物料輸送線plc控制系統(tǒng)設計

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1、物料輸送線 plc 控制系統(tǒng)設計 內(nèi)容摘要 ：物料輸送線在工場中，生產(chǎn)車間內(nèi)都起到了主要的地位。他直接關系到工廠的生產(chǎn) 運作，能否有效的正常進行。為此，本文對物料輸送線做了相關研究。現(xiàn)代生活中實現(xiàn)自動化 是必不可少的，這不僅可以讓工人們的勞動力從重力勞動力種脫離，還為生產(chǎn)提高了效率是過 程更加準確。再在其中運用 PLC可編程控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的全自動化。 關鍵字：物料輸送線；PLC可編程控制系統(tǒng)；自動控制 一、 緒論 1、國內(nèi)外PLC的發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢 現(xiàn)國內(nèi)外的發(fā)展狀況都是再往集成和開放化的發(fā)展。編程平臺與計算機語言的相結(jié) 合。全集成自動化能把工廠的所有監(jiān)控采集

2、與控制用硬件和軟件集成能夠把整個工 廠的所有設備連接起來，并使所有設備運行，生產(chǎn)的安排，機器和工廠情況等，數(shù) 據(jù)采集查詢，都能核算集成到一個系統(tǒng)里。 現(xiàn)在PLC勺應用隨著時間的推移已經(jīng)運用到越來越多的領域， 講滲透到各個工廠 工業(yè)領域。目前PLCE朝著兩個方向不斷發(fā)展，一個是超小型化，微型化，另一個是 朝超大規(guī)?；?，功能更加齊全的方向發(fā)展。近年來，它在工業(yè)自動化、機電一體化、 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術等方面的應用越來越廣泛，已廣泛應用在機械，汽車，電力，冶金， 石油，化工，交通，運輸，輕工，紡織，建材，采礦以及家用電器等領域，取得了 明顯的技術經(jīng)濟效益，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 2、

3、課題的研究意義 現(xiàn)今隨著時代的發(fā)展，各種工廠中都應用輸送線來帶動生產(chǎn)，帶動經(jīng)濟的發(fā)展。同 時，工廠中已經(jīng)很少有工人來搬運運輸，取之代之的則是皮帶運輸，因此，對物料 輸送線的研究變得很有必要。物料輸送線，顧名思義就是運用的皮帶來輸送物料。 但是現(xiàn)場的皮帶控制還是有人工操作，為了提高在工作效率，節(jié)省人力，改善工作 環(huán)境，將皮帶改為自動化變得很有必要，從而達到節(jié)省人力，提高效率的作用。設 計一套可行的PLC控制系統(tǒng)，該技術可大量節(jié)省資金，大大節(jié)省人力。 3、主要研究內(nèi)容和要求 內(nèi)容：本文主要是研究 PLC如何對生產(chǎn)線進行準確的控制，PLC如何通行對整個工 廠內(nèi)的設備的控制。介紹了

4、DCS分布式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的組成，發(fā)展狀況。并 對其進行相關的分析。還對物料輸送線的工藝要求，工藝要求，進行了簡單的介紹。 對物料輸送線的日常的保養(yǎng)也做出了相應的介紹。最后對 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措 施，I/O防干擾的措施進行了詳細的分析與介紹。 要求：論文要緊貼題義，語言流暢，語句通順。有較強的文獻資料收集查閱能 力、邏輯思維能力和自學能力，有較好的專業(yè)基礎知識和應用能力。按照畢業(yè)設計 （論文）時間安排，不抄襲、剽竊他人成果，保質(zhì)保量完成各階段任務，并主動按 時提交相應的成果給助教老師。 二、系統(tǒng)整體設計 1、控制系統(tǒng)的分析與確定 DC防集散控制系統(tǒng)的英文（DISTRIBUT

5、ED CONTROL SYSTEM）,如圖2.1所示。 指的是控制危險分散、管理和顯示集中。它是基于計算機技術，控制技術，通訊技 術圖形顯示技術，通過某種通訊網(wǎng)絡將分布在工業(yè)現(xiàn)場附近的現(xiàn)場控制站、 檢測站、 操作管理站、控制管理站及工程師站連接起來完成分散控制集中操作的綜合控制系 統(tǒng)。 DI AI DO AO V net 2.1 DCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 上世紀七十年代中期問世的DC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，由控制站、顯示操作工作站（或稱人 機接口）、以及將控制站、顯示操作站點連成一個總體的通信總線共 3個部分組成。 隨著微電子、計算機、通信尤其是工業(yè)網(wǎng)絡等高新技術及產(chǎn)品的迅速發(fā)展以及

6、工業(yè) 應用需求的變遷。使現(xiàn)DC瞄三個組成部分的職責與相互關系在設計理念上有較大的 變化。 設計DCS勺初衷是“危險分散、信息集中”。危險分散體現(xiàn)于早期的一個控制站或控 制單元僅僅包含8至16個控制回路。往往要配置多個控制單元才能滿足現(xiàn)場一個機組 或一套生產(chǎn)裝置整體控制要求。現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)，由于采取能量回收措施以及配 套的公用工程使工藝流程上、下游各單元設備之間存在物流與能量流之間的勾連而 形成的一套生產(chǎn)裝置或機組是一個有機的整體，該整體的安全平穩(wěn)生產(chǎn)并非能由各 控制單元分別實施局部分割控制所能確保的.因此，工業(yè)應用要求擴大控制站的I/O 容量與控制回路數(shù)，使之能覆蓋一套生產(chǎn)裝置 （或機組）

7、的控制需求而實現(xiàn)局部集中 控制。 FC財現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的英文（FIELDBUSCONTROSYSTEM稱，如圖2.2所示?，F(xiàn) 場的總線是連接智能化的設備和自動化的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng) 絡。它的關鍵在于能夠支持雙向，多節(jié)點，總線式，的全數(shù)字式通訊。 Internent 圖2.2 FCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 現(xiàn)場總線用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現(xiàn)場智能設備互連通 訊網(wǎng)絡。它作為通信網(wǎng)絡的基礎，現(xiàn)場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉 與集成，涉及的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)場總線是在 80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成 的，現(xiàn)在自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡化是發(fā)展的大趨

8、勢，現(xiàn)場總線技術受計算機網(wǎng)絡技術的 影響是十分深刻的。 2、總體結(jié)構(gòu)的確定 在一般的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)都是由現(xiàn)場控制級設備、過程控制級設備、監(jiān)控管理級 設備組成多級體系， 它們通過網(wǎng)絡互相連接。 過程及設備從過程對象采集實時數(shù)據(jù)， 按預先組態(tài)好的控制策略，接受操作人員的控制指示，從而實現(xiàn)對過程對象實時控 制；操作人員通過監(jiān)控級設備，監(jiān)視過程對象及控制裝置的運行情況，并通過網(wǎng)絡， 向過程及設備發(fā)出指令，干預過程對象的控制，同時可進行數(shù)據(jù)分析和報表打印； 管理級設備可以接受監(jiān)控管理級按規(guī)定的格式遠傳過來的數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一調(diào)度。 本文的設計中，整個系統(tǒng)主要由就地控制箱、PLC1中控制柜

9、及上位遠程監(jiān)控終 端3部分組成。 三、 輸送線的工藝研究及保養(yǎng) 1、 輸送線的工藝要求 引入PLCT編程控制器可解決很多問題。具有的保護內(nèi)容有： 膠帶跑偏，膠帶車控制 回路故障，膠帶控制凹路故障，位置信號丟失，堆料，滿倉信號提示等。該系統(tǒng)的 特點是：性能穩(wěn)定，擴展能力強，技術含量高，維修，維護，系統(tǒng)改造方便靈活， 遇到緊急事故能及時停車，發(fā)出聲光報警信號，能及時適應生產(chǎn)現(xiàn)場需要，確保了 輸送機的安全正常進行，具有廣泛地適應性和推廣價值。 系統(tǒng)在運行中要實現(xiàn)連續(xù)不斷還必須要求輸送的可靠工作， 輸送可靠工作的條件是： (1) 拖動皮帶機的電機要安全可靠的運行 1) 電機的功率要

10、滿足輸送負荷的要求； 2) 電機的工作是否正常應有檢測裝置。 (2) 皮帶機上的皮帶是否工作正常 1) 皮帶機上的皮帶是否打滑； 2) 皮帶機上的皮帶是否跑偏。 2、輸送線的工藝設計 物料輸送線控制系統(tǒng)的工藝流程圖如圖 3.1 所示。 N 圖3.1工藝流程圖 在物料的輸送過程中有3部分需要檢測，物料上皮帶時要經(jīng)過一個平的皮帶， 然 后物料經(jīng)過一段爬坡的皮帶進入第三個皮帶，該皮帶也是一個平坦的皮帶，經(jīng)過這 三段皮帶就可以進入倉庫了。 爬坡的皮帶和第一條皮帶有一些區(qū)別，因為爬坡所以電機的功率要相對大一些。 在爬坡時掉包的可能性最大，因此在爬坡時對產(chǎn)品進行計數(shù)是最合適的

11、，在這條皮 帶的中間安裝一個傳感器用來對產(chǎn)品進行計數(shù)。 3、輸送線的日常保養(yǎng) 第一是輸送線的輸送帶負荷過大出現(xiàn)打滑。超出了自身的負荷能力，此時應當減輕 輸送物料的運輸量或者增加輸送機的本身的承重力，來防止打滑的現(xiàn)象。 第二是輸送線的啟動速度太快而造成打滑。此時應當慢速啟動或再次點動兩下后再 重新啟動，也可以克服打滑的現(xiàn)象 第三是初張力太小。 原因是輸送帶在離開滾筒時的張力不夠， 所造成輸送帶的打滑。 此時處理的方法是調(diào)整拉緊裝置，加大初張力。 第四是滾筒的軸承的損壞而不運轉(zhuǎn)。原因可能是軸承內(nèi)部灰塵積聚的太多或是沒有 及時檢修和更換已被嚴重磨損而轉(zhuǎn)動不靈活的部件，造成阻力增大而

12、打滑。 第五是輸送機傳動的滾筒與輸送帶之間的摩擦力不夠所造成打滑現(xiàn)象。原因一般就 是輸送帶上有水滴沒有擦拭干凈或作業(yè)環(huán)境潮濕。 此時應當在滾筒加入些許松香末。 來防止打滑現(xiàn)象的出現(xiàn)。 四、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計 1、 抗電源干擾的措施 很多情況證明，由電源引起的干擾造成PLC控制系統(tǒng)的故障的情況發(fā)生很多。PLC 日常的供電都是由電網(wǎng)來供電。由于電網(wǎng)的覆蓋面很廣，所以他將受到空間中電磁 的干擾在線路上電壓和電流。特別是電網(wǎng)內(nèi)部的變化尤其明顯，造成大型電力設備 起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電 源。所以可以采取一下的措施來減少因為電源的

13、干擾造成 PLC控制系統(tǒng)的故障。 (1)采用性能優(yōu)良的，抑制電網(wǎng)引入的干擾，在 PLC控制系統(tǒng)中，電源占有很重要 的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要是通過PLC系統(tǒng)的供電電源(有CPU*源， I/O電源等),變送器供電的電源與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表耦合進入的。 現(xiàn)在一般對 PLC 系統(tǒng)的供電電源，一般采用隔離性能較好的電源，而對變送器的供 電的電源和PLC系統(tǒng)有直接的電氣連接的儀表的供電電源， 并沒有受到足夠的重視。 雖然有采取了一定的措施， 但普遍還是不夠的， 主要使用的隔離變壓器分布參數(shù)大， 抑制能力差，經(jīng)電源耦合串入共模干擾。所以對變送器的和共用信號儀表供電應選

14、 擇分布電容量小，一直帶大的配電器，以減少 PLC系統(tǒng)的干擾。此外，為保障電網(wǎng) 供電不中斷，可采用不間斷供電電源，提高供電安全可靠性。并且還具有較強的 干擾隔離的功能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。 （2）硬件的濾波措施，在干擾較強或者可靠性要求較高的場合，應該使用帶屏 蔽層的隔離變壓器對 PLC系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器一次側(cè)用接濾波器，如圖 所示。（3）正確選擇地點，完善接地系統(tǒng)。 濾波器和隔離變壓器同時使用 2、防I/O干擾的措施 由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件 損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導致信號間互相干擾，引

15、起共地系統(tǒng)總線回流， 造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動作或死機?？刹扇∫韵麓胧┮詼p小 I/O干擾對PLC（統(tǒng)的影 響。（1）從抗干擾角度選擇I/O模塊 （2）安裝與布線時注意： ①動力線、控制 線以及PLC勺電源線和I/O線應分別配線，隔離變壓器與PLG口I/O之間應采用雙絞線 連接。將PLC^I/O線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，可加隔板，分槽 的走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。 ② PLO遠離強干擾源。如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備，不能與高壓電 器安裝在同一個開關柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLO遠離動力線（二者之間距離應大于 200mm。 與PLCI在

16、同一個柜子內(nèi)的電感性負載，如功率較大的繼電器、 接觸器的線圈，應并 聯(lián)R電路。③PLC勺輸入與輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。模 擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的 1/10。④交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜， 輸出線應盡量遠離高壓線和 動力線，避免并行。 （3）考慮I/O端的接線：輸入接線一般不要太長，但如果環(huán) 境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。 輸入/輸出線要分開。盡可能 采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致， 便于閱讀。 但急停、限位保護等情況例外。 輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出，

17、 在不同組中， 可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同 一電壓等級的電源。由于PLC勺輸出元件被封裝在印制電路板上并且連接至端子板， 若將連接輸出元件的負載短路，將燒毀印制電路板。 采用繼電器輸出時，所承受的 電感性負載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負載時應合理 選擇，或加隔離繼電器。 （4）正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng) （5）對變頻器干 擾的抑制 五、輸送線系統(tǒng)的軟件設計 1、S7-200PLC軟件系統(tǒng)與STEPS程軟件 （1）數(shù)據(jù)類型 S7-200PLC指令的參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有 1位布爾型（BOOL、8位字節(jié) 型（B

18、YTB、16位無符號整數(shù)（WORD 16位有符號整數(shù)（INT）、32位無符號雙 字整數(shù)（DWOR）D 32位，有符號雙字整數(shù) （DINT）、32位實數(shù)（READ。 S7-200 的 CPUfr 存放數(shù)據(jù)類型為 BOOL BYTE WOR DINT、DWOR DDINT 和 REAL不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)范圍。在上述數(shù)據(jù)類型中， 用字節(jié)（B）、字（W）型、雙字（D）型、分別表示8位、16位、32位的數(shù)據(jù)長度。 數(shù)據(jù)類型如表5.1所示。 表5.1數(shù)據(jù)位數(shù)與取值范圍 數(shù)據(jù) 的位 數(shù) 無符號數(shù) 有符號整數(shù) 十進制 十六進制 十進制 十六進制 B（字 節(jié)）：8 位

19、值 0-255 0-FF -128-127 80-7F W （字） :16 位值 0-65355 0-FFFF -32768-32767 8000-7FF F D （雙 字）： 32位 值 0-4294967295 0-FFFFFFFF -2147483648-2147483647 80000000 -7FFFFFF F  位存儲單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成，其中的區(qū)域標示符“ 1”表 示輸入（input ）,字節(jié)地址為3,位地址為2。這種存取方式稱為“字節(jié) .位” 尋址方式。 （2）尋址方式 1）直接尋址 直接尋址指

20、定了存儲器的區(qū)域、 長度和位置，例如VW79配V存儲區(qū)中的字， 其地址為790。可以用字節(jié)（B）、字（W）、或雙字（DVV方式存取V、I、Q M 竹口SM^儲器區(qū)。例如VB10昧示以字節(jié)方式存取， VW100g示存取 VB10R VB101 組成的字，VD10昧示存取VB100~VB103&成的雙字。 2）間接尋址 指令給出了存放操作數(shù)地址的存儲單元的地址稱為間接尋址。 S7-200CPU 允許使用指針對下述存儲區(qū)域進行間接尋址： I、Q、V、M S、AI、AQ T和C。 間接尋址不能用于位地址、 HCM L存儲區(qū)。 使用間接尋址之前，應創(chuàng)建一個指向該位置的指針。指針為雙雙字值，

21、用 來存放；另一個存儲器的地址，只能用 V、L或累加器做指針。建立指針時必須 用雙字傳送指令將需要間接尋址的存儲器地址送到指針中。指針也可以為子程 序傳遞參數(shù)。 &VB2008示VB200B勺地址，而不是 VB200中的值。 2、PLC控制程序設計 （1）皮帶電機的啟動與停止 1#皮帶 順序啟動 皮帶的啟停如圖5.1所示。 順序停止 1#皮帶 2#皮帶 3#皮帶 圖5.1電機的啟停順序流程圖 在輸送線上每條輸送皮帶上電機的啟停順序是不一樣的，因為物料是向前 輸送的。當啟動時皮帶需要從后向前逐個啟動，如果從后向前啟動時物料已經(jīng) 上了第一條皮帶而第二條第

22、三條皮帶還沒有啟動，這樣就會使物料都擁擠在第 一條皮帶的末端，最后造成物料無法傳輸。當皮帶停止運行時，為了讓所有的 物料都進入倉庫必須先停掉第一條皮帶，然后逐次停掉后續(xù)的皮帶讓后續(xù)皮帶 能把所有的物料都輸送進倉庫，如果先停第三條的話不僅無法將后面的物料送 到倉庫還會造成后面?zhèn)鬏斶^來物料的擁堵。 啟動程序 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

23、 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 5.2 所示。 (2) 產(chǎn)品的計數(shù) 產(chǎn)品的流程示意圖如圖 圖5.2皮帶運行過程中物料的計數(shù) 在本系統(tǒng)中加入了對物料的計數(shù)功能，可以在運輸?shù)倪^程中就統(tǒng)計出來產(chǎn) 品的數(shù)量。在第二條皮帶上進行計數(shù)，當有物體通過傳感器時輸入 PLC勺電平 發(fā)生變化，根據(jù)輸入脈沖的變化次數(shù)來計數(shù)，通過輸出口在顯示器上顯示產(chǎn)品 的數(shù)量。 LD I0.3 LD C1 O SM0.1 CTU C1, +3000 LD C1 LD SM0.1 CTU C2, +3000 13