傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著科技的飛速發(fā)展，無(wú)論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-PLC的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高、編程簡(jiǎn)單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。

可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以及其可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和自動(dòng)控制中。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時(shí)、計(jì)算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化的傳送帶機(jī)的集中控制及保護(hù)。而對(duì)于基于PLC的傳送帶的研究和設(shè)計(jì)正是目前工業(yè)生產(chǎn)中所需要的。
本次是應(yīng)用S7-200PLC控制四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的硬件電路，并利用OB1的梯形圖控制程序設(shè)計(jì)。通過控制S7－200 PLC的定時(shí)繼電器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)四條皮帶的運(yùn)行。它以成本低、大量節(jié)省人力、物力、財(cái)力、故障少、可靠性高、工作壽命長(zhǎng)為優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
四節(jié)傳送帶的功能
生產(chǎn)生活中，很多地方會(huì)用到皮帶傳送，如糧站運(yùn)送糧食、工礦企業(yè)運(yùn)送石料，給人們帶來(lái)了很大方便，既省時(shí)又省力。隨著PLC控制技術(shù)的普及，大大提高了皮帶傳送系統(tǒng)的可靠性，減少了控制裝置的體積，維修維護(hù)也更加方便
按鈕分配和實(shí)物模型如下：

要求：
1.四臺(tái)皮帶傳送機(jī)分別由4臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4拖動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕后，為了減少4臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，應(yīng)該按照物料傳送方向逆序啟動(dòng)，啟動(dòng)順序?yàn)镸4、M3、M2、M1.啟動(dòng)間隔5秒。
2.為防止物料在皮帶上滯留，應(yīng)按照物料傳送方向順序停車，停止順序?yàn)镸1、M2、M3、M4，間隔5秒。
3.當(dāng)某條皮帶機(jī)故障時(shí)，該皮帶機(jī)及前面的皮帶機(jī)立即停止，而后面的皮帶機(jī)待料運(yùn)完后自動(dòng)間隔停止（5秒）
4.發(fā)生緊急情況時(shí)，可按緊急停車按鈕，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4同時(shí)停車。
注：故障設(shè)置可用開關(guān)來(lái)模擬，電機(jī)的停止和運(yùn)行用燈泡或者發(fā)光二極管來(lái)模擬。
分析：
啟動(dòng)時(shí)先按下SB1按鈕，起動(dòng)最末一條皮帶機(jī)，經(jīng)過5秒延時(shí)，再依次起動(dòng)其他皮帶機(jī)。
停止時(shí)按下SB2按鈕，最前一條皮帶機(jī)先停止，待料運(yùn)送完畢后（5s）
再依次停止其它皮帶機(jī)。
A、B、C、D為故障模擬按鈕，分別模擬M1、M2、M3、M4發(fā)生故障時(shí)的情況。例如：當(dāng)要模擬M1條皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，只需按下按鈕A即可，此時(shí)該皮帶機(jī)立即停止工作，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)分別間隔5秒再依次停止工作：M2在M1停止工作后5秒以后再停止（將本皮帶上的貨物運(yùn)送待運(yùn)完后才停止）。M3在M2停止工作后5秒以后再停止。往后依次類推。當(dāng)M2發(fā)生故障時(shí)，M1皮帶機(jī)立即停止工作，而M2以后的皮帶機(jī)則依次間隔5秒以后再停止工作。M3、M4發(fā)生故障時(shí)情況與此相同。
停止時(shí)只需按下按鈕SB2，這時(shí)M1皮帶先停止工作，然后M2、M3、M4依次停止工作。
發(fā)生緊急情況時(shí)，可按緊急SB0停車按鈕，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4同時(shí)停車。
系統(tǒng)硬件分析
PLC四節(jié)傳送帶的硬件系統(tǒng)是由PC機(jī)、四臺(tái)電機(jī)、西門子PLC200等構(gòu)成。使用PLC進(jìn)行控制，可以有效的解決多節(jié)傳送帶復(fù)雜的分段控制問題，通過電腦將軟件系統(tǒng)下載進(jìn)入PLC中，同時(shí)利用總線接入四臺(tái)電機(jī)，通過軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)停止，并且在其某一段上面有重物時(shí)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)分段的停止，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，PLC時(shí)控制核心，外部多種輸入信號(hào)如啟動(dòng)、停止，包括其中重物的反饋等信號(hào)采樣進(jìn)來(lái)，經(jīng)過PLC內(nèi)部進(jìn)行程序的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理后，提供多種輸出信號(hào)來(lái)控制四臺(tái)電機(jī)的運(yùn)作。
PLC的硬件接線圖如圖2-1所示。
電機(jī)選擇
選擇電機(jī)應(yīng)考慮以下因素：
1、為電機(jī)提供電源的種類，如單相、三相、直流電等
2、電機(jī)的工作環(huán)境，電機(jī)工作場(chǎng)所是否有特殊性，如潮濕、高溫、化學(xué)腐蝕、粉塵等
3、電機(jī)的工作方式，是連續(xù)工作還是短時(shí)工作或是其它工作方式
4、電機(jī)的安裝方式，如立式安裝、臥式安裝等等
5、電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速等，功率及轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足負(fù)載的要求
6、其它困素，如是否需要變速、有無(wú)特殊控制要求、負(fù)載的種類等
由于本設(shè)計(jì)是帶動(dòng)傳送帶電機(jī)，所以選擇三相異步籠型電動(dòng)機(jī)即可，功率選擇0.75Kw，額定轉(zhuǎn)速2900r/min，效率86.2%，功率因數(shù)0.88.
3.2.2變頻器選擇
MM440變頻器的控制電路由CPU、模擬量輸入/輸出、數(shù)字輸入/輸出、操作面板等部分組成。該變頻器共有20多個(gè)控制端子，分為4類：輸入信號(hào)端子、頻率模擬設(shè)定輸入端子、監(jiān)視信號(hào)輸出端子和通信端子。
MM440變頻器可以通過6個(gè)數(shù)字輸入端口對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行方向控制.可通過基本操作板,按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率,從而設(shè)置正反向轉(zhuǎn)速的大小。也可以由模擬輸入端控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。其型號(hào)種類繁多，額定功率從120W到200Kw（恒定轉(zhuǎn)矩CT控制方式），或者可達(dá)250Kw（可變轉(zhuǎn)矩VT控制方式），供用戶選擇。
本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型（IGBT）晶體管作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電機(jī)提供了良好的保護(hù)。

圖3.2 電機(jī)主線路圖
3.2.2：檢測(cè)元件選型
傳感器的選型應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況入手，從傳感器支撐點(diǎn)的數(shù)量、量程、精度等級(jí)、環(huán)境適應(yīng)性等幾個(gè)方面進(jìn)行選擇。
3.3.1傳感器量程的選擇
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%-70%量程范圍內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%-40%范圍內(nèi)，使傳感器的稱量?jī)?chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命，避免超載。
按照使用量程60%-70%的建議，假設(shè)傳感器個(gè)數(shù)為N，單只傳感器量程為m，料倉(cāng)自重加上滿料重量的總重為，則在已知M和N的情況下，按如公式（3-1）計(jì)算m：
M/（0.7×N）≤m≤M/（0.6×N）（3-1）
確定此范圍后，在傳感器規(guī)格里面選擇滿足此規(guī)格的傳感器即可。
4.1:本設(shè)計(jì)的具體控制流程如圖

程序設(shè)計(jì)的總體思路是：先將皮帶傳送系統(tǒng)的正常的連鎖起動(dòng)和連鎖停止用S7200編程軟件設(shè)計(jì)出來(lái)，在其基礎(chǔ)上添加故障處理控制，由于都是定時(shí)控制，因此用到許多PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器，同時(shí)為了程序能夠簡(jiǎn)介美觀，也用到很多PLC內(nèi)部軟
元件作為中間過渡。
4.2：I/O分配表

輸入信號(hào)		輸出信號(hào)
啟動(dòng)按鈕SB1	I0.0	M1	Q0.1
停止按鈕SB2	I0.5	M2	Q0.2
A	I0.1	M3	Q0.3
B	I0.2	M4	Q0.4
C	I0.3
D	I0.4
撥動(dòng)開關(guān)I1.1	I1.1

M1、M2、M3、M4分別接主機(jī)的輸出點(diǎn)Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4；SB1、SB2分別接主機(jī)的輸入點(diǎn)I0.0、I0.5；表示故障或重物設(shè)定的A、B、C、D分別接主機(jī)的輸入點(diǎn)I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。啟動(dòng)用按鈕SB1實(shí)現(xiàn)，停止用按鈕SB2實(shí)現(xiàn)。故障或重物設(shè)置用撥動(dòng)開關(guān)I1.1來(lái)模擬，電機(jī)的停轉(zhuǎn)或運(yùn)行用發(fā)光二級(jí)管來(lái)模擬。
4.3：I/O接線圖

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