基于PLC的传送带控制设计-

安徽农业大学经济技术学院

《机床电气控制与PLC技术》课 程 设 计 任 务 书 题目 基于PLC的传送带控制设计

专业、班级 学号 姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

一、主要内容

1.熟悉题目、收集资料，充分了解技术要求，明确设计任务；

2.总体设计。正确选定设计方案，画出系统总体结构框图；

3.硬件设计。选择电器元器件，确定电器元器件明细表。用CAD画出电气原理图，并作简要分析；

4.软件设计。根据控制要求确定I/O分配表，画出系统工作流程图，设计程序及编写程序说明，给出编程原件明细表等；

5.系统调试；

6.整理编写课程设计说明书。

二、课题要求

1.控制要求

传送带由PLC控制系统控制的电动机所控制

2.设计要求

1）控制系统采用PLC来实现；

2）提供短路保护、过载保护等措施；

3）具有传送带正反转，自动下货等功能；

三、基本要求

1．根据题意, 用CAD画出电气原理图和PLC端子接线图。设计要合理，画图要规范标准。

2．完成程序的编写工作,并利用模拟器和实验室设备完成调试工作。

3. 完成课程设计说明书一份，阐明设计任务与依据，设计原则、方法、设计方案与成果，并力求论证充分、简明通顺、条理清晰、逻辑性强。

四、主要参考文献

完 成 期 限：

指导教师签名：

课程负责人签名： 刘斌斌

2012年 6 月 10日

安徽农业大学经济技术学院

《机床电气控制与PLC技术》课 程 设 计

课 题 基于PLC的传送带控制设计

专 业 机械设计制造及其自动化

班 级 09机制（1）班

学生姓名

学 号

指导老师 赵为松

2012-6-20

目 录

课程设计任务书

1 课题介绍

1.1 题目

1.2背景介绍

1.3可编程逻辑控制器的定义

1.4可编程逻辑控制器的产生

1.5可编程控制器的特点

2 总体设计方案

2.1 设计目的

2.2 控制要求

2.3 设计要求

目 录

课程设计任务书………………………………………………………………………1 1 课题介绍……………………………………………………………………………5

1.1 题目……………………………………………………………………………

1.2 背景介绍………………………………………………………………………

1.3 可编程逻辑控制器的定义…………………………..………….……….........

1.4 可编程逻辑控制器的产生……………………………………………………

1.5 可编程控制器的特点…………………………………………………………

2 总体方案设计.........................................................................................................................9

2.1 设计目的.......................................................................................................................9

2.2 控制要求.....................................................................................................................10

2.3 设计要求.....................................................................................................................10 3 硬件设计 ............................................................................................ 错误！未定义书签。

3.1 硬件方案框图............................................................................ 错误！未定义书签。

3.2 硬件选型.................................................................................... 错误！未定义书签。

3.3 主电路原理图的设计................................................................ 错误！未定义书签。

3.4 控制电路原理图的设计............................................................ 错误！未定义书签。 4 软件设计及调试.................................................................................. 错误！未定义书签。

4.1 控制系统的I/O点及地址分配 ................................................ 错误！未定义书签。

4.2系统工作流程框图..................................................................... 错误！未定义书签。

4.3 系统调试.................................................................................... 错误！未定义书签。 5 总结...................................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 附录 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。

1 课题介绍

1.1 题目

基于PLC的传送带控制设计

1.2 背景介绍

可编程序控制器简称PLC，是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在各行各业中得到了广泛的应用。有着160年历史的西门子公司，同时作为自动化领域技术、标准与市场的领先者，以最先进的技术和产品，向用户提供具有先进、可靠的解决方案。自从1996年提出崭新自动化理念——全集成自动化(TIA,Totally Integrated Automation)以来，如何帮助广大的自动化工程师广泛深入的理解和掌握全集成自动化（TIA）的三个要素，即共同的通信，共同的组态与编程、共同的数据库。

可编程控制器是以微处理器为基础的通用工业自动控制装置，被称为现代工业自动化的支柱之一。人机界面是操作人员与PLC之间进行对话和相互作用的接口设备。人机界面要用专用的组态软件组态，由于人机界面品种的日益丰富和功能的不断增强，学习和掌握组态软件的使用方法需要花费大量的时间，但目前基本上还没有有关人机界面组态和应用的教材和书籍。

可编程控制器与以往那些基于文本的高级编程语言不同，它采用的是一种全新的梯形图和助记符编程方式，即用形象的图形符号和连线来代替一行一行的文本，这种编程序的方法使用起来比较方便，特别是对继电器控制电路有所了解的技术人员来说，就更容易使用梯形图语言。可编程控制器最有优势的技术是软件开发环境，与传统程序设计语言不同，这类软件一般采用强大的图形化语言编程，面向测试工程师，而不是面向专业程序员，编程非常方便，人机交互界面非常友好，就有强大的数据可视化分析和仪器控制能力。无疑是最好的选择面向对象思想在可编程控制器领域的应用和发展，极大地发展了现代仪器的设计方法和技术。相信不久的将来，开发大型高度智能化的仪器也会像“搭积木”一样简单。

该课程设计主要介绍了可编程控制器（PLC）的特点和应用领域，PLC的定义，PLC的特点，和用PLC设计出的传送带控制的系统。

1.3可编程序逻辑控制器(PLC)定义

可编程控制器英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通

用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。可编程控制器(PLC)，是集自动控制技术、计算机技术、和通讯技术为一体的高科技产品。具有可靠性高，功能齐全，使用灵活方便等优点。由此可见，用PLC控制的智能型舞台艺术灯比传统的舞台艺术灯控制优越的多。

1.4可编程序逻辑控制器(PLC)的产生

PLC产生在20世纪60年代末。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的，汽车的每一次改型都是直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期越来越短，这样，继电器控制安装就需要经常的重新设计和安装，既费时，费工又费料。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出如下10项招标指标：

1）编程简单，可在现场修改程序。

2）维修方便，采用规模化结构。

3）可靠性高于继电器控制装置。

4）体积小于继电器控制装置。

5）可将数据直接送入计算机。

6）成本可与继电器装置竞争。

7）可直接用115V交流输入（美国市电为115V）.

8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等。

9）控制装置扩展时很方便。

10）用户程序存储器容量至少为4KB。

1969年末，美国数字设备公司DEC研制出了世界上第一台PLC美国通用汽车公司自动装配线上试用，并获得了成功。这种新型的智能化工业控制装置很快在美国其他工业控制领域推广应用，至1971年，以成功的将PLC用于食品，饮料，冶金，造纸等行业。

PLC的出现受到了世界各国工业控制界的高度重视。1971年日本从美国引进这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年西欧国家也研制出了它们的第一台PLC。我国的PLC研制始于1974年，于1977年开始工业应用。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到20世纪70年代中期以后，PLC已广泛的发展为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用中，大规模甚至超大规模集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻辑判断能力，还同时具有数据处理，PID调节和数据通信功能。

国际电工委员会1987年颁布的可编程控制器标准草案中对PLC做了如下的定义：“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，它采用可编程控制器的存储器，用来在其内部储存程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字和模拟式的输入和输出，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围设备，都按照易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

1.5可编程控制器的特点

随着微处理器，计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了

几乎所有的工业领域。PLC之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，PLC还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠性、通用性、灵活性、使用方便等问题。主要特点如下:

（1）可靠性高。

可靠性高是PLC最突出的优点之一。PLC具有较高的可靠性是因为它采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

（2）在设计制造过程中，抗干扰能力强，采用一系列硬件和软件抗干扰措施。

如:硬件方面采用隔离、滤波、精选元器件等。在微处理器与1/0 电路之间采用光电隔离措施，有效地抑制了外部干扰对PLC的影响，同时可以防止外部高压进入CPU单元。

（3）应用灵活。

由于PLC己实现了产品的系统化、标准的积木式硬件结构和单元化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能复杂的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中的大量中间继电器、时间继电器、计数器及其它专用功能的器件，使控制系统的设计、安装、接线工作量大大减少。

（4） 功能强，通用性好。有丰富的Ｉ／Ｏ接口模块。

PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数，顺序控制等功能，而且还具有A/D, D/A转换、数值运算、数据处理和通讯联网等功能；既可以对开关量进行控制，也可以对模拟量进行控制；既可以对单台设备进行控制，也可以对一条生产线或全部生产工艺过程进行控制。PLC具有通信联网功能，可以实现不同PLC之间联网，并可以与计算机构成分布式控制系统。

（5）编程简单。

大多数PLC采用梯形图编程方式。梯形图与传统的继电接触控制线路图有许多相似之处，与常用的计算机语一言相比更容易被操作者接受并掌握。操作者通

过阅读PLC操作手册，可以很快熟悉梯形图语言，并用来编制一般的用户程序，这也是PLC获得迅速普及和推广的重要原因之一。

（6）配套齐全，功能完善，适用性强。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（7）易学易用，深受工程技术人员欢迎。

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

（8）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

（9）体积小，重量轻，能耗低。

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

2 总体方案设计

2.1 设计目的

1）学会用PLC控制主电路实现电动机正反转，达到综合应用PLC的目的；

2）学会用CAD制图；

3）学会用PLC S7-200编程软件，通过编写的程序，完成对主电路的

控制；

4）学会整理并制作课程设计报告，为毕业设计报告做准备。

2.2 控制要求

传送带由PLC控制系统控制的电动机所控制

2.3 设计要求

1）控制系统采用PLC来实现；

2）提供短路保护、过载保护等措施；

3）具有传送带正反转，自动下货等功能；

3 传送带运输总体设计

3.1 传送带介绍

传送带是传送带用来输送元件，PCB和其他器件，材料一般为塑料，纤维制品或橡胶。如果传送带要接收从机器其他部分传来的器件，那么它应该采用耗散性材料。当传送带表面电阻率为1～106欧时，它会使带电器件放电速度太快，对器件造成损害；当表面电阻在106～109欧时，只要传送带通过转轮滑轮和机架良好接地，传送带上就不会带电。

3.2 传送带视图

图1 传送带视图

传送带由电动机所带动带动，A到B传送为正方向，B到A传送为反方向。SB1，SB0，SB2分别控制电动机的正转，停转和反转。SQ1，SQ2，SQ3，SQ4 分别为未知行程开关，控制着气缸1和气缸2的来回动作。

3.3传送电路原理图设计

图2 传送电路原理图

3.4系统工作流程

（1） 按下正向启动按钮SB1。接触开关KM1线圈得电吸合，其常开主触点将电动机定子

绕组接通电源，相序为U，V，W。其常闭辅助触点KM1打开，线圈不得电，电动机正向启动运行，工件在传送带上，由A向B移动，此方向为正向。

（2） 当工件传到B点时，触碰到SQ1时，SQ1闭合，KM3线圈得电吸合，常开主触点

KM3闭合，KM3为气缸1动作与复位的接触器。气缸1工作，将工件推入搬运车中。当气缸活塞杆触碰到SQ2时，KM3失电，气缸1复位。

（3） 按下停止按钮SB0时，接触器开关KM1线圈失电释放，电动机停转。

（4） 按下反向启动按钮SB2。接触开关KM2线圈得电吸合，其常开主触点将电动机定子

绕组接通电源，相序为W，V，U。其常闭辅助触点KM2打开，线圈不得电，电动机反向启动运行，工件在传送带上，由B向A移动，此方向为反向。

（5） 当工件传到A点时，触碰到SQ3时，SQ3闭合，KM4线圈得电吸合，常开主触点

KM4闭合，KM4为气缸2动作与复位的接触器。气缸2工作，将工件推入搬运车

中。当气缸活塞杆触碰到SQ4时，KM4失电，气缸2复位。

（6） 按下停止按钮SB0，电动机停转。传送带工作停止。

（7） 备注:由于采用KM1，KM2的辅助常闭触点串入对方的接触器线圈电路中，形成互

锁。因此当电动机正转时，即使误按反向启动按钮SB2，反向接触器KM2也不会得电，要电动机反转，必须先按下停止按钮SB0，再按下反向启动按钮SB2。

4软件设计及调试

4.1控制系统的I/O点及地址分配

4.2 PLC接线图

图3 PLC接线图

KM1为正转接触器 KM2为反转接触器

KM3为气缸1动作和复位的接触器 KM4为气缸2动作和复位的接触器

4.3 梯形图

4.4 系统调试

5 总结

2012年6月19日，为期十天的设计任务圆满完成了，这次设计