1、 I 摘 要 随着 工业 自动 化的 发展 和 普及 ，带 式输 送线 是连 续输 送 线的 一种 ，并且 应用 越来 越广 泛。 它 即可 以运 送散 状物 料， 也可 以 运送 成件 物品。它在 工作 过程 中噪 音较 小， 结构 简单。 它也 可用 于 水平 或倾 斜运 输，还应用 于装 船机、 卸船 机、 堆取 料机 等连 续运 输移 动 机械 上。其 运输 特点是形 成装 载点 到装 载点 之 间的 连续 物料 流，依 靠 连续 物料 流的 整体 运动来完成从装 载点 到卸 载点 的 输送 。 可编 程序 控制 器（ pro gra mmab le contro ller ），是以
2、微处 理器 为 基础 ，综合 了计 算机 技术 、半 导体 集成 技术 、自 动控 制技 术、 数字 技术、 通信网络 技术 等发 展起 来的 一 种通 用的 工业 自动 装置 。以 其显 著的 优点 在冶金、化 工、 交通、 电力 等领 域 获得 了广 泛的 应用 ，控 制成 为了 现代 工业控制支柱之 一。 本课 题应 用 P LC 程 序控 制电 动机 实现 传送 带 的运 转， 使带 式输 送线在 正常 起动 、正常 停机 、故障 停机 和故 障后 起 动时 各个 电动 机按 照不同的要求以一定的顺序完成从装载点到卸载点的输送过程；最后应用S7-200 仿真软 件 对其 程序 进行 了
3、仿 真， 同 时应 用组 态王 6.55 软件 对四种不同情况 下的 画面 进行 了 模拟 。 关键词 ： 带 式 输 送 线 ；可 编 程 控 制 器（ P LC）； 梯 形 图 ； 组态 王 ；仿真 II ABSTRACT With t he deve lop ment a nd popular izat io n of indus tr ia l auto mat io n, belt conveyor line is cont inuous conve ying a kind of line, and more w ide ly. It can carry t he bulk mate
4、r ia ls, can a lso be transported into t he ite ms. In the course of t he ir work, lower no ise, simp le str uct ure. It can also be used for hor izo nta l or inc lined transportat io n, also applied to the ship loader, ship unload and stacker feeder cont inuo us transport and other mobile mac hiner
5、y. T he transport is c haracter ized by t he for mat io n o f a cont inuous mater ia l flow o f t he load point bet ween the load ing po ints, re lying on t he overa ll move me nt o f the cont inuo us stream o f mater ia l to comp lete t he delivery from the loading point to unloading point. P rogra
6、 mmab le logic co ntro ller (progra mmab le C ontro ller) is a microprocessor- based, inte grated co mputer techno lo gy, se mico nduc tor inte grat io n techno logy, auto mat ic cont ro l techno logy, digita l tec hno lo gy, communicat io ns and network techno lo gy de ve lopme nt o f a co mmon ind
7、 ustr ia l a uto mat ic contro l device. Its s ignific ant adva nta ges in t he fie lds of meta llur gy, che mica l ind ustr y, transport, electr ic it y and other w ide ly used, has become one of the pillars of modern industrial control. The app licat io n o f t his s ubject p lc progra m co ntro l
8、 motor for t he operat ion o f t he conve yor, be lt conve yor line in t he nor ma l s tart, nor ma l stop, fa ult stop and fa ult a fter t he start of each motor in accordance with differe nt require me nts in a certain order to comp lete t he deliver y process fro m t he load ing point to unload i
9、ng point ; applicat io n s7- 200 simula t ion software pro gra m for the s imulat io n, w hile app licat io n K ingview 6.55 software on the screen under four different conditions were simulated. Keywords: belt conveyor line ; progra mmab le lo gic cont ro ller (plc); ladder; Kingview;S i mulat ion
10、III 目录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 控制 系统 概述 与选 题 背景 意义 . 1 1.1.1 控制系 统的 概述 . 1 1.1.2 课题的 选题 背 景 及 意义 . 1 1.2 控制 对象 的设 计要 求 . 2 1.3 P LC 系统组 成 . 4 1.3.1 C P U . 5 1.3.2 存储器 . 5 1.3.3 输入 /输 出 接口 电路 . 5 1.4 P LC 的基 本 工作 原理 . 6 1.5 小结 . 6 第 2 章 系 统的 硬 件设 计 . 7 2.1 主电 路设 计 . 7 2.2 P LC 机型选 择 . 7 2.3 I/O 分配表 及其 端子 接
11、线 图 . 8 2.3.1 I/O 地址 分配 . 8 2.3.2 P LC 外部 接线 图 .10 2.4 小结 . 11 第 3 章 系 统的 软 件设 计 .12 3.1 软件 的组 成及 作用 .12 3.1.1 P LC 内部 资源 .12 3.1.2 P LC 编程 语言 .13 3.2 程序 流程 图设 计 .15 3.3 程序 梯形 图设 计 .15 3.4 对梯 形图 进行 仿 真 .23 3.5 小结 .30 IV 第 4 章 系 统组 态 画面 设计 .31 4.1 组态 软件 介绍 .31 4.2 监控 画面 设计 .32 4.2.1 建立新 工程 .32 4.2.2
12、创建组 态画 面 .36 4.2.3 定义 I/O 设备 .37 4.2.5 动画连 接 .42 4.2.6 编写语 言命 令 .43 4.3 小结 .44 第 5 章 系 统软 硬 件调 试 .45 结 论 .48 谢 辞 .49 参考 文献 .50 毕业设计（论文）专用纸 第 1 页 共 55 页 第 1 章 绪论 1.1 控制系统概述与选题背景意义 1.1. 1 控 制 系 统 的 概 述 一件 产品 的质 量除 了要 有 好的 成熟 的 工 艺和 高效 的输 送 系统 外，如何保证产品严格按照工艺流程运行和保证产品的运行及其时间则是决定产 品质 量和 品质 的重 要 因素。在皮 带运
13、输生 产 线上 采用 自动 化控 制不但可 以使 产品 的质 量和 品 质得 到严 格的 保证 ，有效 的减 少废 品率 ，而且还可 以提 高生 产效 率和 减 轻工 人的 劳动 强度，有 着非 常好 的经 济效 益和社会 效益，皮带 运输 生 产线 上对 电机 的自 动控 制 则是 皮带 运输 生产 线自动化控制的 关键 。 皮带 运输 生产 线按 照其 工 艺要 求和 规模 一般 设计 有出 料阀 G、两 条皮带 和两 个电 机作 ，每条 皮带 都根 据 已编 制好 的各 自的 程序 运行 ；对于电机 的自 动控 制 ，早 期是 采用 继电 器 逻辑 电路 和顺 序控 制器 ，发展 至今其
14、控 制方 式已 采用 可编 程 控制器 P LC 作为 核心 控制 部件 ，其控 制更 为安全、可靠、 方便 、灵 活， 自 动化 程度 更高 。 1.1. 2 课 题 的 选 题 背 景 及 意 义 中国 经济 高速 发展 ，工 业 化进 程的 不断 深化 ，为自 动化 行业 的迅 猛发展 提供 了广 阔的 空间 。 皮带 运输 行业 是我 国重 要的 加 工行 业的 部分，但是 大多 数中 小企 业仍 在 使用 许多 过时 的技 术和 设备 ，大 量的 生产 线为半机械化和 半自 动化 控制 ， 一些 甚至 为手 工操 作。 带式 输送 线作 为运 输设 备 而言 经常 发生 胶带 打滑
15、、断带 、跑 偏、超负荷 和连 轴器 断开 等故 障 严重 影响 了正 常生 产。老式 带式 输送 线的 执行毕业设计（论文）专用纸 第 2 页 共 55 页 继电 器接 点容 易烧 毁，电 机不 能及 时停 机导 致事 故 发生 。同 时工 业皮带运输 生产 线工 位多 、生 产 复杂 ，同 时在 皮带 运输 生产 线 中， 油污 、灰尘 等许 多具 有严 重的 污 染，对人 的 身心 健康 十分 不利 ，而且 人工 操作随机 性大， 影响 产品 质 量。传 统的 方法 是使 用顺 序 控制 器，由 于其 电路复杂， 接口 多， 受外 界干 扰大， 工 作可 靠性 差，维 护 也困 难。采
16、用 P LC有较 完善 的诊 断和 自保 护 能力 ，可 以 增强 系统 的抗 干扰 能力 ，提高 系统的可靠性。 用 P LC 辅以 变频 器 对皮 带自 动生 产线 电机 进 行自 动控 制， 具有 结构简 单、编 程 方便、 操作 灵活 、使 用安 全、 工作 稳定 、性 能可 靠和 抗干扰能 力强 的特 点 ，是 一种 很有 效的 自 动控 制方 式 ，是 皮带 线的 生产 实现高效、低成 本、 高质 量自 动 化生 产的 发展 方向 。 1.2 控制对象的设计要求 本课 题研 究的 带式 输送 线 是将“出 料仓 ”的 物 料经 过两 个传 送带 传送到“入料 仓” 中， 它的 结
17、构图 如图 1- 1 所 示。 图 1-1 带式输送线的 结构 图 毕业设计（论文）专用纸 第 3 页 共 55 页 图 1- 1 中的 带式 输送 线分 为正 常起 动 、正 常 停机 、故障 停机 和故 障后起 动四 种情 况 。“ 出料 阀 G”、“ 电 机 M1” 和“ 电机 M2”都 按照 各自的方式以一 定的 顺序 启动 或 关闭 。 1）带式 输 送线 的正 常起 动：在 出料 仓快 要满 之前 ，一段 传送 带“ 电机 M1”先起 动 ，为 传送 物料 做准 备 ；在 检测 到出 料 仓满 了以 后，“ 出料阀 G” 自动 开启 ， 物料 会通 过出 料阀 门卸 到一 段 传送
18、 带上 ，随 着传 送带的运 转进 行传 送； 在出 料 阀门 打开 后 5 秒 ， 二段 传送 带“ 电 机 M2”自动起 动，物料 将随 着二 段 传送 带的 运转 进行 传送 ，最后 将物 料传 到入“料仓中”。 根据传送带的控制要求：带式输送线正常起动时的流程图，如图1-2 所示。 图 1-2 带式输送线正 常起 动时 的流 程 图 2）正 常 停机 时 为使 带 式输 送 线上 不 留 物料 ， 要求 按 照物 料 流动 方向按 照一 定的 顺序 停止 即 ：“ 出料 阀 G”先 停 止， 经过 5 秒一 段传 送带“电 机 M1”停止 ，再 经过 5 秒二 段传 送带 “ 电机 M
19、2”停 止，其流 程图如 1-3 所示。 图 1-3 带式输送线正 常停 机时 的流 程 图 3）带 式 输送 线 故障 停 机的 工 作流 程 ： 在输 送 线出 现 故障 时 ，为 了避免 危险 发生 ，让“ 出料 阀 G”、 一段 传送 带“ 电机 M1” 和二 段传 送带第 4 页 共 55 页 “电机 M2” 同时 全部 停 止工 作。 其流 程图 如图 1-4 所 示。 图 1-4 带式输送线故 障停 机时 的流 程 图 4）带 式 输送 线 故障 消 除后 为 使传 送 带 上不 留 有物 料 ，其 启 动顺 序为：二段 传 送带“ 电机 M2”先 起动 ，过 5 秒一 段传 送
20、带“ 电机 M1”起动，再过 5 秒“ 出料 阀 G”起 动。 其流 程图 如 图 1-5 所示。 图 1-5 带式输送线故 障消 除后 的流 程 图 1.3 PLC 系统组成 P LC 分为箱 式和 模块 式两 种，但他 们 的组 成是 相同 ，基 本上 都是 由CP U，存 储器 ，输 入 /输出 接口 电路 ，电 源模 块等 几部 分组 成的 。下 面分第 5 页 共 55 页 别对几种单 元进 行介 绍。 1.3. 1 CPU CP U 是 整个 P LC 的 核心 ， 起神 经中 枢的 作用 。它 按 照 P LC 的系 统程序 赋予 的功 能接 收并 存 储用 户程 序和 数据，用
21、 扫描 的方 式采 集由 现场输入 装置 送来 的状 态或 数 据，并 存入 规定 的寄 存器 中。 同时， 诊断 电源和 P LC 内部 电路 的工 作状 态及 编程 过 程中 的语 法错 误等 。进 入 运行 后，从用 户程 序存 储器 中逐 条 读取 指令，经分 析后 再 按指 令规 定的 任务 产生相应的信号 ，去 指挥 有关 的 控制 电路 。 1.3. 2 存储器 存储 器是 具有 记忆 功能 的 半导 体电 路，分为 系 统程 序存 储器 和用 户存储器。 系统 程序 存储 器用 以存 放 系统 程序 ，包 括管 理程 序 ，监 控程 序以 及对用 户程 序做 编译 处理 的 解
22、释 编译 程序 。由 只读 存储 器 、 RO M 组成 。厂家使用的， 内容 不可 更改 ， 断电 不消 失。 用户 存储 器：分为 用户 程 序存 储区 和工 作数 据存 储 区。由随 机存 取存储器（ R AM）组 成 。 1.3. 3 输入 /输 出 接 口 电 路 1. 输入接口 输入 接口 电路 工作 过程 ：当开 关合 上，二 极 管发 光 ，然 后三 极管 在光的 照射 下导 通， 向内 部 电路 输入 信号 。当 开关 断开 ， 二极 管不 发光，三极 管不 导通 。向内 部电 路输 入信 号 。也 就是 通 过输 入接 口电 路把 外部的开关信号 转化 成 P LC 内部
23、所能 接受 的 数字 信号 。 2. 输出接口 输出 接口 工作 过程 ：当 内部 电路 输出 数字 信号 1， 有电 流 流过， 继电器 线圈 有电 流，然 后 常开 触点 闭合， 提供 负载 导 通的 电流 和电 压。当第 6 页 共 55 页 内部 电路 输出 数字 信 号 0， 则没 有电 流流 过， 继 电器 线圈 没有 电流 ，然后常 开触 点断 开 ，断 开负 载的 电流 或 电压 。也 就 是通 过输 出接 口电 路把内部的数字 电路 化成 一种 信 号使 负载 动作 或者 不动 作。 1.4 PLC 的基本工作原理 P LC 采用“顺 序扫 描 ，不 断循 环 ”的 工作 方
24、 式 ，主 要有 以下 几个 特点：一个 扫描 周 期分 为输 入采 样 ，程 序执 行，输 出刷 新。每次 扫 描过 程，集中 对输 入信 号进 行采 样 。集 中对 输出 信号 进行 刷新 。 输入 刷新 过程，当输 入端 口关 闭时， 程 序在 进行 执行 阶段 时，输 入 端有 新状 态，新 状态不能被读入 。只 有程 序进 行 下一 次扫 描时 ，新 状态 才被 读 入。 元件 映象 寄存 器的 内容 是 随着 程序 的执 行变 化而 变化 的 。扫 描周 期的长 短由 三条 决定 ： C P U 执行 指令 的速 度；指令 本身 占有 的时 间；指令条数 。 由 于 采用 集中 采 样， 集中 输 出的 方式 ， 存在 输 入 /输 出 滞后 的现象，即输入 /输出 响 应延 迟。 1.5 小结 就目 前的 工业 发展 情况 和 学校 的教 育实 际而 言， 选择 基 于 P LC 的皮带 运输 生产 线自 动控 制 系统 设计 作为 本科 阶段 的毕 业 设计，既能 与当前的 生产 实际 相结 合 ，能 够在 一定 程 度上 解决 当前 工业 生产 的问 题 ，又能与 大学 本科 教育 的具 体 实际 相吻 合，将 大学 阶 段所 学的 理论 知识 运用到实际中， 具有 很好 的效 果 。
