皮帶運(yùn)輸機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要在物流企業(yè)機(jī)電輸送中，需要把一件物品從某一位置搬到另一位置，并且能自動(dòng)完成工序，因此輸送帶控制系統(tǒng)被廣泛運(yùn)用于物流行業(yè)，然而，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)有著接線復(fù)雜、抗干擾能力差和容易接觸不良從而造成故障的缺陷，而且功能擴(kuò)展性差。PLC系統(tǒng)因其可靠性高、編程簡(jiǎn)單、功能完善而越來(lái)越受到青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步被PLC系統(tǒng)所取代。目前傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)己逐步為PLC所取代這是一種發(fā)展的趨勢(shì)。接觸繼電器控制系統(tǒng)是根據(jù)一定的生產(chǎn)機(jī)械，一定的生產(chǎn)工藝，采用硬接線方式，以完成一定的邏輯控制(包括空間控制、時(shí)間控制等)功能的。而一旦生產(chǎn)機(jī)械不同或生產(chǎn)工藝變更，

2、則系統(tǒng)必須重新設(shè)計(jì)改造。而PLC技術(shù)，由于采用了微電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，其邏輯控制功能可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)工藝變更，只需改變程序或變更一下接線端子就可以了。本文介紹了基于的輸送帶控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)控制輸送帶的運(yùn)行與停止、翻身電機(jī)和推桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了工作的順利進(jìn)行。關(guān)鍵詞：PLC；輸送帶；使用目 錄專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)1前言目前，輸送帶控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，此外，輸送帶控制系統(tǒng)也廣泛運(yùn)用于物流行業(yè)，采用傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)，不僅接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴(kuò)展性差。PLC系統(tǒng)因其可靠性高、編程簡(jiǎn)單、功能完善而越來(lái)越受到青睞，

3、傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步被PLC系統(tǒng)所取代。目前傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)己逐步為PLC所取代這是一種發(fā)展的趨勢(shì)。接觸繼電器控制系統(tǒng)是根據(jù)一定的生產(chǎn)機(jī)械，一定的生產(chǎn)工藝，采用硬接線方式，以完成一定的邏輯控制(包括空間控制、時(shí)間控制等)功能的。而一旦生產(chǎn)機(jī)械不同或生產(chǎn)工藝變更，則系統(tǒng)必須重新設(shè)計(jì)改造。而PLC技術(shù)，由于采用了微電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，其邏輯控制功能可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)工藝變更，只需改變程序或變更一下接線端子就可以了。本文介紹了基于的輸送帶控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)控制輸送帶的運(yùn)行與停止、翻身電機(jī)和推桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了工作的順利進(jìn)行。1.1研究背景目前，輸送

4、帶控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，此外，輸送帶控制系統(tǒng)也廣泛運(yùn)用于物流行業(yè)，采用傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)，不僅接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴(kuò)展性差。PLC系統(tǒng)因其可靠性高、編程簡(jiǎn)單、功能完善而越來(lái)越受到青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步被PLC系統(tǒng)所取代。目前傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)已逐步為PLC所取代這是一種發(fā)展的趨勢(shì)。接觸繼電器控制系統(tǒng)是根據(jù)一定的生產(chǎn)機(jī)械，一定的生產(chǎn)工藝，采用硬接線方式，以完成一定的邏輯控制(包括空間控制、時(shí)間控制等)功能的。而一旦生產(chǎn)機(jī)械不同或生產(chǎn)工藝變更，則系統(tǒng)必須重新設(shè)計(jì)改造。而PLC技術(shù)，由于采用了微電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，其邏輯控制

5、功能可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)工藝變更，只需改變程序或變更一下接線端子就可以了。本文介紹了基于的輸送帶控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)控制輸送帶的運(yùn)行與停止、翻身電機(jī)和推桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了工作的順利進(jìn)行。所以本文對(duì)PLC在輸送帶自動(dòng)控制裝置中的應(yīng)用的研究是非常有意義的。本文的研究目的就是對(duì)PLC技術(shù)有個(gè)更加全面深入的了解，深入研究PLC應(yīng)用在輸送帶自動(dòng)控制裝置中是如何設(shè)計(jì)并且運(yùn)行的。繼而在現(xiàn)實(shí)中能夠更加熟悉這項(xiàng)技術(shù)，能夠熟悉運(yùn)用這個(gè)技術(shù)。1.2文獻(xiàn)綜述由于軟PLC具有通用性、兼容性高、價(jià)格低廉、編程方便、易于與網(wǎng)絡(luò)連接等優(yōu)點(diǎn)，在歐美等西方國(guó)家都把軟PLC作為一個(gè)重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。

6、目前軟PLC產(chǎn)品在國(guó)外主要有美國(guó)，歐洲和口本的產(chǎn)品，美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離的情況下獨(dú)自研發(fā)出來(lái)的，所以美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有很大的差異?？诒镜腜LC技術(shù)是從美國(guó)引進(jìn)的，但口本主要定位在小型的PLC上。所以口本的PLC產(chǎn)品以小型化著稱(chēng)。歐洲生產(chǎn)PLC的廠商主要有德國(guó)的西門(mén)子公司、AGE公司、法國(guó)的TE公司。西門(mén)子生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品主要有SS和S7系列。其中S7系列產(chǎn)品是西門(mén)子公司在系列的基礎(chǔ)上推出的新產(chǎn)品，S7系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：完全符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)環(huán)境集成化程度高；圖形化編程非常方便；極高的可靠性；極豐富的指令性豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)大的通訊能力；豐富的擴(kuò)

7、展模塊。美國(guó)的廠商主要有ABB公司、通用電氣公司、MODICON公司、德州儀器公司等。日本的小型最具特色，在小型機(jī)領(lǐng)域中頗具盛名，主要的廠商有三菱、歐姆龍、松下等。在國(guó)內(nèi)，主要以計(jì)算機(jī)為依托，借助其豐富的軟硬件資源并以某一操作系統(tǒng)為平臺(tái)而開(kāi)發(fā)的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)軟PLC的技術(shù)路線，這樣就避開(kāi)了制約我國(guó)傳統(tǒng)硬件可靠性差的缺點(diǎn)，使得我國(guó)在今后開(kāi)發(fā)的軟PLC技術(shù)條件上與國(guó)外基本處于同一起跑線上，可以充分發(fā)揮我國(guó)在軟件技術(shù)方面的人力資源和智力特長(zhǎng)，從而使我國(guó)有可能在較短的時(shí)間內(nèi)，以較少的投入實(shí)現(xiàn)軟PLC在品種、數(shù)量和性能上不僅可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的需求，而且能在國(guó)際上占一席之地。如果我們采取“揚(yáng)長(zhǎng)避短，避硬重軟，

8、軟件突破，以軟代硬，技術(shù)成套，易于生產(chǎn)”的思路，致力于以工業(yè)通用微機(jī)為硬件平臺(tái)，將與國(guó)外同行重新站在一條起跑線上。所以，發(fā)展軟PLC將對(duì)我國(guó)的工業(yè)控制領(lǐng)域產(chǎn)生很重要的影響。目前國(guó)內(nèi)己經(jīng)有不少公司正在研究開(kāi)發(fā)的具有 自主版權(quán)的軟PLC產(chǎn)品，并且有部分產(chǎn)品己經(jīng)基本達(dá)到國(guó)際上要求的軟PLC的性能指標(biāo)。其中像國(guó)內(nèi)某公司生產(chǎn)的軟PLC產(chǎn)品，主要基于Windows98系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電磁攪拌控制系統(tǒng)，其產(chǎn)品基本符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，并且操作簡(jiǎn)便，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)。但同時(shí)存在不少缺點(diǎn)，比如人機(jī)交互界面過(guò)于簡(jiǎn)潔；梯形圖編輯器智能化程度不高指令集過(guò)于簡(jiǎn)單；用途過(guò)于單一等。和國(guó)外著名廠商生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)

9、的產(chǎn)品大部分功能過(guò)于單一，產(chǎn)品智能化程度不高，性能不高。在軟PLC的開(kāi)發(fā)平臺(tái)方面。目前，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的軟PLC以Windows和為操作平臺(tái)，DOS環(huán)境下可以輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的要求，但是DOS環(huán)境是單任務(wù)處理方式，使得PC機(jī)的潛力未能充分發(fā)揮，系統(tǒng)的功能和靈活性也受到了限制。而操作系統(tǒng)具有操作界面良好，程序開(kāi)發(fā)相對(duì)容易，開(kāi)發(fā)程序可移植性好，多任務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有實(shí)時(shí)響應(yīng)特征和搶占式多任務(wù)調(diào)度機(jī)制，因此在下開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢(shì)；另外，Windows為應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)提供了豐富的內(nèi)部接口函數(shù)。但Windows并不是一個(gè)理想的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。同時(shí)，系統(tǒng)是收費(fèi)的，這樣就增加了成本。而采用Linu

10、x操作系統(tǒng)則可以克服DOS下內(nèi)存管理和Windows下非實(shí)時(shí)控制等的限制，具有內(nèi)存管理方便、多任務(wù)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)也具有豐富的圖形庫(kù)，比如GTK, Qt可以方便的實(shí)現(xiàn)Windows下的圖形界面，也避免了Windows環(huán)境的不穩(wěn)定帶來(lái)的危害，并且Linux為自由軟件，降低了開(kāi)發(fā)成本。所以可以預(yù)見(jiàn)，發(fā)展Linux環(huán)境下的軟PLC系統(tǒng)是未來(lái)的趨勢(shì)，同時(shí)也符合我們國(guó)家所倡導(dǎo)的伸用Linux操作系統(tǒng)的要求。1.3設(shè)計(jì)工作方案 輸送帶控制系統(tǒng)由系統(tǒng)控制柜和傳送帶木體兩部分組成。系統(tǒng)控制柜的操作ICI板上裝有不數(shù)顯示器、電源指示燈、故障指示燈、急停按鈕、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、角度調(diào)整按鈕、PLC輸入輸出

11、端子以及電源接等。不數(shù)顯T器用來(lái)記錄、顯示傳送帶輸送件的數(shù)量;電源指示燈用來(lái)反映控制系統(tǒng)是否已經(jīng)通電;故障指示燈用來(lái)顯不有無(wú)故障，若有緊急情況，操作人員可按緊急按鈕，系統(tǒng)將立即停止運(yùn)行，只有急停按鈕復(fù)位后系統(tǒng)才可重新啟動(dòng);角度調(diào)整按鈕是用來(lái)服務(wù)翻身電機(jī)的。由十翻身電機(jī)在運(yùn)行時(shí)易受慣性、摩擦等因素，使得翻身電機(jī)在多次運(yùn)行之后會(huì)產(chǎn)生累加誤差，使其不能返回初始位置，通過(guò)角度調(diào)整進(jìn)行校正，使翻身電機(jī)回到初始位置。輸送帶俯視圖，輸送帶木體是由輸送帶電機(jī)、翻身電機(jī)、推桿電機(jī)及其傳動(dòng)裝置所構(gòu)成的，用來(lái)完成用戶(hù)所要實(shí)現(xiàn)的工藝流程。本文首先介紹PLC系統(tǒng)的工作流程，時(shí)序，以及簡(jiǎn)要的介紹了PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后本

12、文描述了傳送帶控制系統(tǒng)和它運(yùn)行的時(shí)候的要求，然后本文介紹了傳送帶輸出輸入的確認(rèn)以及PLC系統(tǒng)的選擇，并且本文介紹了機(jī)械手如何PLC，最后本文就以三菱FX系列PLC為例，具體的分析了PLC技術(shù)在該公司輸送帶自動(dòng)控制裝置中的上位機(jī)和下位機(jī)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。本文要求對(duì)PLC技術(shù)有個(gè)比較系統(tǒng)的了解，本文還要求對(duì)輸送帶自動(dòng)控制裝置的工作比較熟悉。2PLC系統(tǒng)的工作分析及特點(diǎn)PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)了舉足輕重的地位.機(jī)器控制仍舊是最主要的應(yīng)用方面.占據(jù)了82%過(guò)程控制占74%;運(yùn)動(dòng)控制占55%;批量控制占31%。緊隨其后的是診斷應(yīng)用占25%;比重最小的是安全應(yīng)用僅占1 %。對(duì)于現(xiàn)代PLC來(lái)說(shuō).與其他控制系統(tǒng)的

13、接口方法對(duì)其靈活性非常關(guān)鍵。據(jù)受調(diào)查者稱(chēng).接入網(wǎng)絡(luò)是主要PLC的主要接口方法，占69%。其余31%作為獨(dú)立設(shè)備使用。對(duì)于那些接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備大多數(shù)與電腦或PAC連接使用.與PLC連接使用的差不多同樣數(shù)量。最少的是與分布式控制系統(tǒng)連接使用.所占比例稍高于5%。PLC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也為控制工程師提供了幾乎無(wú)限的靈活性。雖然其中有幾種協(xié)議最常用例如Ethemet, Serial RS-232/RS-485和4-20mA標(biāo)準(zhǔn)型號(hào).但是全部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還包括很多種類(lèi)。除了上述的三種協(xié)議.以下是按照使用頻度排序的其他協(xié)議：DeviceNetAllen-Bradley Remote I/OModbusControlN

14、etWireless protocolProfibusHARTPLC的選擇在選型、推薦和/或采購(gòu)PLC的時(shí)候有一些特征是很重要的.據(jù)受訪者稱(chēng).最重要的特性是內(nèi)部通訊支撐組件其他特性.以重要程度降序排列依次為:PID、快速掃描時(shí)間、內(nèi)存總量、運(yùn)動(dòng)支持能力、可否外接存儲(chǔ)器和無(wú)線通訊能力。2.1 工作流程分析圖1系統(tǒng)工作示意圖機(jī)械手的任務(wù)是將傳輸帶A上的工件搬運(yùn)到傳輸帶B上，其中的上升、下降、左移、右移、抓、放等動(dòng)作都按一定程序白動(dòng)完成。傳輸帶B連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下啟動(dòng)按鈕SB1后，手臂開(kāi)始上升-到達(dá)一定高度后，由上升限位開(kāi)關(guān)ST4檢測(cè)-手臂開(kāi)始左旋轉(zhuǎn)-到達(dá)左極限位置時(shí)，由手臂左旋極限開(kāi)關(guān)ST2檢測(cè)-手臂

15、開(kāi)始下降-到達(dá)下降極限位置時(shí)，由手臂下降極限開(kāi)關(guān)STS檢測(cè)-這時(shí)傳輸帶A開(kāi)始運(yùn)載被送工件前進(jìn)，當(dāng)工件到達(dá)機(jī)械手的手掌時(shí)，由工件檢測(cè)傳感器PS1檢測(cè)到位-停止傳輸帶A前進(jìn)，同時(shí)將工件開(kāi)始抓緊-是否將工件已經(jīng)抓緊，由抓緊限位傳感器ST1檢測(cè)-然后手臂開(kāi)始上升-到達(dá)上升限位后由上升限位開(kāi)關(guān)ST4檢測(cè)-手臂開(kāi)始右旋-到位后由右旋限位開(kāi)關(guān)ST3檢測(cè)-手臂開(kāi)始下降-到位后由下降限位開(kāi)關(guān)STS檢測(cè)-手臂將工件放下，2s后手臂開(kāi)始上升，進(jìn)行下一輪操作。它的工作流程如圖2。圖2 系統(tǒng)工作流程圖2.2 系統(tǒng)的工作步進(jìn)時(shí)序圖圖3 步進(jìn)時(shí)序圖2.3 PLC的特點(diǎn)反應(yīng)快是PLC的主要特點(diǎn)，因PLC用自身內(nèi)部的定義輔助繼

16、電器對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械觸電繼電器進(jìn)行了替換，并將原先的導(dǎo)線連接形式去掉，轉(zhuǎn)而由內(nèi)部邏輯關(guān)系取代。所以，這一繼電器節(jié)點(diǎn)的變位時(shí)間近乎為零，不需要對(duì)傳統(tǒng)繼電器返回系數(shù)進(jìn)行考慮?？煽啃允荘LC的又一顯著特點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)繼電器技術(shù)，其抗干擾能力要高出許多，在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下仍能保持良好的工作運(yùn)行狀態(tài)。操作簡(jiǎn)單是PLC的重要特點(diǎn)，也是其日漸推廣應(yīng)用的主要原因。簡(jiǎn)單的指令形式使PLC的采用對(duì)象簡(jiǎn)單、直觀的程序?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操縱人員提供了很大的便利，同當(dāng)前電氣專(zhuān)業(yè)人員技術(shù)參差不齊的現(xiàn)狀相適應(yīng)，如圖4所示。圖4 PLC結(jié)構(gòu)圖3輸送帶控制系統(tǒng)描述及其系統(tǒng)運(yùn)行要求輸送帶控制系統(tǒng)由系統(tǒng)控制柜和傳送帶木體兩部分組成。系統(tǒng)控制柜的操作I

17、CI板上裝有不數(shù)顯示器、電源指示燈、故障指示燈、急停按鈕、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、角度調(diào)整按鈕、PLC輸入輸出端子以及電源接等。不數(shù)顯T器用來(lái)記錄、顯示傳送帶輸送件的數(shù)量;電源指示燈用來(lái)反映控制系統(tǒng)是否已經(jīng)通電;故障指示燈用來(lái)顯不有無(wú)故障，若有緊急情況，操作人員可按緊急按鈕，系統(tǒng)將立即停止運(yùn)行，只有急停按鈕復(fù)位后系統(tǒng)才可幣新啟動(dòng);角度調(diào)整按鈕是用來(lái)服務(wù)翻身電機(jī)的。由十翻身電機(jī)在運(yùn)行時(shí)易受慣性、摩擦等因素，使得翻身電機(jī)在多次運(yùn)行之后會(huì)產(chǎn)生累加誤差，使其不能返回初始位置，通過(guò)角度調(diào)整進(jìn)行校正，使翻身電機(jī)回到初始位置。輸送帶俯視圖如圖1所不，輸送帶木體是由輸送帶電機(jī)、翻身電機(jī)、推桿電機(jī)及其傳動(dòng)裝置所構(gòu)成

18、的，用來(lái)完成用戶(hù)所要實(shí)現(xiàn)的工藝流程。 該系統(tǒng)有如下運(yùn)行要求: 1)按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，傳送帶電機(jī)動(dòng)作。 2 )當(dāng)傳感器1檢測(cè)到傳送帶1上物體后，計(jì)數(shù)器加1，并顯示累積的數(shù)據(jù)，同時(shí)PLC開(kāi)始延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短大于或等于工件從傳感器1到翻身電機(jī)處所需的時(shí)間)。 3)延時(shí)時(shí)間到，翻身電機(jī)動(dòng)作。運(yùn)行一段時(shí)間，也就是正轉(zhuǎn)900后，停頓若干秒，翻身電機(jī)反轉(zhuǎn)復(fù)位，復(fù)位所用時(shí)間與正轉(zhuǎn)所用時(shí)一間相同。這樣翻身電機(jī)將土件翻個(gè)身送到傳送帶2上。4）當(dāng)傳感器"檢測(cè)到傳送帶"上有工件時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間 （時(shí)間的長(zhǎng)短等于工件從傳感器"被送到推桿處所需的時(shí)間），推桿動(dòng)作，將工件推出傳送帶后

19、復(fù)位。在推桿動(dòng)作期間傳動(dòng)帶!、"以及翻身電機(jī)不能工作，推桿復(fù)位后傳送帶、翻身電機(jī)才能動(dòng)作。5）物體在輸送帶運(yùn)行的時(shí)候，是根據(jù)兩個(gè)傳感器的觸發(fā)來(lái)決定工作時(shí)序的。為避免產(chǎn)生誤動(dòng)作，手及其他物體不要離光電傳感器的探頭太近，以免產(chǎn)生誤動(dòng)作。4確定系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)及PLC類(lèi)型 要配置的PLC其輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分別與系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備相對(duì)應(yīng)。木控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備有:啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、角度調(diào)節(jié)按鈕、急停按鈕、傳感器1、傳感器2等。輸出信號(hào)包括:急停輸出、傳送帶運(yùn)行輸出、翻身電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出、翻身電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出、推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出、推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出、系統(tǒng)運(yùn)行指示輸出、故障輸出等。根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)

20、選用三菱FX1S-20MR型PLC已有12個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。控制系統(tǒng)的I/0分配表如表所示。5 PLC皮帶運(yùn)輸機(jī)概述5.1 PLC控制技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用在以PLC （ 可編程邏輯控制器）為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)中，電路開(kāi)關(guān)動(dòng)作基本都由半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)， PLC在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了各種工作環(huán)境，保證了PLC在各種條件下都能可靠工作。 PLC已模塊化與系列化，產(chǎn)品用戶(hù)在使用時(shí)可根據(jù)自身要求對(duì)其進(jìn)行靈活設(shè)置，硬件裝置不再需要制作，使用時(shí)只需設(shè)計(jì)程序即可滿(mǎn)足不用要求。 PLC使用的是梯形圖編程語(yǔ)言，與傳統(tǒng)接觸器控制電路相似，容易掌握。其輸入輸出功能比較完善，不僅可邏輯化控制大量開(kāi)關(guān)，還可進(jìn)行

21、各個(gè)電路的運(yùn)算和控制。在輸入輸出方面，其可很方便地與各種類(lèi)型接口連接。5.2 控制系統(tǒng)組成皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括信號(hào)采集和信號(hào)處理兩大系統(tǒng)。信號(hào)采集系統(tǒng)的功能主要是收集電機(jī)啟停狀態(tài)、皮帶撕裂打滑等信號(hào)，采集設(shè)備的開(kāi)關(guān)量與模擬量信息，該功能的實(shí)現(xiàn)主要是由繼電器與各種傳感器完成。信號(hào)處理系統(tǒng)的功能主要是負(fù)責(zé)信號(hào)的運(yùn)算與顯示，該系統(tǒng)主要由PLC、人機(jī)界面、工控機(jī)等組成?？煽鼐幊炭刂破鬟x用的是西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200型控制器，該P(yáng)LC能適應(yīng)井下惡劣的工作面環(huán)境，對(duì)井下其它用電設(shè)備的抗電磁干擾能力強(qiáng)，工作可靠性高，配置比較靈活。PLC選用的CPU是CPU226，該P(yáng)LC以EM231模擬

22、量輸入模塊作為擴(kuò)展模塊。PLC的功能主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)進(jìn)行收集，通過(guò)程序?qū)κ占降男盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制設(shè)備啟停，同時(shí)把信號(hào)傳輸給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)的硬件組成主要包括工控機(jī)、PLC、輸入模塊?？刂葡到y(tǒng)的軟件組成主要包括PLC控制程序與組態(tài)軟件，軟件程序包括系統(tǒng)控制和系統(tǒng)保護(hù)兩部分，系統(tǒng)控制的功能主要是對(duì)給煤機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、振動(dòng)篩實(shí)現(xiàn)順序控制，系統(tǒng)保護(hù)的功能主要是對(duì)皮帶的打滑、跑偏、撕裂等情況實(shí)現(xiàn)報(bào)警?？刂葡到y(tǒng)硬件組成如圖1所示，圖1中PPI指?jìng)鬏斂偩€。圖 1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖6 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)6.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是一個(gè)采用4 條皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳送系

23、統(tǒng)，分別用4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其控制要求如下:（1）順序啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)最末一條皮帶M4，經(jīng)過(guò)5s延時(shí)后，再依次啟動(dòng)其他皮帶。（2）逆序停止。停止時(shí)，應(yīng)先停止最前一條皮帶M1，待料運(yùn)送完畢，經(jīng)過(guò)5s延時(shí)后，再依次停止其他皮帶。（3）處理故障。在運(yùn)行過(guò)程中，如果某條皮帶發(fā)生故障，該皮帶及其前面的皮帶應(yīng)立即停止運(yùn)行，而該皮帶以后的皮帶待料運(yùn)完后才停止。例如M2發(fā)生故障，M1、M2立即停，經(jīng)過(guò)5s延時(shí)后，M3停，再過(guò)5s，M4停。6.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6.2.1 PLC 選型PLC器件是PLC控制系統(tǒng)中的核心部件，正確選擇PLC器件對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著非常重要的作用。選擇P

24、LC，主要是選擇PLC的生產(chǎn)廠家和型號(hào)。確定生產(chǎn)廠家，主要考慮設(shè)備使用者的要求、PLC廠家配套產(chǎn)品的一致性及通用性以及技術(shù)服務(wù)等方面的因素。PLC廠家確定后，型號(hào)的選擇主要取決于控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。從技術(shù)的角度考慮，以下幾點(diǎn)應(yīng)引起重視。（1）CPU 性能CPU的功能應(yīng)與編程能力、用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量、軟件開(kāi)發(fā)能力、通信能力等方面相適應(yīng)。（2）指令系統(tǒng)對(duì)于一般僅需要開(kāi)關(guān)量控制的小型設(shè)備，小型PLC便可滿(mǎn)足，若系統(tǒng)要求PLC實(shí)現(xiàn)某些特殊的功能，則需要考慮是否有相應(yīng)的指令來(lái)完成。（3）輸入/輸出(I / O) 點(diǎn)數(shù)應(yīng)確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，明確這些I / O信號(hào)是模擬量信號(hào)或開(kāi)關(guān)量信號(hào)，是交流量

25、信號(hào)或直流量信號(hào)，還有這些信號(hào)的電壓等級(jí)，以及是否有特殊的要求。（4）物理結(jié)構(gòu)PLC按物理結(jié)構(gòu)可以分為整體式和模塊式兩種，在滿(mǎn)足控制要求的前提下，生產(chǎn)成本也是考慮的因素之一。整體式PLC一般應(yīng)用于小型的控制系統(tǒng)中，其每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)的平均價(jià)格相對(duì)較低。（5）通信能力PLC的通信能力是必須考慮的問(wèn)題，在選擇PLC的通信能力方面應(yīng)有一定的超前意識(shí)，考慮發(fā)展空間的余量。6.2.2 I/O 分配表根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，本系統(tǒng)的輸入信號(hào)有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、4 條皮帶的故障開(kāi)關(guān)等，輸出信號(hào)控制的對(duì)象為4 條皮帶。其I/O分配表見(jiàn)表1。輸入輸出名稱(chēng)符號(hào)名稱(chēng)符號(hào)起動(dòng)按鈕 SB1X0M1 皮帶Y1M1 皮帶故

26、障X1M2 皮帶Y2M2 皮帶故障X2M3 皮帶Y3M3 皮帶故障X3M4 皮帶Y4M4 皮帶故障X4停止按鈕 SB2X5表1 I/O 分配表6.2.3 I/O 接線圖根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求，其I/O接線圖如圖2所示。 圖 2 I/O 接線圖6.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6.3.1 模塊編程思想模塊化編程思想是根據(jù)系統(tǒng)的控制要求把PLC程序需要完成的控制任務(wù)劃分為幾個(gè)較小程序塊米實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)每個(gè)小程序塊分別迸行編程，這樣各程序塊之間相對(duì)獨(dú)立，功能單一而且具有清晰的結(jié)構(gòu)，采用這種編程方法就大大降低了編程的難度，同時(shí)獲得了較高質(zhì)量的程序，避免了重復(fù)芳動(dòng)，模塊化編程一般采用自上而下，逐步分解的步驟進(jìn)行。模塊化

27、編程具有以下特點(diǎn):（1）總體的響應(yīng)速度快將控制系統(tǒng)劃分為主程序和子程序，可以根據(jù)需要僅使某幾個(gè)子程序動(dòng)作，因此提高了控制系統(tǒng)總體的響應(yīng)速度。（2）修正、調(diào)試更加簡(jiǎn)便由于可以由多個(gè)人按任務(wù)分工進(jìn)行修正和調(diào)試，提高了工作效率。即使在控制要求變更時(shí)，只需對(duì)變更部分的程序進(jìn)行更改，就可以實(shí)現(xiàn)更改后的控制要求，因此使維護(hù)變得更加簡(jiǎn)便。在調(diào)試時(shí)能夠很容易地識(shí)別某人地址是一與其他程序共享的還是本程序固有的，另外不需要進(jìn)行程序間地址的重復(fù)檢查，提高了各程序的修正和調(diào)試的效率。（3）使用戶(hù)程序變得更加容易理解通過(guò)對(duì)控制程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，使用戶(hù)程序變得更加容易理解。當(dāng)主程序中包含有調(diào)用不同任務(wù)的程序

28、時(shí)，由于每次循環(huán)不是所有的程序都在執(zhí)行，只有需要時(shí)調(diào)用相關(guān)的程序，從而克服了傳統(tǒng)編程方法不管程序有沒(méi)有調(diào)用都一律循環(huán)掃描的弊端，因北，縮短了程序的循環(huán)掃描的時(shí)間使CPU的利用率得到了大大的提高。按照模塊化的編程思想，本系統(tǒng)的程序主要分為兩部分:主程序和故障程序。要將系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)的規(guī)范和合理，需要進(jìn)行程序模塊的功能劃分，主程序是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單控制，該部分實(shí)現(xiàn)皮帶電機(jī)的啟動(dòng)和停止，對(duì)于各種保護(hù)不做要求。故障程序具有如下檢測(cè)保護(hù)功能:跑偏，撕裂，急停，溫度,堆煤，煙霧，速度等。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)逆煤流開(kāi)車(chē)、順煤流停車(chē)的遠(yuǎn)程集中控制。6.3.2 主程序的設(shè)計(jì)主程序是整個(gè)程序的管理調(diào)度者。它上要控制電

29、機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，分為三種方式:全線啟停(此信號(hào)送入PLC，由內(nèi)部邏輯電路控制)、自動(dòng)啟停(此信號(hào)送入PLC，由內(nèi)部邏輯電路控制)、手動(dòng)啟停此信號(hào)不經(jīng)PLC,完全由外部繼電器電路控制)。 （1）皮帶啟動(dòng)全線啟動(dòng)按鈕按一下它，蜂鳴器響5秒，2號(hào)皮帶機(jī)啟動(dòng)，上位主機(jī)畫(huà)面的全線啟動(dòng)指示燈由紅變綠，2號(hào)自動(dòng)指示燈由紅變綠，2號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn);然后蜂鳴器又響3秒，1號(hào)皮帶機(jī)后:必，上位機(jī)上畫(huà)角的1號(hào)自動(dòng)指示燈由紅變綠，1號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。自動(dòng)啟動(dòng)1號(hào)啟動(dòng)按鈕;按一下它;則蜂鳴器響3秒，然后啟動(dòng)1號(hào)皮帶機(jī);上位機(jī)主畫(huà)面的1號(hào)自動(dòng)指小燈由紅變綠，1號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。2號(hào)就地啟動(dòng)按鈕：按一下它，則蜂鳴器響3秒，然

30、后啟動(dòng)2號(hào)皮帶機(jī)；上位機(jī)主畫(huà)面2號(hào)自動(dòng)指示燈由紅變綠，2號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)啟動(dòng)1號(hào)啟動(dòng)按鈕: 按一下它，則啟動(dòng)1號(hào)皮帶機(jī)，1號(hào)啟動(dòng)指小燈變亮。上位機(jī)主畫(huà)面的1號(hào)手動(dòng)指燈由紅變綠，1號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。2號(hào)啟動(dòng)按鈕：按一下它，則啟動(dòng)2號(hào)皮帶機(jī)，2號(hào)啟動(dòng)指示燈變亮。上位機(jī)主畫(huà)面的2號(hào)手動(dòng)指示燈由紅變綠，2號(hào)電機(jī)葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)流程圖如圖所示：圖3 皮帶啟動(dòng)流程圖（2）皮帶停止全線停止全線停止按鈕: 按一下它，則1號(hào)皮帶機(jī)停止。上位機(jī)主畫(huà)面的1號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，1號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。等待3秒，然后2號(hào)皮帶機(jī)停止。上位主機(jī)畫(huà)面的2號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，2號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。自動(dòng)停止1號(hào)停止

31、按鈕：按一下它，則1號(hào)皮帶機(jī)停止。上位機(jī)主畫(huà)面的1號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，1號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。2號(hào)停止按鈕：按一下它，則2號(hào)皮帶機(jī)停止。上位主機(jī)畫(huà)面的2號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，2號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)停止1號(hào)停止按鈕：按一下它，則1號(hào)皮帶機(jī)停止，1號(hào)啟動(dòng)指示燈滅。上位機(jī)主畫(huà)面的1號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，1號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。2號(hào)停止按鈕：按一下它，則2號(hào)皮帶機(jī)停止，2號(hào)啟動(dòng)指示燈滅。上位主機(jī)畫(huà)面的2號(hào)自動(dòng)指示燈由綠變紅，2號(hào)電機(jī)葉片停止旋轉(zhuǎn)。7 結(jié)語(yǔ)可編程控制器因它具有控制能力強(qiáng)、操作方便靈活、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，顯示出較大的優(yōu)越性。它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)，