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目录
第1章引言 (1)
第2章系统总体方案 (2)
2.1系统控制要求 (2)
2.2确定设计方案 (3)
第3章控制系统硬件设计 (4)
3.1PLC选型及扩展 (4)
3.2电机及驱动控制 (7)
3.2.1 电机的选择 (7)
3.2.2 变频器的选择 (7)
3.3检测元件选型 (8)
3.3.1传感器量程的选择 (8)
3.3.2 传感器精度的选择 (9)
3.3.3 传感器环境适应性的选择 (9)
3.4低压电器选型 (10)
3.4.1 电磁式继电器的选择 (10)
3.4.2 熔断器的选择 (10)
3.4.3 塑壳式断路器的选用 (11)
3.5电源设计 (13)
3.6人机接口设计 (13)
第4章控制系统软件设计 (14)
4.1控制程序流程图 (14)
4.2控制程序设计 (14)
4.3显示操作界面设计 (15)
4.4程序调试 (21)
结束语 (23)
参考文献 (24)
附录 (25)
实习心得 (32)
第1章引言
自改革开放以来，我国的工业化以非常快的速度发展着，工业自动化的趋势也是越来越明显，并逐渐取代原来的大量人工劳动力的生产方式，而在高自动化的流水线上机械手传送带工作单元可以说是一种最广泛的控制技术。
现在，随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，机械工业手传送带工作单元的设计方案也越来越先进越来越趋于完美。随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高实现工件的拆卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已越来越引起人们的重视，同时也要求供料更加灵活、柔性化。对机械手的的控制系统提出了更高要求，原来的继电器控制方式已经逐渐不能满足生产的需要。可编程控制器PLC控制性更强、应变更灵活，已经逐渐取代继电器控制系统成为新的控制方式。可编程控制器（简称PLC）由于其将系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以及其可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和自动控制中。PLC 不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输系统，可以实现高自动化的传送带机的集中控制及保护。
而对于基于PLC的传送带的研究和设计正是目前工业生产中所需要的。
第2章系统总体设计
2.1系统控制要求
本设计是基于PLC的四节传送带的控制系统设计。要求是：起动后，先起动最末的皮带机，10s后再依次起动其它的皮带机；停止时，先停止最初的皮带机，10s后再依次停止其它的皮带机；当某条皮带机发生故障且传送带上无重物时，该机及前面的应立即停止，以后的每隔5s顺序停止；当某条皮带机有重物时，该皮带机前面的应立即停止，该皮带机运行5s后停止，再5s后接下去的一台停止，依此类推。示意图如图1.1：
图2.1 传送带示意图
通过传送带的连锁起动、连锁停止以及自检测故障急停、报警等功能，实现了工业生产线的自动化。
2.2 确定设计方案
为了实现闭环控制，本设计采用变频器MM440驱动传送带电机，外设称重传感器检测外部信号，若有故障产生，外部传感器能及时反馈实际信息，从而使PLC及时对其做出相应的控制动作。为了方便维修，及时查出故障所在，本设计特采用信号灯和报警电铃等装置。以下是系统的总体框图：
图2.2 系统总体框图
工作信号指示灯及报警电铃安装在PLC输出端子，故障报警指示灯安装在变频器MM440开关量输出端NO、COM端，压力传感器连接PLC模拟量输入模块作为信号采集。
第3章控制系统硬件设计
3.1 PLC选型及扩展
随着PLC技术的发展，PLC产品种类也越来越多，而且功能也日趋完善。不同种类之间的功能设置有着很大的差异，其结构形式、性能、容量、指令系统、价格也不尽相同，适合的场合也个有侧重。这既给PLC机型的选择提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的合理选用难度。PLC型号选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，追求好的性价比。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。
选择PLC主要从以下两方面考虑：一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。
对于第一个问题，首先要对控制任务进行详细分析，找出所有I/O点，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质，包括它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是继电器型还是晶体管型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有直流24V的指示灯，则最后选用PLC的输出点数有可能大于实际点数。。因为PLC输出点一般几个一组共用一个公共端，这一组输出只能用相同种类和等级的电源。所以一旦它们是供交流220V负载使用，则直流24V只能用其他组的输出端了，有可能造成了输出点的浪费，增加了成本。
对于第二个问题要根据PLC的功能以及工程技术人员的个人喜好。从功能方面上讲，所有的PLC都具有常规功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。这就要求用户对市场上流行的PLC品牌有个详细的了解，以便做出正确的选择。
根据本设计的控制要求，具体的I/O地址分配如表3.1：
表3.1 系统I/O地址分配表
根据I/O地址分配（6输入，9输出且输出选用继电器型输出），选用西门子S7200系列PLC，考虑到PLC还要外接一个4路模拟量输入模块和2个2路模拟量输出模块，所以选用的PLC必须能够扩展2个以上模块。
根据以上要求选用CPU224，型号为6ES7 214-1BD21-0XB0，模拟输入扩展模块选用EM231，其型号为6ES7 231-0HC22-0XA8，模拟输出扩展模块选用2个EM232，其型号为6ES7 232-0HB22-0XA8。其具体接线如下图所示：
