区域进行间接寻址：I、Q、V、M、S、AI、AQ、T和C。间接寻址不能用于位地址、HC或L存储区。
使用间接寻址之前，应创立一种指向该位置指针。指针为双双字值，用来存储；另一种存储器地址，只能用V、L或累加器做指针。建立指针时必要用双字传送指令将需要间接寻址存储器地址送到指针中。指针也可觉得子程序传递参数。&VB200表达VB200地址，而不是VB200中值。
2、PLC控制程序设计
(1)皮带电机启动与停止
皮带启停如图5.1所示。

图5.1 电机启停顺序流程图
在输送线上每条输送皮带上电机启停顺序是不同样，由于物料是向前输送。当启动时皮带需要从后向前逐个启动，如果从后向前启动时物料已经上了第一条皮带而第二条第三条皮带还没有启动，这样就会使物料都拥挤在第一条皮带末端，最后导致物料无法传播。当皮带停止运营时，为了让所有物料都进入仓库必要先停掉第一条皮带，然后逐次停掉后续皮带让后续皮带能把所有物料都输送进仓库，如果先停第三条话不但无法将背面物料送到仓库还会导致背面传播过来物料拥堵。
启动程序
LD I1.2
JMP 1

LD I1.5
O Q0.4
AN I2.0
= Q0.4

LD I2.1
O Q0.5
AN I2.2
= Q0.5

LD I2.3
O Q0.5
AN I2.4
= Q0.5

LBL 1

LDN I1.2
JMP 2

LD I1.3
O Q0.6
AN Q1.1
AN T98
= Q0.6
TON T33，3000

LD T33
AN Q0.7
AN Q1.0
AN T97
= Q0.5
TON T34，+3000
TOF T98，+6000

LD T34
AN Q0.7
AN Q1.0
AN Q1.1
AN I1.4
= Q0.4
TOF T97，+6000

LBL 2
(2)产品计数
产品流程示意图如图5.2所示。

图5.2 皮带运营过程中物料计数
在本系统中加入了对物料计数功能，可以在运送过程中就记录出来产品数量。在第二条皮带上进行计数，当有物体通过传感器时输入PLC电平发生变化，依照输入脉冲变化次数来计数，通过输出口在显示屏上显示产品数量。
LD I0.3
LD C1
O SM0.1
CTU C1，+3000

LD C1
LD SM0.1
CTU C2，+3000