PLC皮带运输机课程设计样本.doc

湖 南 工 程 学 院

课 程 设 计

课程名称 电气控制与PLC
课题名称 皮带运送机电气控制系统设计
专业班级
姓 名
学 号
指引教师

3月7日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称 电气控制与PLC
课题名称 皮带运送机电气控制系统设计
专业班级
姓 名
学 号
指引教师
审 批

任务书下达日期2月24日
课程设计完毕日期3月7日
设计内容与规定
一. 课程设计性质与目
本课程设计是自动化专业教学筹划中不可缺少一种综合性教学环节，是实现理论与实践相结合重要手段。它重要目是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范畴内普通工程技术问题，建立对的设计思想，掌握工程设计普通程序和办法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能综合训练，获得应用本课程知识和技术去解决工程实际问题能力。
二. 课程设计内容
1.依照控制对象用途、基本构造、运动形式、工艺过程、工作环境和控制规定，拟定控制方案。
2.绘制皮带运送机电气控制系统PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选取电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。5.编写设计阐明书。
三. 课程设计规定
1.所选控制方案应合理，所设计控制系统应可以满足控制对象工艺规定，并且技术先进，安全可靠，操作以便。
2.所绘制设计图纸符合国标局颁布GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中文字符号制定通则》关于规定。
3.所编写设计阐明书应语句通顺，用词精确，层次清晰，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
重要设计条件
每人一种PLC实验箱和一台编程电脑。
设计阐明书装订顺序
1.课程设计阐明书封面。
2.课程设计任务书。
3.阐明书目录。
4.正文（按设计内容逐项书写）。
5.参照文献。
6.附录。
7.课程设计评分表。
设计进度安排
1.第一周星期一上午：课题内容简介。
2.第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与规定，收集设计资料，准备设计工具。
3.第一周星期二～第二周星期一：拟定控制方案。绘制皮带运送机电气控制系统电气原理图、PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选取电器元件，列出电器元件明细表。
4.第二周星期一：上机调试程序。
5.第二周星期二～星期五：编写设计阐明书,答辩。
参照文献
[1]廖常初.可编程序控制器编程办法与工程应用[M].重庆：重庆大学出版社
[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社
[3]刘祖润.毕业设计指引.北京：机械工业出版社
[4]谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中华人民共和国矿业大学出版社
[5]工厂惯用电气设备手册编写组.工厂惯用电气设备手册. 北京：水利电力出版社
附录：课题简介及控制规定
（1）课题简介
皮带运送机由4台皮带机构成，4台皮带机分别用4台电动机(M1～M4)拖动，如图1所示。

图1 皮带运送机系统示意图
（2）控制规定
① 启动时先起动最末一台皮带机，通过5S延时，再依次起动其他皮带机：

② 停止时应先停止第一台皮带机(M1)，待料运送完毕后再依次停止其他皮带机：

③ 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面皮带机及时停止，而该皮带机背面皮带机待料运完后才停止。例如当M2故障时，M1、M2应及时停，通过5S延时后，M3停，再过5S后M4停。
④ 规定皮带运送机控制系统具备手动和自动两种工作方式。

前 言
PLC是一种可编程逻辑控制器,控制功能强、可靠性高、使用灵活以便、易于扩展、通用性强等一系列长处，它不但可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂生产过程控制和应用于工厂自动化网络，作为自动化专业一名大学生，掌握好PLC这一门应用技术是一种必不可少规定。上学期咱们学完了《PLC原理及工程应用》一书，学校为了让咱们可以巩固知识，加深对于这门技术理解,从而更加稳固掌握好这一门技术。同步可以提高自己实践动手能力，后来可以更好更快适应于社会。因而替咱们安排了这次课程设计。
如下是我习作，制作一种皮带运送机PLC电气控制系统。本课题设计一共分为五章，第一章是被控对象概述以及设计任务与规定；第二章为控制方案拟定；第三章为皮带运送机电气控制系统硬件设计；第四章是控制系统软件设计；第五章为控制程序调试。
目 录
第1章 概述 1
1.1被控对象概述 1
1.2 设计任务与规定 1
第2章 控制方案拟定 2
2.1 继电器控制方案 2
2.2 单片机控制方案 2
2.3 PLC控制方案 2
第3章 皮带运送机电气控制系统硬件设计 4
3.1 PLC输入、输出原件选取 4
3.2 PLC型号选取 4
3.3 PLC I/O接线图绘制 4
第4章 控制系统软设计 6
4.1 PLC控制程序构成 6
4.2 主程序设计 6
4.3 手动子程序设计 8
4.4 自动子程序设计 9
4.5 手动子程序设计 12
4.6 故障解决子程序 12
4.6.1 M1故障解决子程序 12
4.6.2 M2故障解决子程序 14
4.6.3 M3故障解决子程序 15
4.6.4 M4故障解决子程序 16
第5章 控制程序调试 18
5.1自动子程序调试 18
5.2手动子程序调试 18
5.2故障子程序调试 18
结束语 20
参照文献 21
电气信息学院课程设计评分表 22
第1章 概述
1.1被控对象概述
皮带传送机是一种持续运送机械，也是一种通用机械。合用于倾斜输送，垂直输送等形式。工作过程中噪音小，构造简朴。它可以迅速传送生产过程中产品和配件等，可以使产量和生产效率大为提高。并且运送能力大，工作阻力小，耗电量低。被广泛应用于钢铁公司、水泥、粮食以及轻工业生产线。既可以运送散状物料，也可以运送成件物料。皮带运送机由皮带、机架、驱动滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件构成。在大型港口和大型冶金公司，煤炭公司应用广泛。
皮带传送机中，输送带是是最昂贵，耐久性最差部件。在输送机运转过程中，输送带受到各种不同性质和大小负荷作用，处在及复杂应力状态下。输送带最典型磨损形式有：工作层面与边沿磨损，受大块矿岩作用引起击穿扯破和剥离等等。计算计算表白，输送带费用占输送机所有设备费用一半。因而，依照依照输送机使用条件，选取适当传送带，并在运营中加强维护和管理，延长其使用寿命，对提高输送机效率，减少输送机成本就有很重要意义。
1.2 设计任务与规定
1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2.选取电气元件，编制电气元件明细表。
3.上机调试程序
4.编写设计阐明书
第2章 控制方案拟定
2.1 继电器控制方案
继电器是一种电子控制器件，由电磁线圈、铁心、触电和复位弹簧构成。它具备控制系统和被控制系统，通惯用于自动控制电路中。电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量作用下动作。继电器系统具备如下几种特点：
（1）逻辑控制
采用硬件接线，接线多且复杂，体积大，功耗大，系统构成后，想在变化或增长功能较为困难。
（2）控制速度
继电器控制系统依托机械触电动作实现，工作频率低，且机械触点还会浮现抖动问题。
（3）顺序控制
运用时间继电器邂逅动作来完毕时间上顺序控制，内部机械构造易受环境温度影响，使定期精度不高。
（4）灵活性及可扩展性差
（5）不具备计数功能
（6）可靠性和可维护性
继电器控制使用大量机械触电，触电在开闭时产生电弧，导致损伤并且伴有机械磨损，使用寿命短，运营可靠性差，不易维护。
2.2 单片机控制方案
单片机控制具备体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、使用以便灵活、易于产品化等长处。但微机控制系统所有电路都集中在一块电路板上，实现功能和输入输出点数受到限制，且系统散热性和维护性受到考验，一某些损坏就只能全换，不划算；开发周期长，修改比较麻烦。
2.3 PLC控制方案
PLC种类繁多，应用广泛，当前国内国外以应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电子、机械制造、汽车、船舶、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行各业。重要由中央解决器、存储器、输入输出单元、电源、编程器和其他外围设备构成。其有如下特点：
（1）编程简朴，使用以便，易被普通工程技术人员所理解和掌握，程序可现场修改。
（2）维修工作量少，维护以便
（3）可靠性高于继电器系统
（4）系统设计、安装、调试量少
（5）功能强，性能价格比高
（6）体积小，能耗小
（7）硬件配备齐全，通用性强，实用性强

第3章 皮带运送机电气控制系统硬件设计
3.1 PLC输入、输出原件选取
皮带运送机PLC电气控制系统输入/输出原件选则如表3-1所示

表3-1 皮带运送机PLC电气控制系统输入输出原件选型

3.2 PLC型号选取
依照点数来选取PLC型号，点数太少则不合规定，点数太多则挥霍，本实验选取PLC型号为CPU 224XP AC/DC/Relay
3.3 PLC I/O接线图绘制
皮带运送机电气控制系统PLC I/O接线如图3-3所示。

序号
代号
名称
数量
1
SA
开关
1
2
SB1
控制按钮
1
3
SB2
控制按钮
1
4
SB3
控制按钮
1
5
SB4
控制按钮
1
6
FR1-FR4
热继电器
4
7
KM1-KM4
接触器
4
8
M1-M4
三相交流电动机
4

图3-3 S7-200PLC I/O接线图
第4章 控制系统软设计
4.1 PLC控制程序构成
皮带输送机电气控制系统重要由一下四个某些构成：
（1）主程序
（2）手动子程序
（3）自动子程序
（4）公用子程序
（5）故障解决子程序
4.2 主程序设计
主程序设计梯形图设计如图4-2所示，不论用I0.5-I1.0表达哪一种电动机浮现故障，都用V6.0记录下来并且保持，V6.1-V6.4分别来记录并且保持M1-M4电动机故障。用I0.0常开触点来控制自动挡，I0.0常闭触点控制手动挡。

图4-2 主程序梯形图
4.3 手动子程序设计
当执行手动挡时，SB1-SB4分别控制四个电动机运转，其梯形图设计如图4-3所示

图4-3 手动子程序梯形图
4.4 自动子程序设计
当执行自动子程序，且没有发生故障时，按下启动按钮SB1，电动机分别从M4-M1间隔5S顺序开始启动，并保持运转。按下SB2键，电动机从M1到M4间隔5S顺序一次停止。图4.4是自动子程序顺序功能图，为其梯形图提供根据。
图4-4 皮带运送机自动子程序顺序功能图

图4-4 自动子程序梯形图

4.5 公用子程序设计
进入公用子程序后，V0.0置位，V0.1到V0.8复位，V2.0到V2.3复位，V3.0到V3.2复位，V4.0、V4.1、V5.0复位，T37到T48复位。

图4-5 公用子程序梯形图

4.6 故障解决子程序
在皮带运送机自动运动过程中，四台电动机任意一台浮现故障，就自动进入故障解决程序。故障解决子程序分为四某些。
4.6.1 M1故障解决子程序
进入M1故障解决子程序之后，一方面Q0.0复位，电动机M1停止，并且Q0.1-Q0.3复位。是电动机M2-M4保持运转。5S后Q0.1复位，电动机M2停止，以此类推，直至电动机M4停止，程序退出运营。

图4-6-1 M1故障解决子程序顺序流程图

图4-6-1 M1故障解决子程序梯形图

4.6.2 M2故障解决子程序
进入M2故障解决子程序时候，Q0.1、QO.2复位，电动机M1、M2停止转动，Q0.2、Q0.3置位，电动机M3、M4保持运转。5S后Q0.2复位，M3停止运转。再过5S妙，Q0.3复位，电动机M4也停止。M4停止后退出程序。

图4-6-2 M2故障解决子程序顺序流程图

图4-6-2 M2故障解决子程序梯形图

4.6.3 M3故障解决子程序
进入M3故障解决子程序后，Q0.0-Q0.2复位，是电动机M1-M3停止转动，并且置位Q0.3使电动机继续运转。5S后复位Q0.3，电动机M4停止。M4停止后，程序退出运营。

图4-6-3 M3故障解决子程序顺序流程图

图4-6-3 M3故障解决子程序梯形图

4.6.4 M4故障解决子程序
进入M4故障解决子程序时，Q0.0-Q0.3都复位，电动机M1-M4也都停止运转。然后程序在退出运营

图4-6-4 M4故障解决子程序顺序流程图

图4-6-4 M4故障解决子程序梯形图

第5章 控制程序调试
5.1 自动子程序调试
将皮带运送机电气控制系统梯形图程序在STEP7软件中编译完毕，编译无错误后下载程序至PLC，设计PLC为RUN状态并打开程序状态监控。将SA开关闭合，选取工作方式为自动方式。按下SB1启动按钮，Q0.3-Q0.0间隔5S依次闭合。皮带运送机启动完毕。启动后无端障信号时，按下停止按钮SB2，Q0.0-Q0.3间隔5S依次断开，完全断开后，系统状态开始保持不变，皮带运送机完毕停止动作。
5.2手动子程序调试
PLC为RUN状态并打开程序状态监控时，将SA开关断开，选取工作方式为手动方式。此时，按下SB1按钮，Q0.0触点闭合，断开SB1，Q0.0触点断开。按下SB2按钮，Q0.1触点闭合，断开SB2，Q0.1触点断开。按下SB3按钮，Q0.2触点闭合，断开SB3，Q0.2触点断开。按下S4按钮，Q0.3触点闭合，断开SB4，Q0.3触点断开。
5.2故障子程序调试
系统工作在自动方式，并且完毕启动后，按下模仿M1故障信号开关。使I0.5触点闭合，系统进入M1故障解决子程序。进入故障解决子程序之后，一方面Q0.0复位，电动机M1停止，并且Q0.1-Q0.3复位。是电动机M2-M4保持运转。5S后Q0.1复位，电动机M2停止，以此类推，直至Q0.3复位，电动机M4停止，M1故障解决子程序完毕。
系统工作在自动方式，并且完毕启动后，按下模仿M2故障信号开关。使I0.6触点闭合，系统进入M2故障解决子程序。进入M2故障解决子程序之后，Q0.1、QO.2复位，电动机M1、M2停止转动，Q0.2、Q0.3置位，电动机M3、M4保持运转。5S后Q0.2复位，M3停止运转。再过5S妙，Q0.3复位，电动机M4也停止，M2故障解决子程序完毕。
系统工作在自动方式，并且完毕启动后，按下模仿M3故障信号开关。使I0.7触点闭合，系统进入M3故障解决子程序。进入M3故障解决子程序之后，Q0.0-Q0.2复位，是电动机M1-M3停止转动，并且置位Q0.3使电动机继续运转。5S后复位Q0.3，电动机M4停止， M3故障解决子程序完毕。
系统工作在自动方式，并且完毕启动后，按下模仿M4故障信号开关。使I1.0触点闭合，系统进入M4故障解决子程序，Q0.0-Q0.3都复位，电动机M1-M4也都停止运转，M4故障解决子程序完毕。

结束语
通过这两周PLC课程设计实习，使我对PLC这门技术有了更进一步理解和掌握。同步，也使我对四门子STEP7软件操作更加纯熟。动手能力也一定限度上得到了加强。
本次对皮带运送机PLC电气控制系统实习，软件以及硬件调试均已经成功，并且提前完毕，基本上以及达到了设计规定。为后来咱们解决实际工程问题打下了良好基本。
对于这次实习，真很感谢赖教师和刘教师热心指引，一种知识点有时讲到几遍，直到我听懂为止。同步，也感谢我同窗和咱们一组伙伴们给我协助。由于咱们共同探讨，才使得这次实习可以顺利高效完毕。
参照文献
[1]廖常初.可编程序控制器编程办法与工程应用[M].重庆：重庆大学出版社
[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社
[3]刘祖润.毕业设计指引.北京：机械工业出版社
[4]谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中华人民共和国矿业大学出版社
[5]工厂惯用电气设备手册编写组.工厂惯用电气设备手册. 北京：水利电力出版社
电气信息学院课程设计评分表
项 目
评 价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性（10%）

开发板焊接及其调试完毕状况*（10%）

硬件设计或软件编程完毕状况（20%）

硬件测试或软件调试成果*(10%)

设计阐明书质量(20%)

答辩状况(10%)

完毕任务状况(10%)

独立工作能力(10%)

出勤状况(10%)

综 合 评 分

指引教师签名：________________
日 期：________________
注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计阐明书最后一页。课程设计阐明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小图纸及程序清单）。