PLC与变频器在水泥厂皮带运输控制系统中的运用及设计

【2017年整理】带式输送机基于PLC控制系统的设计湖南机电职业技术学院毕业设计任务书课题名称: 带式输送机基于PLC控制系统的设计专业: 学生班级:学生姓名:同组学生: 指导教师:x x x 学院二O一年月一、课题概要带式输送机是一种广泛应用于工业的传输设备，对其进行自动化的改造无疑将提高工业生产的效率和安全性并且将大大的节约人力资源。

因其意义重大，对带式输送机的改造是多方面的而本文将主要介绍的是:基于西门子PLC的带式输送机多速度控制系统的设计。

该系统的设计包括硬件设计和软件设计。

其中硬件设计包括西门子PLC、变频器、异步电动机的外部电路的设计与安装;软件部分包括程序的设计与调试。

所设计系统最终能够通过PLC与变频器实现以下功能:(1)能对物品进行运送，速度可根据两物品之间的距离自动变换防止传送物品之间发生碰撞;(2)能够实现故障报警、状态指示、带式输送机带负载软启动等;(3)能够实现手动与自动状态切换，方便维护。

该系统主要运用了西门子PLC、传感器、继电器、变频器等器件，利用PLC良好的自动控制性能，实现流水线带式输送机传送过程的无人控制。

二、设计任务与要求1.控制要求(1) 按动启动按钮后，电动机3启动，金属板在带式输送机上向图中所示方向输送，其位置由接近开关检测;(2) 当金属板到达两带式输送机邻接处时传感器3接受到信号，启动电动机2;(3) 当传感器2接受到信号时，启动电动机1;(4) 当金属板离开电动机2拖动的带式输送机进入电动机1拖动的带式输送机时，传感器2的信号消失，此时启动定时器T，定时2s后控制电动机2停止; 1(5) 传感器1接受到信号，指挥下一级的机构动作(可不考虑); (6) 当金属板离开电动机1拖动的带式输送机后，传感器1的信号消失，此时启动定时器T，定时2s后控制电动机1停止。

22(系统操作可实现单循环，自动循环功能。

3(设计PLC(PLC(单片机))的控制系统和输入/输出信号调理电路及功率驱动电路原理图。

基于PLC的水泥自动配料控制系统设计作者姓名：邱忠林专业名称：自动化指导教师：王洋讲师成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明：1.本人已认真学习《学位论文作假行为处理办法》（中华人民共和国教育部第34号令）、《成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）》（成理工教发〔2013〕30号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。

2.本人已认真学习《成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册》，已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。

3.本人所提交的学位论文（题目:），是在指导教师指导下独立完成，本人对该论文的真实性、原创性负责。

若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为，本人自行承担相应的后果。

承诺人（学生签名）：20 年月日注：学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。

摘要随着科技的发展，现在许多的工厂都在使生产逐渐变得自动化、现代化，而可编程序控制器PLC的快速发展也为此做出了巨大的贡献。

本文针对水泥制造的环境恶劣等一系列情况，设计了一种基于PLC的水泥自动配料系统。

该系统由西门子的S7200型号的PLC作为测量和控制核心，西门子MM420变频器作为调速装置，采用了定量给料机作为称重装置，旋转编码器作为测速装置等。

采用固定时间采集重量和转速，并进行PID调节，能够实现水泥生产的在线动态称重并调节，增强了系统的抗干扰能力，提高了配料精度并减轻了工人的工作负担。

关键词：PLC 变频器自动配料PIDAbstractWith the development of science and technology, many factories are in production now became automation, modernization, and the rapid development of the programmable controller PLC also made great contributions for this purpose. In the light of the conditions and a series of cement manufacture, design a kind of cement automatic batching system based on PLC. The system by Siemens S7200 models of PLC as measurement and control core, Siemens SM420 inverter as speed regulating device, constant feeder is adopted as a weighing device, rotary encoder as speed measuring device, etc. Adopting fixed time gathering weight and speed, and the PID adjustment, cement production can be implemented on-line dynamic weighing and adjustment, to enhance the anti-interference.Keywords: PLC, Inverter, Automatic batching, PID目录摘要 (I)Abstract (II)目录............................................................................................................ I II 前言.. (1)1 水泥概述 (2)1.1 水泥的产生和发展 (2)1.2 水泥的分类 (4)1.3 水泥的生产工艺流程 (5)2 系统模型及总体设计 (7)2.1 水泥自动配料的原理分析 (7)2.2系统的模型分析 (8)2.3 系统的总体设计 (9)3 系统主要器件的介绍 (12)3.1西门子变频器简介 (12)3.1.1 MM420基本组成及特点 (12)3.1.2 MM420适用环境及优点 (13)3.2称重及测速装置简介 (14)3.3定量给料机简介 (15)4 PLC简介及控制系统设计 (17)4.1 PLC简介 (17)4.2 系统控制要求分析 (20)4.2.1 硬件介绍及信号传递 (21)4.2.2 PLC外部接线图 (24)5程序和组态 (27)5.1系统主程序设计 (27)5.2 子程序设计 (29)5.3系统监控画面设计 (30)5.3.1人机界面简介 (30)5.3.2 画面设计 (32)总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录1PLC接线图 (38)附录2自动配料系统程序 (39)A2.1 系统主程序 (39)A2.2系统子程序 (41)前言在现今的各种行业当中，自动化的生产制造已经随处可见了，在配料系统上的应用也在不断地提高、改进。

5项⽬五PLC编程实现⽪带运输机控制项⽬五⽪带传输机的⾃动控制理解S7-200系列PLC 内部辅助寄存器的功能及应⽤理解S7-200系列PLC 特殊标志寄存器的功能及应⽤掌握S7-200系列PLC 定时器/计数器指令的功能及应⽤掌握S7-200系列PLC ⽐较指令的功能及应⽤掌握S7-200系列PLC 梯形图程序调试的步骤及⽅法⼀、内部辅助寄存器内部辅助寄存器可以按位使⽤，⽤来存储中间操作状态或其它控制信息，也可按字节、字或双字来存取存储区的数据，编址范围是M0.0～M31.7。

⼆、特殊标志寄存器特殊标志寄存器⽤于CPU 与⽤户之间交换信息。

CPU 224的特殊标志寄存器编址范围为SM0.0～SM179.7共180个字节，其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。

如特殊标志寄存器的只读字节SMB0为状态位，在每次循环扫描结束时，由CPU 更新这些位。

⽤户可利⽤这些位的信息启动程序内的功能，编写⽤户程序。

SMB0字节的特殊标志位定义如下：SM0.0：RUN 监控位。

PLC 处于运⾏状态时该位始终为1。

SM0.1：初始闭合标志位。

该位只在⾸次扫描时为1，⼀般⽤于程序的初始化。

SM0.2：当RAM 中数据丢失时，ON ⼀个扫描周期，⽤于出错处理。

SM0.3：PLC 上电进⼊RUN ⽅式，ON ⼀个扫描周期，⽤于启动操作前给设备提供⼀个预热时间。

SM0.4：分脉冲。

该位输出⼀个周期为1min 、占空⽐为50﹪的时钟脉冲。

SM0.5：秒脉冲。

该位输出⼀个周期为1s 、占空⽐为50﹪的时钟脉冲。

SM0.6：扫描时钟脉冲。

⼀个扫描周期为ON ，下⼀个扫描周期为OFF ，循环交替。

SM0.7：⽤于指⽰⼯作⽅式开关的位置。

在TERM 位置时为0，在RUN 位置时为1。

三、定时器与定时器指令S7-200系列PLC的软定时器有三种类型，分别是接通延时定时器TON、断开延时定时器TOF、保持型接通延时定时器TONR，其定时时间为时基与设定值的乘积。

课程设计项目成绩评定表设计项目成绩评定表课程设计报告书目录目录一、设计目的 (3)二、设计思路 (3)三、设计过程 (3)3.1PLC 输入/ 输出端子接线图 (3)3.2 程序设计 (5)3.3皮带传输机控制原理 (6)四、系统调试与结果 (7)4.1 系统调试 (7)4.2 调试结果 (7)五、主要元器件与设备 (9)六、课程设计体会与建议 (9)七、参考文献 (10)附录 (11)一、设计目的1．熟悉步进顺控指令的编程方法；2．掌握选择性流程程序的编制；3．掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线。

二、设计思路1、设计急停电路。

2、设计可选择的启动电路。

3、进行电路整合。

4、各个分路进行仿真调试。

三、设计过程3.1PLC 输入/ 输出端子接线图图1皮带运输机的动作示意图在建材、化工、机械、冶金、矿山等工业生产中广泛使用皮带运输系统运送原料或物品。

供料由电阀DT控制，电动机M1、M2、M3、M4分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。

储料仓设有空仓和满仓信号，其动作示意简图如图1所示。

根据皮带运输机的控制要求，其系统PLC 输入/ 输出端子接线图如图2 所示,(PLC 的输出负载都用指示灯代替)。

图2 中：SA0 ———自动/手动按钮 SB1 ———自动启动按钮 SB2 ———正常停止按钮 SB3 ———急停按钮SB4 ———点动DT 电磁阀按钮SB5～SB8 ———M1～M4的点动启动按钮 SQ1———满仓信号按钮 SQ2———空仓信号按钮 SB9 ———故障启动按钮KA1———控制DT 的起动和停止HL1～HL4———M1～M4接通指示灯KM1～KM4 ———交流接触器, 分别控制M1～M4 的起动和停止。

图2 皮带运输机的PLC 控制系 统外部接线图自动/手动转换自动起动正常停止急停点动DT电磁阀点动M1点动M2点动M3点动M4满仓信号空仓信号故障起动3.2 程序设计根据控制设计要求, 本文编制的状态转移程序如图3 所示（程序指令表及梯形图见附录）：图3 皮带运输机的状态转移示意图3.3皮带传输机控制原理(1) 起动控制: 接通PLC 的电源, 在初始化脉冲M8000 作用下进入初始状态S0 , 按下SB1/SQ2 → 接通X1/X12 →进入状态S20 →启动定时器T0 , 置位Y1 →接通KM1 →起动M1 →5s 后T0 动作→进入状态S21 →起动定时器T1 , 置位Y0 →接通KA1 →起动DT →5s 后T1 动作→进入状态S22 →启动定时器T2 , 置位Y2 →接通KM2 →起动M2 →5s 后T2 动作→进入状态S23 →置位Y3 →接通KM3 →起动M3 →5s 后T3 动作→进入状态S24 →置位Y4 →接通KM4 →起动M4 。

基于PLC控制皮带运输机的设计摘要：皮带运输机作为一种常见的连续运输物料的机械，广泛应用在工业生产，尤其是矿业生产中。

在皮带运输机运行过程中，可能会出现各种故障——如跑偏、撕裂、堆煤、打滑和过热等，这些故障可能给实际生产带来各种经济上、甚至人身安全上的损失，小的故障也可能影响生产的连续性。

因此及时发现这些故障十分重要。

本文研究设计了基于PLC的皮带运输机控制系统，对该控制系统的功能进行了详细的分析。

关键词：皮带运输机；PLC；控制系统1皮带运输机控制系统控制功能（1）顺序启停：按照物流方向，系统从下游皮带机开始自动顺序启动，而顺序停止则是从上游皮带机开始。

启动和停止过程都要求有一定的延时时间。

启动延时的时间，与皮带机的驱动电机的容量有关。

一般来说，电机的容量越大，启动延时的时间越长。

根据运行经验，运输机的启动延时应达到如下范围：32kw的皮带运输机——不小于3s；75kw以上皮带运输机——不小于5s。

停止延时主要是为了使皮带运输系统在停止时物料运输完毕，完成本次运料的工作，防止皮带机上存料存煤，尽量保证皮带机空载停机。

停止延时时间设置和皮带机的运行速度和运输长度有关。

根据上文皮带机的相关技术参数，设置停止延时时间15s。

（2）手动启停：在皮带运输系统使用期间，难免会发生各种故障需要进行检修和测试。

此时，要使运输系统中的单台皮带可以独自正转或反转而不联锁其他皮带机动作。

设置皮带运输系统工作模式选择按钮，即手动启停模式选择按扭，选择手动模式后，可以就地控制单台皮带运输机的启动和停止。

再设电动机正转和反转选择按钮，以使皮带机正向反向均可运转。

（3）故障监测与报警：在系统运行过程中，若某台皮带机发生故障，则发生故障的皮带机和其上游的皮带机均立刻停机，并发出报警信号、相应故障灯闪烁，其下流的皮带机15s后停机。

若发生火灾（烟雾报警），则全线皮带机均立即停机，发出声光报警信号，且启动洒水装置。

2控制系统硬件选型与设计（1）传感器选型传感器是首先感受被测量物体的信息，然后把接收到的信息用一定方式转变成电信号或者其他形式的信息传输出去，来满足信息的传输、处理、显示、记录、存储和控制等要求的一种检测装置。

试题2、三级皮带运输机PLC控制系统的设计、安装与调试
1.本题分值：100分
2 •考核时间：120分钟
3. 考核形式：设计、安装与调试
4. 具体考核要求：
某一生产线的末端有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，启动时要求按10s的时间间隔，并按M1 T M2T M3的顺序启动；停止时按15s的时间间隔，并按M3T M2T M1的顺序停止。

皮带运输机的起动和停止分别由起动按钮和停止按钮来控制。

具体要求：①工作方式设置：手动和自动循环②有必要的电气保护和互锁。

三级皮带运输机如下图所示。

M1
三级皮带运输机参考图
（1）电路设计：根据任务，设计主电路和控制电路电路图，列出PLC控制I/O 口（输入/输出）元件地址分配表；根据加工工艺，设计梯形图及PLC控制I/O 口（输入/输出）按线图；根据梯形图，列出指令表。

（2）安装与接线：
①将熔断器、低压断路器、模拟板、按钮开关、接线端子排等元件装在配
线板上。

②按PLC控制I/O 口（输入/输出）按线图在模拟配线板上正确安装，元件在配线上布置要合理，安装要准确、牢固。

3）PLC 键盘操作：将程序输入PLC 可编程序控制器（或在计算机上进行动态仿真）。

4）模拟调试，要达到设计要求。

5）注意要正确使用工具和设备。

6）写出安装调试（总结）报告。

ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ12 2010 3在水泥生产中，石灰粉和黏土的混料控制可用ＰＬＣ实现。

一、PLC简介可编程控制器（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｌｏｇｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＬＣ）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术通信技术融为一体的新型工业自控制装置。

它具有可靠性高、环境适应性好、编程简单、使用方便以及体积小、质量轻、功耗低等优点。

ＰＬＣ的应用范围通常可分成以下几种类型：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信网络。

开关量的逻辑控制是ＰＬＣ最基础最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化传统水线。

如电梯控制、高炉上料、磨床电镀流水线等。

二、装置及控制工艺原理水泥的配料控制就是将石灰石和黏土按一定比例混合搅拌磨细后送水泥窖中煅烧。

图１为石灰石和黏土混料生产装置示意图。

如图１所示，把实际送料的传送带简化成加料阀，把实际是模拟量（或数字量）的称量信号简化为开关量。

当称料斗为空，并且称料斗门关闭的情况下，打开加料阀给料斗加料；当称料斗达到设定值时（简称料满），关闭加料阀。

由控制台按钮打开放料门，将物料放至拌缸中进行搅拌磨细，经过一定时间后送到水泥窖中煅烧。

而当称量传感器检测到料斗已空时，自动关闭放料门，准备下一次加料。

三、控制流程根据生产原理及工艺要求，可绘出水泥混料流程图（图２）。

四、PLC选型由图２可知，输入信号有１０个，均为开关量信号，其中按钮４个，检测元件６个。

输出信号有８个，其中开石灰石加料阀和关石灰石加料阀可共用一个输出，同理，开、关黏土加料阀共用一个输出，开、关石灰右放料阀共用一个输出，开、关黏土放料阀共用一个输出，故只有８个。

因此，控制系统选用ＦＸ２Ｎ－３２ＭＲ－００１可满足控制要求。

此外，数字称量传感器（ＢＨＲ－４）两套，执行机构采用单电控电磁机构。

多级皮带运输机控制系统的plc控制目录引言 11 系统概述211 系统构成212 工艺要求32 系统设备的选型和介绍421 可编程控制器PLC 4com 可编程控制器PLC 的出现4com 可编程控制器的组成4com 可编程控制器的特点5com 本设计采用的 PLC 522 变频器8com 变频调速原理 8com 通用变频器 8com 变频器的优点 13com 目前变频器技术市场的变化13com 当前市场行销的变频器的控制特性14 com 本设计使用的变频器 1523 电动机16com 交流电动机16com 本设计使用的电动机1824 皮带运输机19com 皮带运输机的结构19com 运输机的自动定量给定控制19 com 皮带运输机的调试1925 其他20com 压力传感器20com 速度传感器20com 气压表20com 电流表21com 电压表21com 热继电器21com 熔断器21com 交流接触器22com 开关22com 信号灯24com 气动阀门243 系统软件控制方案2531 PLC 输入输出回路设计25com 输入回路的设计25com 输出回路的设计2532 控制点的统计与描述 26com 输入控制点的统计与描述26com 输出控制点的统计与描述2733 系统流程图2834 PLC 接线图2935 系统梯形图3036 程序过程说明3337 程序指令表344 系统整体运作介绍3641 电气原理图3842 操作面板示意图39总结40多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制引言皮带运输机又称带式输送机是一种连续运输机械也是一种通用机械主要用来输送块状粒状和散状等物料和成件的货物皮带运输机被广泛应用在港口电厂钢铁企业水泥粮食以及轻工业的生产线既可以运送散状物料也可以运送成件物品工作过程中噪音较小结构简单皮带运输机可用于水平或倾斜运输皮带运输机还应用与装船机卸船机堆取料机等连续运输移动机械上皮带运输机由皮带机架驱动滚筒改向滚筒承载托辊回程托辊张紧装置清扫器等零部件组成在大型港口或大型冶金企业皮带运输机得到最广泛的应用其总长度可大十几千米自 1969 年第一台可编程控制器面世以来经历了 20 多年的发展可编程控制器已经成为一种最重要最普及应用场合最多的控制器可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制机算计初期可编程控制器只是用于逻辑控制的场合用于代替继电控制盘但现在可编程控制器已进入包括过程控制位置控制等场合的所有控制领域现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点同时它吸收发展了其他控制设备如过程仪表计算机集散系统分散系统等的优点在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制过程控制数据采集以及控制和图形工作站的经济核算体积小巧设计调试方便的综合控制系统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下应用而设计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算和算术操作等面向用户的指令并通过数字式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联成一个整体易于扩充其功能的原则设计近年来可编程控制器在广大企业技术改造中迅速得到应用和推广深入到过程控制位置控制等场合其独特的易于使用性可靠性和灵活性越来越受到广大工程技术人员的青睐对于港口厂区广泛使用的皮带运输机应用 PLC 控制可以使皮带机生产线的控制更加灵活可靠对于皮带运输机控制系统的设计采用可编程控制器后只要初步确定 IO 总数即可定下机型然后画出梯形图写出指令表输入 PLC 进行调试最终得以控制整个系统1多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制1 系统概述11 系统构成皮带运输系统示意图如下L1 L2B3B1B2ZB4 Y 车船L1 L2ZB1 B2 B3B4堆场图 11 皮带运输系统示意图L L 气动料仓料斗1 2B B 胶带运输机1 2B B 制板运输机3 4Z 气动闸门Y 压力传感器气动料仓料斗 L L 进料之后把料卸在皮带机 B 上通过 B 把料传到皮带机 B 上1 2 11 2然后再由 B 传到 B 上 B 上安装了气动闸门 Z当 Z 全关的时候所有的料都经过 B 传到2 3 33了车船当 Z 全开的时候所有的料都经过闸门 Z 传到 B 上然后再由 B 传到堆场当 Z44半开时料一部分经过 B 传到了车船另一部分经过闸门 Z 传到 B 上再传到堆场当车34船料装满之后通过车船压力传感器 Y 传输一个料满信号给 PLC然后由PLC控制料斗和输送机停止给料2多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制12 工艺要求首先确定工艺过程该系统的工艺过程主要是通过皮带运输机 B B B B 将仓料斗里的原料分别运往1 2 3 4堆场和车船或同时运往堆场和车船具体工艺过程如下工艺一B →B →B →B →堆场1 2 3 4工艺二B →B →B →装车船1 2 3工艺三B →B →B →B →堆场气动阀门 Z 半开1 2 3 4↓→装车船在第一台输送机起动及输送机部分起动之前应沿输送机线全长发出一个清楚的可听得见的时间不少于 5 秒钟的自动警告信号并应随着整个起动结束自动停止信号起动时先起动最末一条输送机 B 或 B 经过 5 秒钟延时再依次起动4 35s 5s 5sB → B → B 或 B → B 然后再打开阀门L 或和L3 2 1 2 1 1 2输送机线正常停车应由操纵台进行先停止 L 或和L 经4 秒钟延时再依次停1 24s 4s 4s止 B1 → B2 → B3 → B4当某条输送机发生故障时该输送机及其前面的输送机应立即停止如 B2 有故障L1或 L 及 B B 立即停止在紧急切断任何一台输送机时应给操纵台一个自动音响信号2 1 2在 B2 输送机上装有速度传感器打滑 H 过速 G 拉线开关L 跑偏开关P 撕带开关S电动机应有一定的过热过流保护运输机有一种工作速度 V0 和一种检测速度 02V0在保护装置损坏而人们尚未把它恢复到正常状态之前不能远距离再次接通有故障的输送机系统能从自动控制转变成就地控制操纵台上装有系统的转换开关操作开关电流表电压表包括电动机和控制回路气压表各种信号灯各种事故停车原因的灯光信号应不同在 B2 输送机上配一只控制箱就地控制当车船装满时压力传感器Y 动作使输送机及料斗停止给料3多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制2 系统设备的选型和介绍21 可编程控制器PLCcom 可编程控制器PLC的出现1969 年在美国出现第一台可编程序逻辑控制器Programmable LogicalController 简称 PLC 以来经过25 年的发展现在已成为一种最重要高可靠性应用场合最多的工业控制微型计算机它应用大规模集成电路微型机技术和通讯技术的发展成果逐步形成具有多种优点和微型小型中型大型超大型等各种规格的 PLC 系列产品应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多过程控制领域PLC 已和数控技术及工业机器人并列为工业自动化的三大支柱初期的 PLC 只是用于逻辑控制的场合代替继电器控制系统随着微电子技术的发展PLC 以微处理器为核心适用于开关量模拟量和数字量的控制它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域目前可编程序控制器PLC 的所有优点又吸收和发展了其它控制装置的优点包括计算机控制系统过程仪表控制系统集散系统分散系统等在许多场合可编程控制器可以构成各种综合控制系统例如构成逻辑控制系统过程控制系统数据采集和控制系统图形工作站等等com 可编程控制器的组成一台可编程控制器就是一台工业控制用的微型计算机图 21 是 PC 的结构框图PC 是由微处理器和存储器组成的控制装置还有输入输出接口电路它将 PC 内部电路与外部输入输出设备隔离开来PC 存储器中的程序是根据生产工艺要求并用梯形图LD 或指令集IS 或功能模块语言FBL 编写的程序用编程器输入的图21 PC 内部结构图编程器可以直接插在 PC 上用软电缆连接用编程器上的键盘可将程序键入 PC 在PC运行时可通过编程器监视 PC 的运行状态简易编程器只能输入指令字和元件号等指令表程序不能输入图形因此要将梯形图译成指令表程序才能通过编程器输入到PC 图形编程器比较实用可直接键入梯形图或输入指令表程序比较直观方便只要设计好梯形图就可以输入当然输入梯形图比较费时PC 运行正常后编程器件可取下4多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制可编程序控制器的组件有单片机包括一台计算机所必需的部件中央处理器 CPU存储器 RAM 和 ROM EPROM 或 EEPROM 并行接口PIO 串行接口 SIO 时钟CTC单片机对整个 PC 的工作进行控制输入输出IO 接口电路分为开关量模拟量和数字量所有输入输出信号都经过光电耦合器或继电器输入信号一般有两种形式直流输入和交流输入输出信号一般由三种形式继电器输出形晶体管输出型和可控硅输出型稳压电源供应 PC 内部输入电源有的PC 还能供应外部输出电源方便用户配置有扩展接口存储器接口通信接口和编程器接口等各种智能模块编程器com 可编程控制器的特点可靠性高由于可靠性是用户选用的首位依据因此每个 PC 生产厂都将可靠性作为第一指标而加以研制以单片机为核心在硬件和软件上采取大量的抗干扰措施使 PC 的平均无故障时间达到 30 万小时以上使用寿命长控制功能强PC 具有逻辑判断计数定时步进跳转移位记忆四则运算和数据传送等功能可以实现顺序控制逻辑控制位置控制和工程控制等等编程方便易于使用PC 采用与继电器电路相似的梯形图编程比较直观易懂易编深受电气技术人员和电工的欢迎容易推广应用适用于恶劣的工业环境抗干扰能力强具有各种接口与外部设备连接非常方便采用积木式结构或模块结构具有较大的灵活性和可扩性扩展灵活方便维修方便PC 上有 IO 指示灯LED 那个 IO 元件有故障一目了然可根据生产工艺要求或运行情况随时对程序进行在线修改不用更改硬接线灵活性大适应性强com 本设计采用的 PLC目前市场上的PLC 产品众多除国产品牌外国外有日本的OMRONMITSUBISHIFUJJanasonic德国的 SIEMENS韩国的 LG 等近几年PLC 产品的价格有较大的下降其性价比越来越高这是众多技术人员选用 PLC 的重要原因系统规模首先应确定系统用 PLC 单机控制还是用 PLC 形成网络由此计算 PLC 输入输出点数并且在选购 PLC 时要在实际需要点数的基础上留有一定余量10根据 PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型是大电流还是小电流确定负载类型以及 PLC 输出点动作的频率等从而确定输出端采用继电器输出还是晶体管输出或品闸管输出不同的负载选用不同的输出方式对系统的稳定运行是很重要的存储容量与速度尽管国外各厂家的 PLC 产品大体相同但也有一定的区别目前还未5多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制发现各公司之间完全兼容的产品各个公司的开发软件都不相同而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标一般存储容量越大速度越快的 PLC 价格就越高但应该根据系统的大小合理选用 PLC 产品编程器的选购 PLC 编程可采用三种方式第一种是用一般的手持编程器编程它只能用商家规定语句表中的语句编程这种方式效率低但对于系统容量小用量小的产品比较适宜并且体积小易于现场调试造价也较低第二种是用图形编程器编程该编程器采用梯形图编程方便直观一般的电气人员短期内就可应用自如但该编程器价格较高第三种是用 IBM 个人计算机加 PLC 软件包编程这种方式是效率最高的一种方式但大部分公司的 PLC 开发软件包价格昂贵并且该方式不易于现场调试根据学校现有的实验设备和输入输出点数决定选用三菱公司生产的FX2n 系列微型可编程控制器中的 FX2n-48M型FX2n 系列可编程控制器性能规格如下表项目 FX2n 系列运算控制方式存储程序反复运算方式中断命令输入输出控制方式批处理方式有 IO 刷新指令程序语言继电器符号加步进梯形图方式可用 SFC 表示程最大存储容量 16K 步含注释文件寄存器最大16K有键盘保护功能序内置存储器容量 8K 步RAM内置锂电池后备电池寿命约 5 年使用 RAM 卡盒约 3 年存RAM8K 也可自配16 次／EEPROM4K8K16K储可选存储卡盒不能使用带有实时锁存功能存储卡盒器顺控先进梯形图顺控指令 27条步进梯形图指令 2条指令种类应用指令 128 种298个运算处理基本指令 008us／指令速度应用指令 152-数 100us／指令扩展并用时输入X000-X267 184 点8 进制编号点数输入输出扩展并用时输出Y000-Y267 184 点8 进制编号点数点数扩展并用时总点256 点数辅助继电 1 一般用 M0-M499 500 点6多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制器 2 保持用 M500－M1023 524 点3 保持用 M1024-M3071 2048 点特殊用 M8000-M8255 156 点初始化 S0-S9 10 点状态寄存 1 一般用 S10-S499 490 点器 2 保持用 S500-S899 400 点3 信号用 S900-S999 100 点100ms T0-T199 200 点01－32767 秒10ms T200-T245 46 点001－32767 秒定时器3 1ms 乘法型 T246－T2494 点0001－32767 秒3 100ms 乘法型 T250-T255 6 点01－32767 秒1 16 位向上 C0-C99 100点0－32767 计数器2 16 位向上 C100-C199 100 点0－32767 计数器计数器 1 32 位双向 C200-C219 20点-2147483648－2147483647计数器2 32 位双向C220-C234 15点-2147483648－2147483647计数器2 32 位高速双向 C235-C255 中的 6 点1 16 位通用 D0-D199 200 点数据寄存2 16 位保持用 D200-D511 312 点器使用3 16 位保持用 D512-D7999 7488 点D1000 后可以500点为单位设置1 对时32位 16 位保持用 D8000-D8195 106 点16 位保持用 V0-V7Z0-Z7 16 点JAMPCALL 分支 P0-P127 128 点指针输入计时中断 I0-I8 9 点技术中断 I010-I060 6 点嵌套主控 N0-N7 8点16 位-32768－3276710 进制K常数 32 位-2147483648－214748364716 进制H 16 位0－FFFF 32 位0－FFFFFFFF1 非电池后备区通过参数设定可以变为电池后备区2 电池后备区通过参数设定可以变为非电池后备区3 电池后备固定区区域特性不可改变7多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制22 变频器com 变频调速原理异步电动机的转速 n 与电源频率 f转差率 s电机极对数 p 3 个参数有关n 60f 1-s p变频调速是通过改变电源频率 f 来调节电动机转速的可看出 n 与 f 间为线性关系转速调节范围宽不存在励磁滑差和阀门风机节流作用等带来的功率损失达到节能目的异步电动机变频调速时要求机械特性较硬又有一定的负载能力由于异步电动机是感性负载其励磁感抗与电源频率成正比频率增加励磁感抗增加励磁电流就要减小电动机励磁减弱允许的负载转矩就要减小为了保持一定的负载能力在变频调速时必须使电压和频率的比值U1 f 1 保持不变变频调速的调速范围很广又可以平滑无极调速负载性质也能根据需要加以控制是一种具有理想性能的调速方法com 通用变频器工业中使用的变频器可以分为通用变频器和专用变频器通用变频器用于一般工业驱动专用变频器用于特定的控制对象例如机床的主轴进给部分的控制器等自从 1957年发明了晶闸管以来随着电力半导体器件的发展变频器技术经历了几个发展阶段在 50 年代后期用晶闸管制成的变频器因造价高主要用于纺织磨床等特定用途70 年代以石油危机为契机为节能服务的低价变频器开始出现但仍属于特定用途的变频器直到 80 年代由于微处理器的发展才开始出现通用变频器通用变频器和特定用途变频器的主要区别是通用变频器功能多样化可以使用不同场合80 年代中期通用变频器又沿着两个方向发展节能用通用变频器和自动化用通用变频器其中自动化用通用变频器主要用于运输机械机床电梯等近年各类专用变频器和多功能通用变频器齐头并进衡量变频器性能的优劣主要看磁通控制方法瞬时停电再启动工频电源切换多段速度设定载波频率切换频率跨跳功能数字设定输入速度反馈控制个人计算机接口可编程控制器接口定时控制PI 控制等功能早期的变频器基本不具备这些功能随着功能的增多变频器的适用日益广泛如何根据用户的要求是变频器工作在最佳状态并不是一件容易的事毫不夸张地说用好变频器的难度并不亚于用好一台个人计算机通用变频器的性能虽然日趋完善但其低速性能很难有明显的改善这是由于使用补偿的方法在一定程度上可以减小在低速时的电阻影响以及开关互锁时间的影响但根据控制理论补偿控制是很难补偿到恰如其分的在许多场合仍难以满足生产要求适量控制有良好动态控制性能但通常需要对速度减小检测构成速度转距闭环控制从80 年代开始在国际学术界和产业界广泛研究开发无速度传感器矢量控制变频器并取得了可喜的成果通用变频器的组件如下8多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制1．数字操作器和数字显示器一台精良的变频器应有可供用户方便操作的操作器和显示变频启运行状况及设定参数的显示器用户通过操作器对变频器进行设定运行方式控制通用变频器的操作方式有三种即变频器的操作指令可以有三处发出新型通用变频器几乎均采用数字控制是用数字操作器可以对变频器进行设定操作如设定电动机的运行频率电动机的运转方向VF 类型加速时间减速时间电源电压等数字操作器作为人机对话接口使得变频器参数的设定与显示器直观清晰运行操作简单方便数字操作器有若干个操作键不同公司的变频器操作器有很大区别但有四个键是不可缺少的即运行键停止键上升键和下降键运行键控制点记得启动停止键控制电机的停止上升下降键可以改变设定功能亦可以改变功能的设定值在数字操作器的上方是数字显示器通常是 6 位或 4 位的数字显示它可以显示变频器的功能代码以及各功能代码的设定值在变频器运行之前显示变频器的设定值在运行过程中它是一个监视器显示电动机的运行状态可以实时显示电动机的基本运行数据如电动机的电流电压变频器的输出频率转速等在变频器发生故障时显示故障的种类故障时的运行状态等便于分析故障的原因2 ．远程操作器远程操作器是一个独立的操作单元它利用计算机的串行通讯功能不仅可以完成数字操作器所具有的操作功能而且可以实现数字操作器一些不能实现的功能操作它的操作键数量多显示功能强在进行系统调试时利用远程操作器可以对各种参数进行调整如电动机的参数最高运行频率等这些参数在运行时是无须调整的将变频器的操作功能分为两处操作即数字操作器完成基本操作远程操作器完成全部操作普通使用者只在运行过程中用数字操作器完成启动停止等简单操作可以避免一些误操作可能造成的损坏变频器的使用日益普及是用场地相对分散远距离集中控制成为管理的趋势新一代变频器均具有标准通讯接口用户可以利用通讯接口在远处如中央控制台对变频器进行集中控制适应了自动化的要求在变频器中使用的串行通讯接口通常为标准 485 接口这种接口有控制距离远抗干扰能力强等优点3 ．端子操作变频器的端子包括电源接线端子和控制端子其中电源端子中有三相输入电源端子 RST逆变器三相输出端子 U V W 直流侧外接制动电阻用端子 P N 以及变频器本体接地端子 G 等使用时需要注意不可将变频器的输入和输出端子接反否则可能造成变频器的损坏控制端子包括频率指令的模拟设定端子进行开关操作的输入端子报警端子监视端子等不同类型的变频器端子的设置与排列虽然有差别但共同点很多使用输入与监视信号端子可以完成对电机的正反转控制复位多级速度设定自由停机点动等操作并可使用模拟表头监视变频器的频率除监视频率的模拟输出时直接接至9多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制模拟表头之外其余控制端子均采用开关进行控制当某一端子的控制触点闭合时经发光二级管对变频器发出控制指令变频器控制 3 种频率模拟设定方式外接电位器设定电阻值为 500 Ω010V 或05V 的电压设定420mA 电流设定内阻抗 250 当用电压或电流进行设定时最大电压或最大电流对应频率的最大设定值为了减小外界的干扰外界模拟设定信号线应采用接地的屏蔽线输出信号包括只是变频器正在运行的运行信号设定频率已经到达信号这些信号通常提供给上位控制装置用作指示报警信号端子提供一对常闭触点和一对常开触点共三个端子可以直接驱动继电器图22 变频器端子接线图10多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制表 22 主回路端子说明表端子记号端子名称说明R ST 交流电源输入连接工频电源U V W 变频器输出接三相鼠笼电机R1 S1 控制回路电源与交流电源端子 R S 连接P PR 连接制动电阻拆开端子 PR-PX 之间的短路片在 P-PR 之间连接选件制动电阻器FR-ABR表 23 控制回路端子说明类型端子记号端子名称说明启 STF 正转启动 ON 正转OFF 停止当 STFSTR 同时动 STR 反转启动 ON 逆转OFF 停止处于 ON 时相当接于停止指令点 STOP 启动自保持选择使 STOP 信号处于 ON可以选择启动信●号自保持输功 RH RM RL 多短速度选择三者组合可选择多端子功能选择用能段速度于改变端子功能入设 RT 第 2 加减速时间选择 ON 时选择第 2 加减定速时间信 MRS 输出停止处于 ON 20ms 以上时变频器输出停止RES 复位解除保护回路动作的保护状态号 ON 时变频器才可以输入端子功能选AU 电流输入选择用直流 420Ma 作为择用于改变端子频率设定信号功能SD 公共输入端子漏型直流 24V 01A 电源的输入公共端模 10E 10VDC容许负荷电拟频率设定用电源流 10mA信 10 5VDC容许负荷电流号 5mA频 2 频率设定电压输入 05VDC 或010VDC 时 5V率 10VDC对应于最大输出频率11多级皮带运输机控制系统的 PLC 控制设 4 频率设定电流 DC420mA 20mA 为最大输出频率定 5 频率设定公共端频率设定信号端子的公共端子接 A B C 异常输出异常时B-C 间不导通A-C 间导通点正常时B-C 间导通A-C 间不导通。