下载文档原格式
基于PLC的皮带运输机控制装置的设计基于PLC的皮带运输机控制装置的设计一、引言随着工业化进程的发展，传统的手动控制方式已无法满足工业生产的要求。
自动化控制系统的广泛应用，有效提高了生产效率和质量。
皮带运输机作为一种常用的物料输送装置，在物流和生产领域有着广泛的应用。
为了提高皮带运输机的运输效率和安全性，本文基于PLC控制技术，设计了一种皮带运输机控制装置。
二、皮带运输机的原理及控制需求皮带运输机主要由电机、减速器、皮带以及支撑结构等部分组成。
其原理是通过电机驱动皮带带动物料进行运输。
在控制方面，皮带运输机需要具备下列功能：1. 启停控制：能够实现对电机的启停控制，确保运输机在需要时能够正常启动，不需要时能够及时停止。
2. 速度调节控制：能够调节电机转速，以满足不同工况下的输送要求。
3. 位置控制：能够准确控制皮带的位置，确保物料在传送过程中不偏移。
4. 故障保护控制：能够监测皮带运输机的工作状态，一旦发生异常情况及时停机，保护设备和人员安全。
三、基于PLC的皮带运输机控制装置设计基于上述控制需求，本文采用PLC作为控制核心，设计了一种基于PLC的皮带运输机控制装置。
1. PLC的选择本设计选用了一款功能强大且可编程性高的PLC，具备多个输入输出接口，并且支持多种通信协议和编程语言。
2. 电机启停控制通过PLC的输出接口与皮带运输机的电机进行连接，采用直接开关控制电机的启停。
PLC通过接收启动信号，控制输出接口输出高电平信号给电机，实现电机的启动；同时，通过接收停止信号，控制输出接口输出低电平信号给电机，实现电机的停止。
3. 速度调节控制通过PLC的模拟量输出接口，与电机的调速设备（如变频器）相连接。
PLC通过接收速度调节信号，通过模拟量输出接口输出相应的模拟量信号给电机的调速设备，实现电机的转速调节。
4. 位置控制通过PLC的数字量输出接口与皮带运输机的位置控制装置相连接。
PLC通过接收位置控制信号，控制输出接口给位置控制装置发送相应的数字量信号，实现对皮带位置的控制。
基于PLC的带式输送机电控系统设计我国经济建设已经取得了很大的成就，这直接推动着社会的进步和产业的发展，相应地，我国对各类矿产资源的消耗量也就越来越大。
在采矿生产行业中，带式输送机是一种非常重要的机械，旧有的传送机存在着很多弊端，例如传输功率过高，直接导致能耗较高的问题，这直接给其应用范围带来了严重限制，所以应该着手对整个系统进行改造。
运用plc技术进行改造之后，其工作效率大大提高，并且故障率也降低了，进而节约了很大一部分维修成本。
标签：带式输送机；电控系统；改造；变频带式传送机这种机械设备其自身具有很多优势，例如结构简便，运行稳定，其运转也比较安全可靠，并且不会产生对环境的污染，但目前来看，其自身存在着一系列限制因素，例如能耗过高等等，所以进行一定程度的改进才能更好地应用于散料运输工作之中。
当前来看，工业自动化的控制系统正在逐渐向PLC核心控制技术演变，并且有成为主流的趋势。
在煤矿生产使用的带式传送机中，其应用方向倾向于设备的检测和保护作用的发挥，这对于提高设备运行的自动化程度来说有着很大的意义。
一、输送机系统的具体改造要求就构成部分来说，带式传送机包括驱动、制动以及拉紧这三个部分。
（1）關于驱动部分驱动部分的改造要求如下：需要驱动部分采用可控的软启动系统。
如果电动机此时并无负载，就应该达到慢速，这样才能让电动机可以和主滚筒建立一个稳定的软启动拖动方式，这个功能的实现对于整个机械起到的作用非常大，其不仅仅可以让电动机的性能得到很大的改善，并且让负荷分布更加均衡，这样就能起到较好的保护效果。
但是在带式传送机中主要使用的颤动系统可以通过压力变化来对摩擦片进行作用。
如果使用PLC系统进行改造的话，就可以控制油压，通过软启动的方式来控制机械系统。
（2）关于制动部分采用机电液一体化盘式可控制动装置。
系统的制动靠制动盘与闸瓦之间的摩擦而产生。
通过PLC可编程控制器控制液压站向制动油缸中加压，调节闸瓦与制动盘之间的压力，使制动力矩可控，实现制动器的开、合和软制动，达到输送机停车平稳可靠和降低机械冲击的目的；（3）拉紧部分采用了液压油缸自动拉紧装置。
基于plc的皮带运输机控制系统设计毕业设计近年来，工业自动化技术在各行业中广泛应用，其中皮带运输机控制系统也越来越受到注重。
本文将针对这一问题进行探讨，重点介绍基于PLC的皮带运输机控制系统设计方案。
一、系统设计基础皮带运输机是一种广泛应用于工厂、码头、矿山等场所的物料输送设备。
其工作原理是将被输送的物品放到皮带上，通过电机带动皮带转动，实现物品的运输。
控制皮带运输机的核心是设计一个控制系统，使得皮带运输机能够高效、稳定地工作。
二、设计要素1. 控制器的选型PLC是工控系统中较为常见的一种控制器，其优点是稳定性高、易于编程、可扩展性强。
在控制系统中，PLC选型要考虑运输机的规模、负荷、环境等因素，使其能够满足对控制精度、反应速度和实时性等方面的要求。
2. 控制系统的组成控制系统主要由传感器、执行器、中央处理器（CPU）、输入/输出模块（I/O模块）等组成。
传感器负责检测物品的位置、速度、重量等信息，执行器则完成控制信号的输出。
CPU负责控制整个系统的运行，进行指令的处理和数据的传输，I/O模块则连接所有设备，进行信号的输入和输出。
3. 控制系统的程序设计在设计控制系统的程序时，应根据实际情况编写适当的控制程序，例如确定启动、停止、加速、减速的条件和时机；设计皮带运输的速率、位置控制程序；编写报警程序，实现故障检测和报警。
4. 系统的安全设计在皮带运输机的控制系统中，安全设计是至关重要的一个环节。
如在触及限位开关的情况下，皮带运输机应该立即停止，以保证设备不会出现安全隐患。
三、总结基于PLC的皮带运输机控制系统设计，是一个多方面的工程，需要综合考虑机械、电气、控制等多个方面的因素。
在设计过程中，应该注重各项技术设计方案的协调与整合，以实现控制系统的完美运转。
皮带运输机电气控制系统设计任务书姓名：覃光吉专业：09机械1班设计课题：皮带运输机电气控制系统设计设计条件及要求：设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。
其起动顺序为：（2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。
其停止顺序为：（3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。
（4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。
当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。
（5）M1和M2电机功率都是5.5KW。
设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）；5、编写设计说明书（一份）。
设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日设计指导人（签字）：_________________________教研室主任（签字）：_________________________年月日前言 (4)一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5)二、设计的内容与步骤 (5)（一）设计的基本原则 (5)（二）设计的内容 (6)三、系统传动方式的确定 (6)（1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7)（2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8)（3）电动机起动方式的确定 (8)（4）电气系统的保护 (8)四电气控制方案的确定 (13)（一）电气逻辑控制装置的选择 (13)（二）控制方式的选择 (14)（三）系统动作要求 (15)（四）确定I/O点数及PLC的选型 (16)设计总结 (25)感谢信 (26)参考文献 (27)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。
摘要PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为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。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
本次设计选择了用PLC来控制皮带机的整个运行过程，PLC的运用使得系统的电路变得简明清楚，而且十分便于日后的运行维护，那么PLC究竟是什么呢？PLC在皮带机上面的应用，使的皮带机的控制机构变得简单，运行更加可靠，同时维修起来也是十分的简单方便。
目录第1章运输带控制发展 (3)1.1运输带在生产中的应用 (3)1.2PLC控制及发展 (3)1.3控制系统人机界面作用及发展 (4)第二章系统硬件设计 (5)2.1设计方案 (5)2.2控制电路设计 (5)2.3主电路设计 (6)第三章系统软件设计 (7)3.1PLC程序设计 (7)3.2触摸屏画面组态 (13)第四章系统调试与运行操作 (10)4.1调试过程 (16)4.2运行操作 (16)参考文献 (18)第1章运输带控制发展1.1运输带在生产中的应用目前PLC已经渗透到生活的各个方面，尤其是自动化控制。
基于某PLC的皮带运输机电器控制系统设计XXXX职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）系别：机电工程学院专业：机电一体化班级：机电XXX学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：皮带运输机电器控制系统设计指导教师：设计地点：XXXX职业技术学院起迄日期：2013.09.08-2013.11.12毕业设计（论文）任务书专业机电一体化班级机电XXX一、课题名称：皮带运输机电器控制系统设计二、主要技术指标：1.延时开关延时时间为5s，使皮带运输机能够按间隔5s时间相继运行，间隔5s相继停止2.三菱FX2N PLC程序的设计，使皮带运输机能够自动循环的运行3.电路及电路保护的设计，使皮带运输机能够防止短路、过载等危险，安全运行三、工作容和要求：1.了解市场皮带运输机的优缺点，明确设计方向及要点2.电路及保护电路的设计3.PLC程序设计4.皮带运输机电器系统的原理说明四、主要参考文献：1.王成福.可编程序控制器原理及应用[M].:机械工业，20062.景学.可编程序控制器应用系统设计及方法[M].:电子工业，19953.新华.电工技术与可编程序控制器实践[M].：机械工业，20024.余雷声.电气控制与PLC应用[M].:机械工业，20015.三菱微型可编程控制器编程手册(手册) 2000年学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (1)0.绪论 (1)1.皮带运输机的研究与设计 (1) 1.1 简介 (1)1.2 设计的容 (2)1.3 设计的要求 (2)2.元器件的选择 (3)2.1 主元器件的选择 (3)2.2 电路保护元器件的选择 (4)3. PLC程序的设计 (7)3.1 PLC的简介 (7)3.2 I/O口的选择 (9)3.3 PLC程序的设计 (9)4.电路的设计 (10)4.1 电路保护的设计 (10)4.2 电路的设计 (11)5.系统工作原理说明书 (12)结论与展望 (12)致谢信 (12)参考文献 (13)皮带运输机电器控制系统设计摘要：本设计是设计一种用于皮带运输机的PLC电气控制装置，其中使用了交流接触器、熔断器和热继电器等电气元件，在控制电路上加强了保护，增强了控制系统的安全性和便捷性。
电气控制与PLC课程设计说明书设计题目：姓名：系别：专业：年级、学号：江苏师范大学机电工程学院四、电气控制与PLC课程设计题目选编（一） 皮带运输机电气控制系统设计在建材、化工、食品、机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛使用皮带运输机运送原料或物品。
图4—1是某原料皮带运输机的示意图，原料从料斗经过PD-2、PD —1两台皮带运输机送出。
从料斗向PD-2供料由电磁阀YV 控制，PD-1和PD-2分别由电动机M 1和M 2驱动。
1 控制要求1）． 起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。
其起动顺序为：2）．停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。
其停止顺序为：3）．紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV 全部同时停止。
4）．故障停止：运转中，当M 1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。
当M 2过载时，应使PD-2、YV 同时停止；PD —1在PD-2停止后延迟10s 后停止。
5）．M 1和M 2电机功率都是5.5KW 。
（二） 某生产自动线小车电气控制系统设计 某生产自动线，有一小车用电机拖动，电机正转，小车前进，电机反转，小车后退，图4-1 某原料皮带运输机示意图小车工作循环过程如图4—2所示。
要求在第一次信号来后小车前进，碰到限位开关A 后退，退到原位O 就停止，当第二次信号来后再前进，碰到限位开关B 后退，退到原位O 才停止，当第三次信号来后又前进，碰到限位开关C 后退，退到原位O 才停止，第四次信号来后，又前进，碰到限位开关D 后退，直退到原位O 才停止。
第五次信号来后，又和第一次信号来时情况一样，碰到限位开关A 后就后退，如此循环反复。
小车电机功率为3KW 。
（三）液体混合装置电气控制系统设计图4-3为两种液体混合装置，SLl 、SL2、SL3为液面传感器，液面淹没时接通，图4-2 小车工作循环过程液体A 、B 与混合液阀由电磁阀YVl 、YV2、YV3控制，M 为搅匀电机，控制要求如下： 1初始状态装置投入运行时，液体A 、B 阀门关闭，混合液阀门打开20s 将容器放空后关闭． 2起动操作按下起动按钮SBl ，装置就开始按下列给定规律操作：1)液体A 阀门打开，液体A 流入容器。
基于PLC的管、皮带运输机电气控制系统设计
作者：刘代建
来源：《科技创新与应用》2013年第05期
摘要：从管、皮带运输机驱动控制，PLC系统，控制逻辑，保护元件动作要求和数据监控等方面；介绍基于PLC的管、皮带运输机的电气控制系统设计。
关键词：管、皮带运输机驱动控制；PLC控制系统；保护装置
1 前言
随着经济的飞速发展和社会进步，生产过程中人们更加注重环保、效率。
管、皮带运输机作为一种高效、环保的大宗物料运载工具，顺应和符合时代发展的要求，在矿山、码头、化工、冶炼、电站等众多行业得到广泛应用；促使管、皮带运输行业得到飞速的发展。
针对建设单位的实际控制要求和需要出发，本着构建一套精简、安全、可靠的控制系统为原则；分别对管、皮带运输机电气控制系统各个环节的设计、应用做了详细介绍，对控制逻辑做了较多说明；确保设计出的电气控制系统安全、可靠、适用；为用户长期、高效、安全生产提供可靠保障。
2 管、皮带运输机系统构成及电机驱动系统设计
2.1 管、皮带运输机系统构成
根据用户的具体要求和实际情况，由工艺专业确定管、皮带运输机的具体控制工艺架构，电气专业依据工艺专业制定的工艺控制目标设计出满足要求的控制系统。
一般管、皮带运输机控制系统如下图所示的几部分组成：
2.2 电机驱动系统设计
根据用户的工艺状况和要求，电机驱动系统结构上一般分为单台电机驱动、双台电机驱动和机头、机尾多台电机驱动几种形式。
根据用户对生产系统控制要求的不同，控制模式有：
2.2.1 用户恒速使用且对启动电流不作要求的场合采用电机直接启动开环控制的驱动控制方式。
2.2.2 用户恒速使用，仅对启动电流有要求的场合使用软启动器开环控制的驱动控制方式。
2.2.3 用户需要调速控制或闭环控制的场合采用变频器控制的驱动控制系统。
3 管、皮带运输机电气控制系统
3.1 PLC控制系统介绍
管、皮带运输机电气控制是以PLC为中心，将管、皮带运输机的所有保护装置信号和外部联锁、控制信号接入PLC，经过程序甄别判断确认控制系统是否正常以及将执行何种控制操作，同时对故障情况依据故障的等级发出告警或停车等操作。
PLC自成独立的控制系统，结构上可以构成多级操作模式；一般设计为现场操作、PLC操作、上位机（DCS）控制三级操作模式。
现场操作是由现场操作箱控制机器的启、停（方便机器调试），操作箱设有现场、PLC控制转换开关和启动、停止等按钮及状态指示灯。
当开关置于现场位置时，机器的正常启、停由现场操作箱控制；当开关置于PLC位置时机器由PLC柜控制启、停；同样道理，PLC柜也设有一个控制选择开关，分别设置本地（PLC操作）或远控（DCS）操作。
需要指出无论处于什么操作模式，只要机器保护装置动作时PLC都会检测并发出报警信号或停车指令。
PLC可实时将机器的状态和参数传送给上位机，便于上位机监控设备的运行状态。
PLC还负责电磁除铁器、梨式卸料器、卸料小车等管、皮带机附属装置的状态监测和控制。
3.2 PLC控制系统硬件设计
管、皮带运输机PLC除用户指定品牌、型号外，我们一般选用西门子S7-200、S7-1200、S7-300的PLC。
输入、输出作隔离保护设计，根据控制的管、皮带运输机数量和控制点多少来确定PLC型号及扩展模块数量，设计时需要留有10-20%的端口余量。
根据用户是否需要作上位机控制确定是否设计通讯功能及确定通讯方式。
PLC柜面板设计用于控制的操作按钮和显示运行状态的各类指示灯；可根据控制点位多少确定报警及数据显示方式：指示灯+仪表、文字面板、触摸屏。
PLC柜和现场操作箱都设计有带自锁功能的紧急停机按钮，当任意一个紧急停机按钮按下后，不对开关进行复位操作，管、皮带运输机不能启动。
3.3 管、皮带运输机控制逻辑
当管、皮带运输机除打滑保护信号外的所有保护装置信号为正常状态时，表明机器自身系统已经准备就绪（并对上位机发出准备就绪信号）；等待后续系统运行信号达到后机器就可以启动。
机器启动时首先发出预警信号，通过管带机沿途设置的报警器告知现场人员机器即将启动，请现场人员注意，预警时间结束机器启动运行。
机器完成启动过程后接入打滑保护信号并发出机器已运行信号至前端设备，通知允许其运行。
运行时如遇故障情况，机器将报警或发出故障停机信号，并联锁前端设备停机。
多条皮带级联运行时，开机顺序为：先开末端设备，逐
级向前启动设备。
停机顺序为：先停前端设备，逐级向后停机。
对于需要正、反双向输送控制的管、皮带运输机，因为正、反转时控制流程倒置，要分清正、反向时前后端设备的控制逻辑。
3.4 管、皮带运输机监控数据及上位机数据通讯
管、皮带运输机控制系统设计时将机器的电机三相电流、电机温度、减速箱温度及变频器输出功率等参数采集到PLC，作为对机器运行状况进行监测和保护依据。
如果机器配备有文字面板或触摸屏，这些参数可以实时显示在文字面板上，或在触摸屏设备的模拟画面上监视；也可以和机器运行状态和保护装置状态开关量参数一起，打包成符合上位机通讯格式的数据包传送给上位机。
与上位机通讯一般采用：PROFIBUS DP、以太网、MODBUS等方式，应根据现场情况和用户要求确定。
3.5 管、皮带运输机保护元件及信号要求
3.5.1 管、皮带运输机相隔一段距离设置有拉绳保护开关，用于紧急情况停机保护。
如果不带地址码，拉绳开关信号采用常闭触点接入方式保护最可靠。
3.5.2 管、皮带运输机机头、机尾及皮带机沿途设置有两级跑偏开关，检测皮带运行状况，轻跑偏用于报警，重跑偏联锁停机。
信号以常开触点接入。
3.5.3 机尾进料口皮带下面，设置有几组用于检测皮带是否受到损伤的撕裂检测器，皮带被割裂马上联锁停机。
3.5.4 机尾距进料口几米的地方，皮带上部设置有检测皮带上物料堆积量的料流检测开关，防止物料过多导致爆管故障及物料流失。
3.5.5 机头设置有用于速度检测的打滑开关，用于检测皮带是否存在打滑。
一般在变频器控制的调速系统中，该开关可以设置两组设定值，轻打滑用于高速控制，重打滑用于低速控制，由PLC根据输出到变频器的频率来鉴别。
3.5.6 机头下料处溜槽上，设置有检测物料堆积的开关，用于防止发生后续设备故障引起的堵料事故。
3.5.7 对于前后级之间的联锁信号最好采用无源干触点信号，正常状态信号为常闭。
这样保护更可靠。
4 结束语
在设计时要充分考虑现场情况，做好信号干扰预防和信号的处理，程序设计时做到逻辑清晰、严密。
这样就能设计出稳定、可靠的控制系统。
参考文献
[1]皮壮行.可编程序控制器的系统设计与应用实例[M].机械工业出版社，2000.10.
[2]龚欣荣.管状带式输送机简介.矿山机械，2000（8）.。
