1、電氣控制與PLC課程設計課題： 雙料斗皮帶傳輸機控制系 別： 電氣與信息工程學院 專 業： 自動化 姓 名： 彭俊峰 學 號： 092413238 指導教師： 任琦梅 河南城建學院2016年 6月 10日成績評定·一、指導教師評語（根據學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現綜合評定）。課程設計成績評定成績等級： 指導教師簽字： 年 月 日目錄引言11.1 設計目的11.2 設計內容21.2.1 設計要求21.2.2 設計思路31.2.3 要實現的目標4系統硬件設計52.1 PLC選型和配置52.2 電機選型52.3 主電路圖7 2.4 I/O分配8 2.5 I/O接線圖9 2.6 程

2、序設計10系統調試和結果分析153.1系統調試及結果分析153.2 GT Designer仿真153.3 仿真分析17結束語184.1取得的效果184.2創新點184.3設計意義18參考文獻19引言1.1 設計目的 通過設計進一步熟悉PLC使用。PLC課程設計是在學完PLC之后的實踐教學環節。該實踐教學是軟件設計的綜合訓練,包括問題分析,總體結構設計,程序設計基本技能和技巧，綜合運用本課程及前期課程的相關知識和技能，相對獨立地設計和調試一個小型PLC應用系統。使學生獲得控制技術工程的基本訓練，提高工程意識和實踐技能。同時提高學生對文獻資料的檢索和信息處理的能力，以及編寫和整理設計文檔的能力，使

3、學生在設計中逐步提高程序設計能力, 能根據實際問題的具體情況選擇科學的工作方法。01.2 設計內容1.2.1 設計要求 （1）工作方式。根據配料比例的要求，B卸料底門間斷工作。啟動后，B卸料門打開5s，關閉5s，間斷工作。A卸料底門和三個電動機為不間斷工作，通過外部開關可以選擇設置B卸料底門的間斷工作時間分別為5s、10s、15s。（2）啟動操作方式。該設備遵循下面的順序啟動：M3首先工作，延時5 s后，M1和M2投入工作；再延時5s，A和B開始工作。（3）停止操作方式。該設備遵循下面的順序停止：首先A和B停止工作，延時5s后，M1和M2停止工作，再延時5s，M3停止工作。（4）故障停車方式若

4、A或B出現故障，A、B立即關閉，延時5s，M1、M2停止運行，再延時5s，M3停止運行。若M1或M2出現故障，A、B和M1、M2立即停止工作，M3延時5s后停止工作。若M3出現故障，A、B、M1、M2、M3立即停止工作。1.2.2 設計思路 本設計采用經驗設計法，先按題目要求實現B閥門5s開一次5s關一次。按下啟動操作按鈕，該設備遵循下面的順序啟動：M3首先工作，延時5 s后，M1和M2投入工作；再延時5s，A和B開始工作。停止操作方式。該設備遵循下面的順序停止：首先A和B停止工作，延時5s后，M1和M2停止工作，再延時5s，M3停止工作。 設計中原用電磁繼電器控制A、B閥門的開與關。考慮到本

5、設計生產對象是大型生產工藝固體物料（煤及其配料），根據實際生產工藝選用合適的步進電機，對閥門進行精確的開、關控制。 皮帶綜合保護系統由保護裝置，電源箱，速度傳感器，溫度傳感器，跑偏傳感器，堆煤傳感器，煙霧傳感器，雙護套、雙屏蔽強拉力電纜及快速接插件、連接件組成。對故障信號的處理: 用紅外檢測器來檢測A、B流下物料，當A、B出現故障（物料下完或閥門堵塞）分別輸出信號X2、X3。對于電動機M1、M2、M3的故障（皮帶撕裂、電機堵轉、皮帶跑偏、皮帶打滑等）的輸出信號分別為X4、X5、X6。故障指示燈Y17指數系統故障狀態用，并有精確的故障指示。 將物料設定為兩種礦石，plc選擇FXON系列輸入輸出端

6、口數分別為40、40。M1、M2、M3電機選擇（實際情況），都有保護裝置。閥門B的三段時間選擇設定：通過六個三組計數器C0、C1，C2、C3，C4、C5對有定時器T0、T1產生的周期為5s的方波進行技術實現，例如，實現5s間斷：C0計數2次，C1計數四次，用C0常開觸點控制B閥門開指示和B繼電器，用C0常閉觸點控制B閥門關指示。時序圖如下 圖2.2時序圖 為了便于維修，我們在程序中加入了總開關X17控制的主控指令，為了防止掉電后計數器會有技計數需加入上電復位指令。 由于A、B電磁閥可能發生故障，用兩個步進電機作為備用，當發生故障電磁閥不能使閥門關閉時，有對應的步進電機強制將閥門關閉。1.2.3

7、 要實現的目標 （1）工作方式。根據配料比例的要求，KM2間斷工作。啟動后，KM2打開5s，關閉5s，間斷工作。KM1、KM2、KM3、KM4、KM5為不間斷工作，通過外部開關可以選擇設置KM2的間斷工作時間分別為5s、10s、15s。（2）啟動操作方式。該設備遵循下面的順序啟動：KM5首先工作，延時5 s后，KM3和KM4投入工作；再延時5s，KM1和KM2開始工作。（3）停止操作方式。該設備遵循下面的順序停止：首先KM1和KM2停止工作，延時5s后，KM3和KM4停止工作，再延時5s，KM5停止工作。（4）故障停車方式 若KM1或KM2出現故障，KM1、KM2立即關閉，延時5s，KM3、K

8、M4停止運行，再延時5s，KM5停止運行。 若KM3或KM4出現故障，KM1、KM2和KM3、KM4立即停止工作，KM5延時5s后停止工作。 若KM5出現故障，KM1、KM2、KM3、KM4、KM5立即停止工作。 有總開關，確保故障檢修時工作人員安全。各種保護電機設備有過載保護，總電路有熔斷器起短路保護作用、電磁繼電器有過電流保護、程序有零電壓保護。系統硬件設計2.1 PLC選型和配置按照控制要求 , 皮帶運輸機的起動、停車、閥門開與合、故障輸入需要相應按鈕作為控制輸入信號及電動機等輸出信號，因此整個皮帶運輸機控制系共需要16 個輸入信號、17個輸出信號。根據 I/ O點數夠和經濟原則 , 選

9、用日本三菱公司的 FX0N 40MR 型。該型 PLC 功能齊全 , 使用方便 , 性能可靠 , 有20輸入點和 20個輸出點 , 能夠滿足上述要求。2.2 電機選型 本設計假設閥門A下料量為Q1=10kg/s，閥門B開時下料量為Q2=10kg/s，皮帶質量MP =500kg，物料在各皮帶上傳輸時間為T=10s，皮帶速度是V=2s/m；電機效率設為h1=20%。物料在皮帶上恰好完成加速過程。則電機M1的型號選擇方法如下如下：式（2.1）則M1功率為25.6kw 電機M2的型號選擇方法與M1相似，5s工作時電機所需功率最大。式（2.2） 則M2功率為18kw電機M3的型號選擇方法如下如下：式（2

10、.3） 則M3功率為43.6kw2.3 主電路圖圖2.3主電路圖2.4 I/O分配表一 I/O分配輸入輸出總開關X17閥門A開指示燈Y0啟動X0閥門B開指示燈Y1停止X1M1啟動Y2A故障信號X2M2啟動Y3B故障信號X3M3啟動Y4M1故障信號X4閥門A關指示燈Y5M2故障信號X5閥門B關指示燈Y6M3故障信號X6閥門B電機M5正轉Y7工作模式選擇閥門B電機M5反轉Y105S間斷工作X10閥門A電機M4正轉Y1110S間斷工作X11閥門A電機M4反轉Y1215S間斷工作X12B故障指示燈Y13M1故障指示燈Y14M2故障指示燈Y15M3故障指示燈Y16故障報警Y17A故障指示燈Y202.5

11、I/O接線圖2.6 程序設計圖3.1電機M3啟動圖3.2電機啟動閥門A開與關及開關指示燈圖3.3閥門B電機正反轉圖3.4工作模式選擇圖3.5相應計數器復位圖3.6各種定時圖3.7故障信號采集圖3.8各故障報警指示系統調試和結果分析3.1系統調試及結果分析用軟件編程完成后，先仔細檢查程序是否有誤，核對無誤后再將程序下載至PLC。下載成功后，先用模擬開關代替原電路中的輸入器件，反復檢查程序能否滿足現場實際控制的要求；確認完全正確后，才能把它裝入控制柜中，按設計要求連線并對控制柜進行良好接地。主回路不須作任何改動，因主回路相對簡單，五個器控制五臺電機。后通電試運行成功，圓滿完成任務。 系統軟件在實驗

12、室FX2N型PLC實驗裝置上進行了仿真，最終結果表明：（1）利用PLC實現對皮帶輸送機系統的控制，方案合理可行；（2）對PLC的選型和資源配置達到設計要求；（3）系統軟件在本實驗室FX2N型PLC實驗裝置上仿真達到預期效果；（4）本系統可適用于多級皮帶控制系統，具有一定的工程實際意義。3.2 GT Designer仿真圖4.1仿真圖圖4.2仿真圖4.3仿真3.3 仿真分析(1)啟動：按下開始按鈕SB1，皮帶組開啟，第三條皮帶輸出y5置位，開始運行。線圈M2得電，輸入繼電器Y5輸出電壓。定時器T0輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T0延時結束。常開線圈T0閉合，第一、二條皮帶輸出Y3Y4置位，開

13、始運行。線圈Y3Y4得電，T1輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T1延時結束。常開線圈T1閉合，料斗底門KM1KM2輸出Y1Y2置位，開始運行。(2)停止：按下停止按鈕X1，料斗底門KM1KM2輸出Y1Y2復位，停止運行。定時器TIM02輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T2延時結束。常開線圈T2閉合，第一、二條皮帶輸出Y3Y4復位，停止運行。TIM03輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T3延時結束。常開線圈T3閉合，第三條皮帶輸出Y5復位，停止運行。(3)故障：料斗底門出現故障輸入X1X2高電平，料斗底門復位，停止運行。定時器T2輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T2延時結束。常開線圈T2閉

14、合，第一、二條皮帶輸出Y3Y4復位，停止運行。TIM03輸入為ON，開始延時，5秒后定時器T3延時結束。常開線圈T3閉合，第三條皮帶輸出Y5復位，停止運行。第一、二條皮帶出現故障時輸入X5X6高電平，第一、二條皮帶與料斗底門定時器T0復位，停止運行。T7得電，開始延時，5秒后線圈M2得電，閉線圈M2斷開，第三條皮帶Y5停止運行。第三條出現故障時輸入X7高電平，料斗底門Y1、料斗底門Y2、第一條皮帶Y3、第二條皮帶Y4、第三條皮帶Y5復位，停止運行。 結束語 4.1取得的效果設計結果即滿足正常生產要求要求，對生產：正常工作時，設備能結合實際滿足生產工藝，按一定順序（從下到上）進行啟動；停止時，按

15、逆序由上往下進行停止；當相關設備出現故障時，進行首先關閉閥門A、B等系類保護動作，這保證了設備的安全，防止再生故障。4.2創新點嚴格考慮生產實際，運用行程開關并結合電動機正反轉實現閥門A、B的開與關；程序中設計主控指令并聯合其它功能指令，由與X17連接的按鈕作為總開關。考慮實際又新設計故障指示燈，對故障進行報警指示提醒維修人員及時進行維修，也防止操作人員違規造作。4.3設計意義皮帶傳輸機是一種連續、快速、高效的物料傳輸設備 , 廣泛使用于煤炭、電力、建材、化工、機械、輕工業等行業的物料傳輸系統。一般皮帶傳輸機的電氣控制系統采用硬接線方式的繼電器控制系統 , 設備故障率高、可靠性低、體積大、維修和改造不方便。此課程設計介紹一種皮帶傳輸機的 PLC控制系統。PLC是可編程序邏輯控制器英文全稱的縮寫名稱 ,是20 世紀 60 年代末期出現的一種新型控制器 , 具有邏輯運算、定時、計數、順序控制、模擬量輸入輸出、過程控制、位置控制等功能 , 具有可靠性高 , 編程、操作、擴展、維修方便 , 體積