物料输送线plc控制新版专业系统设计.doc

物料输送线plc控制系统设计

内容摘要：物料输送线在工场中，生产车间内全部起到了关键地位。她直接关系到工厂生产运作，能否有效正常进行。为此，本文对物料输送线做了相关研究。现代生活中实现自动化是必不可少，这不仅能够让工大家劳动力从重力劳动力种脱离，还为生产提升了效率是过程愈加正确。再在其中利用PLC可编程控制系统，来实现整个生产过程全自动化。
关键字:物料输送线；PLC可编程控制系统；自动控制
一、 绪论
1、中国外PLC发展情况及发展趋势
现中国外发展情况全部是再往集成和开放化发展。编程平台和计算机语言相结合。全集成自动化能把工厂全部监控采集和控制用硬件和软件集成能够把整个工厂全部设备连接起来，并使全部设备运行，生产安排，机器和工厂情况等，数据采集查询，全部能核实集成到一个系统里。
现在PLC应用伴随时间推移已经利用到越来越多领域，讲渗透到各个工厂工业领域。现在PLC正朝着两个方向不停发展，一个是超小型化，微型化，另一个是朝超大规模化，功效愈加齐全方向发展。多年来，它在工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广泛，已广泛应用在机械，汽车，电力，冶金，石油，化工，交通，运输，轻工，纺织，建材，采矿和家用电器等领域，取得了显著技术经济效益，成为现代工业控制三大支柱之一。
2、课题研究意义
现今伴随时代发展，多种工厂中全部应用输送线来带动生产，带动经济发展。同时，工厂中已经极少有工人来搬运运输，取之代之则是皮带运输，所以，对物料输送线研究变得很有必需。物料输送线，顾名思义就是利用皮带来输送物料。不过现场皮带控制还是有些人工操作，为了提升在工作效率，节省人力，改善工作环境，将皮带改为自动化变得很有必需，从而达成节省人力，提升效率作用。设计一套可行PLC控制系统，该技术可大量节省资金，大大节省人力。
3、关键研究内容和要求
内容：本文关键是研究PLC怎样对生产线进行正确控制，PLC怎样通行对整个工厂内设备控制。介绍了DCS分布式控制系统基础结构组成，发展情况。并对其进行相关分析。还对物料输送线工艺要求，工艺要求，进行了简单介绍。对物料输送线日常保养也做出了对应介绍。最终对PLC控制系统抗干扰方法，I/O防干扰方法进行了具体分析和介绍。
要求：论文要紧贴题义，语言流畅，语句通顺。有较强文件资料搜集查阅能力、逻辑思维能力和自学能力，有很好专业基础知识和应用能力。根据毕业设计（论文）时间安排，不剽窃、剽窃她人结果，保质保量完成各阶段任务，并主动按时提交对应结果给助教老师。
二、 系统整体设计
1、 控制系统分析和确定
DCS为集散控制系统英文(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)简称,图2.1所表示。指是控制危险分散、管理和显示集中。它是基于计算机技术，控制技术，通讯技术图形显示技术，经过某种通讯网络将分布在工业现场周围现场控制站、检测站、操作管理站、控制管理站及工程师站连接起来完成份散控制集中操作综合控制系统。
图2.1 DCS系统基础结构
上世纪七十年代中期问世DCS系统基础结构,由控制站、显示操作工作站(或称人机接口)、和将控制站、显示操作站点连成一个总体通信总线共3个部分组成。伴随微电子、计算机、通信尤其是工业网络等高新技术及产品快速发展和工业应用需求变迁。使现DCS这三个组成部分职责和相互关系在设计理念上有较大改变。
设计DCS初衷是“危险分散、信息集中”。危险分散表现于早期一个控制站或控制单元仅仅包含8至16个控制回路。往往要配置多个控制单元才能满足现场一个机组或一套生产装置整体控制要求。现代化工业生产，因为采取能量回收方法和配套公用工程使工艺步骤上、下游各单元设备之间存在物流和能量流之间勾连而形成一套生产装置或机组是一个有机整体，该整体安全平稳生产并非能由各控制单元分别实施局部分割控制所能确保．所以，工业应用要求扩大控制站I/O容量和控制回路数，使之能覆盖一套生产装置(或机组)控制需求而实现局部集中控制。
FCS为现场总线控制系统英文(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)简称，图2.2所表示。现场总线是连接智能化设备和自动化数字式，双向传输，多分支结构通信网络。它关键在于能够支持双向，多节点，总线式，全数字式通讯。

图2.2 FCS系统基础结构
现场总线用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域现场智能设备互连通讯网络。它作为通信网络基础，现场总线技术是控制、计算机、通讯技术交叉和集成，包含内容十分广泛，现场总线是在80年代末、90年代初国际上发展形成，现在自动化系统网络化是发展大趋势，现场总线技术受计算机网络技术影响是十分深刻。
2、总体结构确实定
在通常情况下，监控系统全部是由现场控制级设备、过程控制级设备、监控管理级设备组成多级体系，它们经过网络相互连接。过程及设备从过程对象采集实时数据，按预先组态好控制策略，接收操作人员控制指示，从而实现对过程对象实时控制；操作人员经过监控级设备，监视过程对象及控制装置运行情况，并经过网络，向过程及设备发出指令，干预过程对象控制，同时可进行数据分析和报表打印；管理级设备能够接收监控管理级按要求格式远传过来数据，提供统一调度。
本文设计中，整个系统关键由就地控制箱、PLC集中控制柜及上位远程监控终端3部分组成。
三、 输送线工艺研究及保养
1、 输送线工艺要求
引入PLC可编程控制器可处理很多问题。含有保护内容有：胶带跑偏，胶带车控制回路故障，胶带控制凹路故障，位置信号丢失，堆料，满仓信号提醒等。该系统特点是：性能稳定，扩展能力强，技术含量高，维修，维护，系统改造方便灵活，碰到紧急事故能立即停车，发出声光报警信号，能立即适应生产现场需要，确保了输送机安全正常进行，含有广泛地适应性和推广价值。
系统在运行中要实现连续不停还必需要求输送可靠工作，输送可靠工作条件是：
(1)拖动皮带机电机要安全可靠运行
1)电机功率要满足输送负荷要求；
2)电机工作是否正常应有检测装置。
(2)皮带机上皮带是否工作正常
1)皮带机上皮带是否打滑；
2)皮带机上皮带是否跑偏。
2、输送线工艺设计
物料输送线控制系统工艺步骤图图3.1所表示。

图3.1 工艺步骤图
在物料输送过程中有3部分需要检测，物料上皮带时要经过一个平皮带，然后物料经过一段爬坡皮带进入第三个皮带，该皮带也是一个平坦皮带，经过这三段皮带就能够进入仓库了。
爬坡皮带和第一条皮带有部分区分，因为爬坡所以电机功率要相对大部分。在爬坡时掉包可能性最大，所以在爬坡时对产品进行计数是最适宜，在这条皮带中间安装一个传感器用来对产品进行计数。

3、输送线日常保养
第一是输送线输送带负荷过大出现打滑。超出了本身负荷能力，此时应该减轻输送物料运输量或增加输送机本身承重力，来预防打滑现象。
第二是输送线开启速度太快而造成打滑。此时应该慢速开启或再次点动两下后再重新开启，也能够克服打滑现象
第三是初张力太小。原因是输送带在离开滚筒时张力不够，所造成输送带打滑。此时处理方法是调整拉紧装置，加大初张力。
第四是滚筒轴承损坏而不运转。原因可能是轴承内部灰尘积聚太多或是没有立即检修和更换已被严重磨损而转动不灵活部件，造成阻力增大而打滑。
第五是输送机传动滚筒和输送带之间摩擦力不够所造成打滑现象。原因通常就是输送带上有水滴没有擦拭洁净或作业环境潮湿。此时应该在滚筒加入些许松香末。来预防打滑现象出现。
四、 PLC控制系统抗干扰设计
1、 抗电源干扰方法
很多情况证实，由电源引发干扰造成PLC控制系统故障情况发生很多。PLC日常供电全部是由电网来供电。因为电网覆盖面很广，所以她将受到空间中电磁干扰在线路上电压和电流。尤其是电网内部改变尤其显著，造成大型电力设备起停、交直流传动装置引发谐波、电网短路暂态冲击等，全部经过输电线路传到电源。所以能够采取一下方法来降低因为电源干扰造成PLC控制系统故障。
（1）采取性能优良，抑制电网引入干扰，在PLC控制系统中，电源占有很关键地位。电网干扰串入PLC控制系统关键是经过PLC系统供电电源（有CPU电源，I/O电源等），变送器供电电源和PLC系统含有直接电气连接仪表耦合进入。现在通常对PLC系统供电电源，通常采取隔离性能很好电源，而对变送器供电电源和PLC系统有直接电气连接仪表供电电源，并没有受到足够重视。即使有采取了一定方法，但普遍还是不够，关键使用隔离变压器分布参数大，抑制能力差，经电源耦合串入共模干扰。所以对变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容量小，一直带大配电器，以降低PLC系统干扰。另外，为保障电网供电不中止，可采取不间断供电电源，提升供电安全可靠性。而且还含有较强
干扰隔离功效，是一个PLC控制系统理想电源。
（2）硬件滤波方法，在干扰较强或可靠性要求较高场所，应该使用带屏蔽层隔离变压器对PLC系统供电。还能够在隔离变压器一次侧串接滤波器，图所表示。（3）正确选择地点，完善接地系统。

滤波器和隔离变压器同时使用
2、防I/O干扰方法
由信号引入干扰会引发I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引发元器件损伤。对于隔离性能差系统，还将造成信号间相互干扰，引发共地系统总线回流，造成逻辑数据改变、误动作或死机。可采取以下方法以减小I/O干扰对PLC系统影响。 （1）从抗干扰角度选择I/O模块 （2）安装和布线时注意： ①动力线、控制线和PLC电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器和PLC和I/O之间应采取双绞线连接。将PLCI/O线和大功率线分开走线，如必需在同一线槽内，可加隔板，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大空间距离，并能将干扰降到最低程度。 ②PLC应远离强干扰源。如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能和高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。和PLC装在同一个柜子内电感性负载，如功率较大继电器、接触器线圈，应并联RC电路。 ③PLC输入和输出最好分开走线，开关量和模拟量也要分开敷设。模拟量信号传送应采取屏蔽线，屏蔽层应一端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻1/10。 ④交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽可能远离高压线和动力线，避免并行。 （3）考虑I/O端接线： 输入接线通常不要太长，但假如环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可合适长些。 输入/输出线要分开。尽可能采取常开触点形式连接到输入端，使编制梯形图和继电器原理图一致，便于阅读。但急停、限位保护等情况例外。 输出端接线分为独立输出和公共输出，在不一样组中，可采取不一样类型和电压等级输出电压。但在同一组中输出只能用同一类型、同一电压等级电源。因为PLC输出元件被封装在印制电路板上而且连接至端子板，若将连接输出元件负载短路，将烧毁印制电路板。 采取继电器输出时，所承受电感性负载大小，会影响到继电器使用寿命，所以，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。 （4）正确选择接地点，完善接地系统 （5）对变频器干扰抑制
五、输送线系统软件设计
1、 S7-200PLC软件系统和STEP编程软件
(1)数据类型
S7-200PLC指令参数所用基础数据类型有1位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、16位有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWORD）、32位，有符号双字整数(DINT)、32位实数（REAL）。
S7-200CPU中存放数据类型为BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT和REAL。不一样数据类型含有不一样数据长度和数据范围。在上述数据类型中，用字节（B）、字(W)型、双字（D）型、分别表示8位、16位、32位数据长度。数据类型如表5.1所表示。
表5.1 数据位数和取值范围
数据位数
无符号数
有符号整数
十进制
十六进制
十进制
十六进制
B(字节)：8位值
0-255
0-FF
-128-127
80-7F
W（字）：16位值
0-65355
0-FFFF
-32768-32767
8000-7FFF
D（双字）：32位值
0-
0-FFFFFFFF
--
80000000-7FFFFFFF
位存放单元地址由字节地址和位地址组成，其中区域标示符“1”表示输入（input）,字节地址为3，位地址为2。这种存取方法称为“字节.位”寻址方法。
(2)寻址方法
1)直接寻址
直接寻址指定了存放器区域、长度和位置，比如VW790是V存放区中字，其地址为790。能够用字节（B）、字(W)、或双字（DW）方法存取V、I、Q、M、S和SM存放器区。比如VB100表示以字节方法存取，VW100表示存取VB100、VB101组成字，VD100表示存取VB100~VB103组成双字。
2)间接寻址
指令给出了存放操作数地址存放单元地址称为间接寻址。S7-200CPU许可使用指针对下述存放区域进行间接寻址：I、Q、V、M、S、AI、AQ、T和C。间接寻址不能用于位地址、HC或L存放区。
使用间接寻址之前，应创建一个指向该位置指针。指针为双双字值，用来存放；另一个存放器地址，只能用V、L或累加器做指针。建立指针时必需用双字传送指令将需要间接寻址存放器地址送到指针中。指针也能够为子程序传输参数。&VB200表示VB200地址，而不是VB200中值。
2、 PLC控制程序设计
(1)皮带电机开启和停止
皮带启停图5.1所表示。

图5.1 电机启停次序步骤图
在输送线上每条输送皮带上电机启停次序是不一样，因为物料是向前输送。当开启时皮带需要从后向前逐一开启，假如从后向前开启时物料已经上了第一条皮带而第二条第三条皮带还没有开启，这么就会使物料全部拥挤在第一条皮带末端，最终造成物料无法传输。当皮带停止运行时，为了让全部物料全部进入仓库必需先停掉第一条皮带，然后逐次停掉后续皮带让后续皮带能把全部物料全部输送进仓库，假如先停第三条话不仅无法将后面物料送到仓库还会造成后面传输过来物料拥堵。
开启程序
LD I1.2
JMP 1

LD I1.5
O Q0.4
AN I2.0
= Q0.4

LD I2.1
O Q0.5
AN I2.2
= Q0.5

LD I2.3
O Q0.5
AN I2.4
= Q0.5

LBL 1

LDN I1.2
JMP 2

LD I1.3
O Q0.6
AN Q1.1
AN T98
= Q0.6
TON T33, 3000

LD T33
AN Q0.7
AN Q1.0
AN T97
= Q0.5
TON T34, +3000
TOF T98, +6000

LD T34
AN Q0.7
AN Q1.0
AN Q1.1
AN I1.4
= Q0.4
TOF T97, +6000

LBL 2
(2)产品计数
产品步骤示意图图5.2所表示。

图5.2 皮带运行过程中物料计数
在本系统中加入了对物料计数功效，能够在运输过程中就统计出来产品数量。在第二条皮带上进行计数，当有物体经过传感器时输入PLC电平发生改变，依据输入脉冲改变次数来计数，经过输出口在显示器上显示产品数量。
LD I0.3
LD C1
O SM0.1
CTU C1, +3000

LD C1
LD SM0.1
CTU C2, +3000