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1、 自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 皮帶運(yùn)輸是一種長距離、大批量、高速運(yùn)輸貨物原料的運(yùn)輸體系，它被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如冶金、煤炭、港口、建筑、食品加工等。運(yùn)輸機(jī)的輸送帶是一種彈性體，從它起始點和卸載點之間有大量的能量儲存與消耗。這種能量將使皮帶產(chǎn)生較大的張力。關(guān)于動態(tài)計算和設(shè)計的理論至今還不完善。在中國，皮帶在運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計中一般被認(rèn)為是一種堅硬的物質(zhì)。為了防止傳動滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)開始時打滑，要由它靜止時計算出的結(jié)果乘以一個系數(shù)（一般為1.3到1.7之間）來得到，導(dǎo)致皮帶的張力和主要的承載設(shè)計參數(shù)增加，設(shè)備的成本也變得過高，另外它還可以經(jīng)常引起組成結(jié)構(gòu)、驅(qū)動裝置、卸載裝置和制動

2、裝置的不穩(wěn)定變化，而皮帶的局部張力又是如此的小，從而導(dǎo)致經(jīng)常有事故發(fā)生，如輸送帶的松弛。由于原煤是不規(guī)則的塊狀，容易對皮帶造成損壞。美國和加拿大動力研究所把運(yùn)輸系統(tǒng)劃分成一系列的彈性膠帶和部件，用數(shù)學(xué)計算的方法分析運(yùn)輸機(jī)的動態(tài)特性。 現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對物料進(jìn)行加工、搬運(yùn)，如果這些繁雜的工作由人工完成的話不但效率低，而且勞動強(qiáng)度大，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。本文主要對基于PLC自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具有精度高、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低、操作維護(hù)簡單等特點，具有良好的應(yīng)用價值，在建材、化工、食品機(jī)械、鋼鐵、冶金、煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛運(yùn)用。近些年，帶式輸送機(jī)又在其他一些

3、產(chǎn)業(yè)部門表現(xiàn)出具有巨大的潛力和廣闊的市場應(yīng)用前景。 本次設(shè)計主要內(nèi)容: 采用三菱FX2N系列PLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計，著重從帶式運(yùn)輸機(jī)，液體混合裝置系統(tǒng)兩個方面深入研究，確定其控制要求，明確PLC的機(jī)型的選擇，確定I/O地址的分配，設(shè)計I/O接線圖，控制流程圖及梯形圖，深入理解PLC的編程方法，按照控制要求對自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行編程。 關(guān)鍵字:PLC,自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)，帶傳動，程序，設(shè)計 目錄 前言。。。。。。。。。。。。。。 第一章 可編程序控制器概述。。。。。。。。。。。 1.1可編程序控制器的

4、產(chǎn)生和發(fā)展。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.2可編程控制器的基本組成和工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。 1.2.1PLC的基本組成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.2.2PLC的工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.3可編程序控制器的特點。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 第二章 三菱FX2N系列可編程控制器簡介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2.1 FX2N系列PLC的結(jié)構(gòu)特點。。。。。。 2.2 FX2

5、N系列PLC的基本組成。。。。。 2.3 FX2N系列可編程控制器內(nèi)部元件及功能。。。。。 第三章 應(yīng)用PLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計。。。。。。。。 3.1選題依據(jù)。。。。。。。。 3.2方案研究與選擇。。。。。 3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制要求。。。。。。 第四章 系統(tǒng)的總體設(shè)計。。。。。。。。 4.1PLC機(jī)型的選擇及外部接線圖。。。。。。 4.2I/O設(shè)備及I/O編號的分配。。。。。 4.3順序功能圖的設(shè)計。。。。。。。 4.4梯形圖的設(shè)計及程序設(shè)計。。。

6、。。。 緒 論 謝 辭 參 考 文 獻(xiàn) 附 錄 前言 PLC目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制領(lǐng)域，無論是從國外引進(jìn)的自動化生產(chǎn)線還是自行設(shè)計的自動控制領(lǐng)域，都普遍采用了PLC自動控制。PLC控制系統(tǒng)處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適用與當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。 與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，PLC控制系統(tǒng)具有構(gòu)成簡單、可靠性高、適用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、易于編程、體積小、可在線修改、設(shè)計與調(diào)試周期短、便于安裝和維

7、修等突出優(yōu)點、而且一般不需要采取特殊措施，就能直接在工業(yè)環(huán)境中使用，更加適合現(xiàn)代化的要求，采用PLC控制系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的整體性能，具有較明顯的優(yōu)越性。 本次設(shè)計主要的內(nèi)容是在液體混合裝置控制系統(tǒng)上的改進(jìn)，結(jié)合皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)，構(gòu)造出新的控制系統(tǒng)即自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)。應(yīng)用日本三菱公司FX2N系列PLC實現(xiàn)在自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)方面的控制，該系統(tǒng)能夠提供均勻的干料，并附帶輸送的功能，現(xiàn)場維修與安裝非常便利，且能夠適應(yīng)于高溫度、高粉塵、有沖擊和連續(xù)振動，環(huán)境比較復(fù)雜的場合，減少人員勞動力，提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。

8、 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容： 1. 方案選擇與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 輸入輸出與PLC機(jī)型的選擇 3. I/O地址的分配 4. 程序狀態(tài)圖的設(shè)計 5. 梯形圖的編寫及程序分析， 第一章 皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動系統(tǒng) 1.1皮帶運(yùn)輸機(jī)的粘彈性擺動方程 皮帶運(yùn)輸機(jī)是一個運(yùn)輸系統(tǒng)，它包括環(huán)繞皮帶、張緊皮帶輪、驅(qū)動裝置、拉緊裝置和卸載裝置，設(shè)皮帶機(jī)的運(yùn)輸長度為L（m）皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾平衡重量為M（kg），皮帶的動態(tài)加速度為U＝U（x，t）；皮帶的彈性系數(shù)為E（N/）；皮帶的橫截面積為A（）；等效阻力為j（N），皮帶、輸送物料和托滾的總質(zhì)量是q（kg/m），皮帶運(yùn)輸機(jī)的加速度是a（t）（m/），則

9、其彈性方程為： （00） （1） 其中： j——皮帶輸送速度， j＝ 1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的初始條件和邊界條件 皮帶運(yùn)輸機(jī)的邊界條件包括許多種不同的拉緊裝置，根據(jù)制造方法，拉緊裝置可分為固定式拉緊裝置、垂直重錘拉緊裝置和自動拉緊裝置。 固定式拉緊裝置皮帶運(yùn)輸機(jī)的邊界條件為： U(0,t)=0,U(L,t)=0 (2) 垂直重錘拉緊裝置系統(tǒng)為： 驅(qū)動滾筒 U(0,t)=0,U(L,t)=0 拉緊裝置 （3） 其中： 位移

10、和時間的函數(shù) 皮帶運(yùn)輸機(jī)的初始位移和初始速度為 U(x,0)=0, (4) 1.3位移和張力的計算方案 通過采用可變間距調(diào)節(jié)和總體協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，當(dāng)垂直重錘拉緊裝置被采用時，從方程式（1）中可得到位移方程為： （5） 1.4動態(tài)拉緊和張力計算 若皮帶機(jī)采用Y系列鼠籠式電動機(jī)，有輔助電動機(jī)有限扭矩的一對孔，它的初始加速度被近似地認(rèn)為是糾正系數(shù)，以確保在加速過程中時間為T（s），正常的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是，這里不考慮阻力，用a(t)解答了采用垂直重錘拉緊裝置皮帶張力的計算方

11、法。 （5） 公式（5）表明L是在正常情況下皮帶張力的計算方法，它表明了當(dāng)來回運(yùn)轉(zhuǎn)時要求把垂直重錘拉緊裝置安裝在機(jī)尾時皮帶上的張力更小。 2拉緊裝置的設(shè)計 皮帶輸送機(jī)的拉緊裝置可分為固定式拉緊裝置、垂直重錘拉緊裝置和自動式拉緊裝置，它應(yīng)該能保證當(dāng)滾筒啟動，停止或有突發(fā)事故時，使皮帶不打滑，要保證在皮帶的每一個點上有一個必要的張力，為了防止下垂設(shè)備和不工作的零件之間變松，拉緊裝置的拉緊距離依據(jù)不同的拉緊裝置，皮帶使用過后的情況，在加速和減速的過程中保證預(yù)留的長度。 在固定設(shè)計中，拉緊裝置被稱為最小的張力點，一般來說，拉緊裝置一般要求安裝在礦石的下面，當(dāng)要求安裝在水平皮帶運(yùn)輸機(jī)的

12、機(jī)頭上時也是一樣。 在動態(tài)設(shè)計中，皮帶的張力隨拉緊裝置的安裝位置和類型而改變。 當(dāng)驅(qū)動裝置突然停止時，為了減小皮帶的張力，防止皮帶張力過大或過小，在長距離，大輸送量，大功率皮帶機(jī)向上運(yùn)輸，水平運(yùn)輸，向下運(yùn)輸，雙向運(yùn)輸時，在兩個滾筒之間應(yīng)安裝垂直重錘拉緊裝置。這樣，當(dāng)機(jī)頭的驅(qū)動滾筒突然停止時，垂直重錘拉緊裝置可以消除一半的振動，與采用其他的拉緊裝置相比，皮帶的振動力量和速度可減少到50%。垂直重錘拉緊裝置的極限條件是應(yīng)該在兩個驅(qū)動滾筒之間保持拉緊狀態(tài)；采用固定式拉緊裝置的極限條件是在驅(qū)動滾筒和改向滾筒之間保持張緊力，根據(jù)固定式極限條件，計算出的皮帶張力更小，這樣，皮帶的張力就有了很大的減小，

13、于是，它可以在凹面截面或最小張力點上確保運(yùn)輸機(jī)安全運(yùn)行，使輸送帶的張力和承受載荷在允許范圍之內(nèi)降低成本。當(dāng)然，允許向上運(yùn)行的皮帶輸送機(jī)把垂直重錘拉緊裝置安裝在礦井的底部，對于水平皮帶運(yùn)輸機(jī)，要把固定式拉緊裝置放在機(jī)頭部位。拉緊裝置的類型和安裝位置要根據(jù)皮帶機(jī)的參數(shù)來計算，設(shè)計過程中還要考慮到它的安全性、可靠性、技術(shù)含量、合理性、經(jīng)濟(jì)性和實用性。 拉緊裝置的最小張力要根據(jù)機(jī)尾滾筒和皮帶輪之間的傾斜角度來確定，當(dāng)向上或水平運(yùn)輸，皮帶加速向下突然停止時，為了確保皮帶在驅(qū)動滾筒上不打滑，可以用下列公式計算最小張力 （7） 其中： -靜止時確保皮帶在驅(qū)動

14、滾筒上不打滑的最小張力（N）, -圓周驅(qū)動力或工作阻力（N）, -傳動裝置的動載荷（N）， -摩擦常量， 由公式（5）可計算出采用垂直重錘拉緊裝置的輸送帶的位移，由公式（3）可算出拉緊裝置的位移。 3驅(qū)動裝置的設(shè)計 根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作阻力和拉緊裝置的拉緊力，可計算出皮帶上每一點的張力，可以 確定驅(qū)動裝置的數(shù)量和其安裝位置，可以合理的選擇皮帶的型號，為了減小皮帶的張力和設(shè)備的成本，在設(shè)計中建議使用合理的柔性拉緊設(shè)備，合理計算柔性拉緊特性和合理的柔性制動特性。 在傳統(tǒng)的設(shè)計中，皮帶運(yùn)輸機(jī)開始加速的特征曲線是其中的一部分特征曲線，換句話來說，啟動時加速

15、度從零增加到最大所產(chǎn)生的加速頻率超過了極限范圍，就導(dǎo)致壓力動態(tài)特性過大。在柔性拉緊設(shè)計中，急速頻率的變化在所允許的范圍之內(nèi)。因為加速度是從零緩慢地增加到最大值，沿著一個較緩的特征曲線，動態(tài)壓力的頻率特性隨著加速頻率的減小而減小，特別是在某些特殊的條件下，皮帶的彈性振動可以被消除，這樣皮帶運(yùn)輸機(jī)就變得合理和經(jīng)濟(jì)。 近年來，柔性拉緊裝置得到了廣泛的應(yīng)用，如CST控制啟動運(yùn)輸設(shè)備，調(diào)速液力耦合器，軟硅控制拉緊裝置，頻繁變速設(shè)備等等。通過研究三角正弦拋物線和不規(guī)則加速度特征曲線，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用拋物線加速特征曲線時，皮帶的彈性振動可以被消除，皮帶的張力可以達(dá)到最小。 皮帶運(yùn)輸機(jī)拋物線加速度控制的計算

16、公式如下： （8） 拋物線加速度控制曲線的最大值為，把公式（8）代入公式（6）就可得到當(dāng)采用垂直重錘拉緊裝置時皮帶張力的計算公式： 第一章 可編程序控制器概述 1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生和發(fā)展 1. 可編程序控制器的產(chǎn)生 20世紀(jì)60年代以前，對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行自動控制的最先進(jìn)裝置就是繼電控制盤，它對當(dāng)時生產(chǎn)力的發(fā)展確實發(fā)揮了很大的作用。但當(dāng)人類歷史跨入20世紀(jì)60年代后，工業(yè)生產(chǎn)隨著市場的轉(zhuǎn)變，開始由大批量少品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)。在這種轉(zhuǎn)換過程中，繼電控制系統(tǒng)的許多固有弊端越發(fā)顯得突出，成為了生產(chǎn)轉(zhuǎn)換的一大障礙。如繼電器

17、控制系統(tǒng)中，使用了大量的機(jī)械觸點，系統(tǒng)的可靠性較差、功能局限性大、體積大、耗能多、特別是生產(chǎn)工藝要求發(fā)生變化時，控制柜內(nèi)的元件和接線也必須要作相應(yīng)的變動、這種變動的工期長，費(fèi)用高，有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另外制作一臺新的控制柜。總之，20世紀(jì)60年代后期，市場所需的‘柔性’生產(chǎn)線呼喚新型控制系統(tǒng)的誕生。 1968年，美國最大的汽車制造廠家---通用汽車公司(GM)為了適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，試圖 尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時 間，降低成本。因而設(shè)想把計算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、 操作方便、價格

18、便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計算機(jī)的編 程方法和程序輸入方式加以簡化，用 “面向控制過程，面向?qū)ο蟆钡摹白匀徽Z言”進(jìn)行編程，使 不熟悉計算機(jī)的人也能方便地使用。即： 硬件： 減少 軟件： 靈活 簡單 針對上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件(有名的“GM10條” ) 1 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序序 2 維護(hù)方便，最好是插件式 3 可靠性高于繼電器控制柜 4 體積小于繼電器控制柜 5 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī) 6 在成本上可與繼電器控制柜競爭? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7輸入可以是交流115V

19、 8輸出可以是交流115V，2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥 9 在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更 10 用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自 動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。 接著，美國國MODICON公司也開發(fā)出可編程序控制器084。 1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器DSC-8。1973年 ，西歐國家也研制出了他們的第一臺可編程序控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)應(yīng) 用。早期的可編程序

20、控制器是為取代繼電器控制線路、存儲程序指令、完成順序控制而設(shè)計的。主 要用于：1. 邏輯運(yùn)算? 2. 計時，計數(shù)等順序控制，均屬開關(guān)量控制。所以，通常稱為可編程序邏 輯控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。? 進(jìn)入70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能不斷增強(qiáng)。因此，實 際上應(yīng)稱之為PC——可編程序控制器。 至80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī) 化PC得到了驚人的發(fā)展。使PC在概念、設(shè)計、性能、價格以及應(yīng)用等方面都有了新的

21、突破。不僅控 制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著 遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使PC向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展， 為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱。 1.2可編程控制器的基本組成和工作原理 由PLC得定義可知，它實質(zhì)上是一種工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機(jī)，所以盡量可編程控制器的品種繁多，結(jié)構(gòu)、功能多種多樣，但系統(tǒng)組成和工作原理基本相同。概括起來，系統(tǒng)都是硬件和軟件兩大部分組成，都是采用集中采樣、集中輸出的周期循環(huán)掃描方法進(jìn)行工作。 1.2.1PLC的基本組成 可編程控制器的硬件由微處理器、存儲

22、器、I/O接口電路、電源、擴(kuò)展接口、外接接口及編程器。圖1—1為可編程控制器的硬件簡化框圖。 圖1—1編程控制器的硬件簡化框圖 1. 中央控制處理單元(CPU) 可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。 通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機(jī)有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機(jī)。 2. 存儲器 可編程控制器配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。 系統(tǒng)存儲器：存放系統(tǒng)管理程序。 用戶存儲器：

23、存放用戶編制的控制程序。 3. 輸入接口電路 PLC通過輸入單元可實現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。 接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入 4. 輸出接口電路 PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出 輸出端子有兩種接法： 一種是輸出各自獨

24、立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路。 一種為每4∽8個輸出點構(gòu)成一組，共有一個公共點：在輸出共用一個公共端子時，必須用同一電壓類型和同一電壓等級，但不同的公共點組可使用不同電壓類型和等級的負(fù)載，且各輸出公共點之間是相互隔離的。 輸入輸出端子處理的過程如下： 5. 電源 PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。 6. 編程器 利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡易型 和智能型。 7. PLC的軟件結(jié)構(gòu) 在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分： （1） 系統(tǒng)監(jiān)控

25、程序：用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。 (2) 用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行。 1.2.2PLC的工作原理 1.掃描工作方式 可編程控制器工作時，它的CPU每一瞬間只能做一件事，也就是說一個CPU每一刻只能執(zhí)行一個操作而不可能同時執(zhí)行多個操作。CPU按分時操作方式來順便處理各項任務(wù)。PLC對各個需要處理的任務(wù)依次俺規(guī)定順序進(jìn)行訪問和處理的工作方式稱為掃描工作方式。用戶程序所用到的PLC各種軟繼電器室按各自程序號的大小在時間上串行工作的，但由于CPU運(yùn)算速度極高，宏觀上給人一種似乎

26、是同時完成的感覺。 PLC執(zhí)行用戶程序時，采用掃描工作方式完成。整個掃描過程PLC除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其它工作，如圖1—2所示為PLC工作過程框圖。 圖1—2PLC工作過程框圖 在執(zhí)行用戶程序前，PLC還要完成內(nèi)部處理，通信服務(wù)于自診檢查。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部硬件是否正常，監(jiān)視定時器復(fù)位以及完成其他一些內(nèi)部處理。在通訊服務(wù)階段，PLC完成與一些帶處理器的智能模塊或其他外設(shè)的通信，完成數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送任務(wù)、響應(yīng)編程器鍵入命令，更新編程器顯示內(nèi)容、更新時鐘和特殊寄存器內(nèi)容等工作。PLC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如電源檢測、內(nèi)部部件是

27、否正常、程序語法是否有錯誤等，一旦有錯或異常則CPU能根據(jù)錯誤類型和程度發(fā)出提示信號，甚至進(jìn)行相應(yīng)的出錯處理，使PLC停止掃描或強(qiáng)制變成STOP狀態(tài)。當(dāng)PLC處于STOP狀態(tài)時，只能完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作。當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時，除完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)的操作外，還要完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理工作。 2 .PLC執(zhí)行程序的過程 PLC執(zhí)行程序的過程份三個階段，即輸入采樣（輸入處理）階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新（輸出處理階段），如圖1—3所示 圖1—3PLC掃描工作過程示意圖 （1） 輸入處理階段 在這階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺?/p>

28、有輸入端的輸入狀態(tài)存入輸入映像存儲器中。在本工作周期內(nèi)，這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，而且這個采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行過程時被使用。 (2) 程序執(zhí)行階段 在這一階段，PLC按順序進(jìn)行掃描，即從上到下，從左到右地掃描每條指令，并分別從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器（及元件映像寄存器）中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢前不會送到輸出端口上。 （3） 輸出刷新階段 在所有用戶程序執(zhí)行完成后，PLC將輸出映像寄存器的內(nèi)容送入輸出所存其中，通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負(fù)載。 從上述PLC的工作過程可以看出

29、：PLC工作方式的主要特點是采用周期循環(huán)掃描，集中輸入與集中輸出的方式。 第二章 三菱FX2N系列可編程控制器簡介 三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。先后推出的小型、超大型PLC有F、F1、FX2、FX1、FX2C、FX0、FX2N、FX2NC等系列已停產(chǎn)，取而代之的是FX2系列機(jī)型，屬于高性能疊裝式機(jī)種，也是三菱公司的典型產(chǎn)品。另外，三菱公司還生產(chǎn)A型系列PLC的大中型模塊式機(jī)種，只要系列型號有ANS/ANA和Q4AR等產(chǎn)品。它們的點數(shù)比較多，最多可達(dá)4096點，最大用戶程序存儲量達(dá)124K步，一般用在控制規(guī)模比較大的場合。A系列產(chǎn)品具有數(shù)百條功能指令，類型眾多的功能單元，

30、可以方便的完成位置控制、模擬量控制及幾十個回路的PLD控制，可以方便的和上位機(jī)及各種外設(shè)進(jìn)行通訊工作，在許多任務(wù)業(yè)自動化場合獲得應(yīng)用。 20世紀(jì)90年代，三菱公司在FX系列PLC的基礎(chǔ)上又推出了FX2N系列產(chǎn)品，該機(jī)型在運(yùn)算速度、指令數(shù)量及通訊功能方面有了較大的進(jìn)步，是一種小型化、高速度、高性能、各方面都相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型的PLC。 2.1 FX2N系列PLC的結(jié)構(gòu)特點 FX2N采用一體化的箱體式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)非常緊湊。她將所有的電路裝入一個模塊內(nèi)，構(gòu)成了一個整體，體積小巧、成本低、安裝方便 為了達(dá)到輸入輸出點數(shù)靈活裝置及易于擴(kuò)展的目的，F(xiàn)X2N系列的產(chǎn)品可由不同點數(shù)的

31、基本單元和擴(kuò)展單元構(gòu)成，使裝置就越靈活。 FX2N系列可編程程序控制器還有許多專用的特殊功能單元，這些單元有模擬量I/O單元、高速計數(shù)單元，位置控制單元、凸輪控制單元、數(shù)據(jù)輸入輸出單元等。大多數(shù)單元都是通過單元的拓展口與可編程控制器主機(jī)相連的。有部分特殊功能單元通過可編程控制的編程器接口連接。還有的通過主機(jī)上并聯(lián)的適配器接入，不影響源系統(tǒng)的擴(kuò)展。FX2N系列最大輸入輸出點數(shù)為256點。 為了構(gòu)成點數(shù)更多的系統(tǒng)，還可以采用點對點通信方式，將兩臺機(jī)連接起來，構(gòu)成總點數(shù)多一倍的系統(tǒng)。 2.2 FX2N系列PLC的基本組成 FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成

32、。僅用于基本單元或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來使用即可。 基本單元包括CPU、存儲器、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。擴(kuò)展單元用于增加I/O點數(shù)及改變I/O比例，內(nèi)部無電源，由基本單元或擴(kuò)展單元供電。因擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無CPU，因此必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些專門用途的裝置，如位置控制模塊、模擬量控制塊、計算機(jī)通訊模塊等等。 2.3 FX2N系列可編程控制器內(nèi)部元件及功能 FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，暗通俗叫法分別稱為繼電器、定時器、計數(shù)器等。但他們與真實元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤浝^電器’。這些編程用的繼電器，它的工作圈沒有工

33、作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其功作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時器,C代表計數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)取? 1. 輸入繼電器（X） PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口，PLC內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致(按八進(jìn)制輸入)，線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程

34、隨時使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000-X007,X010-X017,X020-X027.它們一般位于機(jī)器的上端。 2. 輸出繼電器(Y) PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不限。輸出電路的時間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000-Y007,Y010-Y017,Y020-Y027.它們一般位于機(jī)器的下端。 3. 輔助繼電器(M)

35、 PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)。如下圖2-1中M300，它只起到一個自鎖的功能。在FX2N中普遍采用M0-M499，共500點輔助繼電器，其地址號按十進(jìn)制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。 4. 狀態(tài)器（S） 狀態(tài)器S與步進(jìn)梯形圖指令STL一起使用，用于順序控制的程序編程。當(dāng)

36、不對S使用STL指令時，其作用相當(dāng)于普通輔助繼電器M。 無斷電保持功能的通用狀態(tài)器為S0-499,共500點。其中，S0-S9用于自動回原點程序的順序功能圖：S500-S899，共400點。狀態(tài)器S900-S999用于外部故障診斷的輸出（又稱為報警器）。 5. 定時器（T） 在PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)脈沖的累積形式，當(dāng)所記時間達(dá)到設(shè)定值時，其輸出觸點動作，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)繼電器。即使在此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生

37、誤操作。 定時器通道范圍如下： 100ms定時器T0-T199,共200點，設(shè)定值:0.1-3276.7秒： 10ms定時器T200-TT245,共46點，設(shè)定值：0.01-327.67： 1ms肌酸定時器T245-T249,共4點，設(shè)定值：0.001-32.767： 100ms積算定時器T250-T255，共6點，設(shè)定值：0.1-3276.7： 定時器指令符號及應(yīng)用如下圖所示： 圖2-2通用定時器 當(dāng)定時器線圈T200的驅(qū)動輸入X000接通時，T200的當(dāng)前值計

38、數(shù)器對10ms的時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時，定時器的輸出接點動作，即輸出觸點是在驅(qū)動線圈后的1.23秒（10×123ms=1.23s）時才動作，當(dāng)T200觸點吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動輸入X000斷開或發(fā)生停電時，定時器就復(fù)位，輸出觸點也復(fù)位。 每個定時器只有一個輸入，它與常規(guī)定時器一樣，線圈通電時，開始計時；斷電時，自動復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器，一個為設(shè)定值寄存器，另一個是現(xiàn)實值寄存器，編程時，由用戶設(shè)定累積值。 如果是積算定時器，它的符號接線如下圖2-3所示： 圖2-3積算定時

39、器 定時器線圈T250的驅(qū)動輸入X001接通時，T250的當(dāng)前值計數(shù)器對100ms的時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時，定時器的輸出觸點動作。在計數(shù)過程中，即使輸入X001在接通或復(fù)電時，計數(shù)繼續(xù)進(jìn)行，其累積時間為34.5s(100ms×345=34.5s)時觸點動作。當(dāng)復(fù)位輸入X002接通，定時器就復(fù)位，輸出觸點也復(fù)位。 6. 計數(shù)器（C） FX2N中的16位增計數(shù)器，是16位二進(jìn)制加法計數(shù)器，它是在計數(shù)信號的上升沿進(jìn)行計數(shù)，它有兩個輸入，一個用于復(fù)位，一個用于計數(shù)。每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值1，當(dāng)現(xiàn)在值減到零時停止計數(shù)，同時觸點閉合。直到復(fù)位控制信號的上

40、升沿輸入時，觸點才斷開，設(shè)定值又寫入，在又進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)。 其設(shè)定值在K1-K32767范圍內(nèi)有效。 設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計數(shù)時，其輸出觸點就動作。 通用計數(shù)器的通道號：C0-C99，共100點。 保持用計數(shù)器的通道號:C100-C199,共100點。 通用與掉電保持用的計數(shù)器點數(shù)分配，可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。 舉個例子，如圖2-4所示： 圖2-4計時器工作原理 由計數(shù)輸入X011每次驅(qū)動C0線圈時，計數(shù)器的當(dāng)前值加1.當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時，計數(shù)器C0的輸出觸點即動作。之后即使計數(shù)器輸入X011在動作，計數(shù)器的當(dāng)

41、前值保持不變。 當(dāng)復(fù)位輸入X010接通（ON）,執(zhí)行RST指令，計數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點也復(fù)位。 應(yīng)注意的是，計數(shù)器C100-C199，即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點的動作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。 7. 數(shù)據(jù)寄存器（D） 數(shù)據(jù)寄存器是計算機(jī)必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16bit（最高位為正、負(fù)符號位），也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲30bit數(shù)據(jù)（最高位為正、負(fù)符號位）。 （1） 通用寄存器D 通道分配D0-D199，共200點。 只要不寫入其它數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會變化，但是，由由RUN-STOP時，全部數(shù)據(jù)均清零。（若特

42、殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動，則數(shù)據(jù)不被清零）. (2)停電保持用寄存器 通道分配D200-D511，共312點，或D200-D999，共800點（由機(jī)器的具體型號定）。 基本上同通用數(shù)據(jù)寄存器。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會丟失，不論電源接通與否，PLC運(yùn)行與否，其內(nèi)容也不會變化。然而在兩臺PLC作點對的通信時，D490-D509被用作通信操作。 （2） 特殊功能寄存器 通道分配D8000-8255(共256點)。它用作監(jiān)控可編程控制器的運(yùn)行狀態(tài)，如電池電壓、掃描時間、正在動作的狀態(tài)的編號等，其在電源接通時被清零，隨后被系統(tǒng)程序?qū)懭氤跏贾怠? 第3章 應(yīng)用PLC實

43、現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計 3.1選題依據(jù) 可編程邏輯控制器（PLC）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制設(shè)備。它集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為一體，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備。目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種自動化控制設(shè)備提供非常可靠的控制應(yīng)用。主要原因在它能為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。由與控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長期連續(xù)性，使PLC在設(shè)計上有自己明顯的特點：可靠性高，適用性廣，具有通信功能，編程方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已成為

44、一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。 本文主要在原有混液裝置系統(tǒng)上的改進(jìn)，結(jié)合皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)，構(gòu)造出新的控制系統(tǒng)，即自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動與控制系統(tǒng)，采用三菱公司FX2N系列PLC來實現(xiàn)自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的控制，該系統(tǒng)能夠提供均勻、無雜色、無結(jié)塊、品質(zhì)均一的干混料，同時可運(yùn)送散裝物料，現(xiàn)場安裝和維修都很方便，檢查時也一目了然，且能夠適應(yīng)高溫度、高粉塵、有沖擊和連續(xù)振動的工作條件，不受惡劣環(huán)境的影響。該系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用空間，被廣泛應(yīng)用在煤炭、電廠、鋼鐵企業(yè)、水泥、糧食、煙草、食品及輕工業(yè)的生產(chǎn)線。 3.2 方案研究與選擇 本次設(shè)計

45、主要是圍繞液體混料裝置即皮帶運(yùn)輸機(jī)方面的研究，綜合運(yùn)用其控制功能。 1. 皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng) 在建材、化工、食品、機(jī)械、煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送原料或物品。 圖3-1為某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖。原料從料斗經(jīng)過PD-1、PD-2兩臺皮帶運(yùn)輸機(jī)送出。從料斗向PD-2提供由電磁閥YV控制，PD-1和PD-2分別由電動機(jī)M1和M2驅(qū)動。該系統(tǒng)主要考慮的時傳送帶的啟動和停止。在啟動時，對其進(jìn)行一些要求：為了避免在前段皮帶上造成物料堆積，要求逆物料方向按一定的流動方向按一定的時間間隔順序啟動。同樣，在停止時，為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順序物料流動方向按一定時間間隔順序停止。

46、 圖3-1 原料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制示意圖 2. 物料混合主軸控制系統(tǒng) 圖3-2為水泥、糧食、煙草、食品等輕工業(yè)生產(chǎn)線的混料裝置，閥A、B、C為電磁閥，用于控制管路。線圈通電時，打開管路：線圈斷電后，關(guān)閉管路。高、中、低三個料位傳感器被淹沒時為ON。 系統(tǒng)初始狀態(tài)為電動機(jī)停止，所有閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，高、中、低三個傳感器處于OFF狀態(tài)。 控制要求為按下啟動按鈕，打開A閥，物料A流入：當(dāng)中傳感器被淹沒為ON時，A閥關(guān)閉，B閥打開，B物料流入容器：當(dāng)高位傳感器被淹沒為ON時，B閥關(guān)閉，攪拌電機(jī)開始運(yùn)行，開始攪動物料，

47、8s后停止攪拌，打開C 圖3-2物料混合裝置系統(tǒng)示意圖 閥放出均勻的混合物料：當(dāng)料下降到低位傳感器（傳感器ON變?yōu)镺FF）時，開始計時，3s后關(guān)閉C閥（以確保容器放空）系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行完一個完整得的周期。此時，系統(tǒng)應(yīng)檢驗在剛過的運(yùn)行周期里是否發(fā)出了停止信號，如果已發(fā)出，則系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)等待下一次啟動信號，否則系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。也就是說，按下此類系統(tǒng)的停止要求不應(yīng)馬上停止。而應(yīng)該等回到初始狀態(tài)運(yùn)行完這個周期而停止。這生產(chǎn)工藝所必須要求的。 3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制要求 根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)控制及混液裝置系統(tǒng)的工控原理，從中提取一部分元件，綜合運(yùn)用，構(gòu)造出新的

48、PLC控制系統(tǒng)，即自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)。 1. 系統(tǒng)的基本組成 (1) 自動配料系統(tǒng) 由一個混料容器，三個料位傳感器，進(jìn)料閥A，進(jìn)料閥B及放料閥C，一臺攪拌電機(jī)組成。 （2）皮帶傳動系統(tǒng) 包括3條個傳送帶PD-1、PD-2、PD-3，傳送帶均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，共使用了3臺步進(jìn)電機(jī)。 （3） 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)的全部控制功能由一臺三菱FX2N-16MR型可編程控制器實現(xiàn)，用于控制進(jìn)料、攪拌、放料、皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)、停止等工作過程。 2 .系統(tǒng)的工作原理 圖3-3為自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計原理圖，SL1、SL2、SL3、分別為高、中、低料位傳感器，料位淹沒時接通，物料A、B有進(jìn)料

49、電磁閥Y4、Y5控制、混料由出料電磁閥Y6控制，M0為攪拌電機(jī)，三條PD-1、PD-2、PD-3分別由接觸器M1、M2、M3控制。 控制要求如下： （1）初始狀態(tài) 自動配料混合裝置處于OFF狀態(tài)，攪拌電機(jī)停止，所以閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，上、中、下三個液位傳感器處于OFF狀態(tài)：皮帶運(yùn)輸機(jī)由電動機(jī)控制，現(xiàn)處于停止?fàn)顟B(tài)。 （2）啟動狀態(tài) 圖3-3自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 按下啟動按鈕SB1，裝置開始按以下規(guī)律運(yùn)行： a.物料A電磁閥打開，物料A流入容器。當(dāng)料位到達(dá)中料位SL2時，SL2接通，關(guān)閉物料A電磁閥，打

50、開物料B電磁閥，物料B開始流入容器。 b.當(dāng)容器料位達(dá)到高料位傳感器SL1時，SL1接通，關(guān)閉物料B電磁閥，攪拌電機(jī)M0啟動，開始攪勻物料。 C．?dāng)嚢桦姍C(jī)工作8s后停止攪動，在開啟放料電磁閥C之前，為了避免在前段傳送帶上造成物料堆積，依次間隔2s啟動傳送帶電動機(jī)M3、M2、M1，分別帶動傳送帶PD-3、PD-2、PD-1運(yùn)轉(zhuǎn)。 d.當(dāng)皮帶PD-1運(yùn)轉(zhuǎn)起來2s后，放料電磁閥C打開，開始放出混合物料。 e.當(dāng)容器料位下降到低料位傳感器SL3時，由SL3由接通變?yōu)榇蜷_，開始計時時，3s后關(guān)閉放料電磁閥C。 f.在關(guān)閉放料電磁閥C的同時，為了使傳送帶上不殘留物料，依次間隔

51、2s停止傳動M1、M2、M3電動機(jī)，傳送帶PD-1、PD-2、PD-3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)開始執(zhí)行下一個循環(huán)周期。 （3）停止操作 按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合，放料，輸送操作處理完畢后，才停止運(yùn)行（停在初始狀態(tài)上）。 第4章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 4.1 PLC機(jī)型的選擇及外部接線圖 圖4-1 自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC外部接線圖 根據(jù)對自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制要求的分析，可以確定輸入信號由啟動、停止按鈕SB1、SB2，物料傳感器SL1、SL2、SL3共計5點輸入：輸出信號

52、為攪拌電機(jī)接觸器M0、傳感器M1、傳送帶接觸器M2、傳送帶寄存器M3，進(jìn)料電磁閥A、進(jìn)料電磁閥B、放料電磁閥C，共計7點。 綜合上述分析系統(tǒng)要求，考慮到系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型和技術(shù)指標(biāo)，可選用三菱公司的FX2N系列PLC，機(jī)型為FX2N-16MR。 該機(jī)基本單元有8個開關(guān)量輸入點，8個開關(guān)量輸出點，能夠滿足系統(tǒng)控制要求。 據(jù)此可作出自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出分配，如外部接線圖4-1所示。 4.2 I/O設(shè)備及I/O編號的分配 如表4-1所示為控制系統(tǒng)的I.O分配表。 4.3 順序功能圖的設(shè)計 由題目給出的控制要求，可以把順序功能圖分

53、為12步，連同初始步共13步。每一步驅(qū)動相關(guān)的負(fù)載，設(shè)計思路同STL順序功能圖一樣，圖4-2給出了用M代表步的順序功能圖。需要注意的是M7步的轉(zhuǎn)換條件是料位露出下傳感器，也就是X4由ON變?yōu)镺FF，所以轉(zhuǎn)換條件應(yīng)該是X4，下面是與順序功能圖對應(yīng)的梯形圖4-3. 圖中X0為啟動信號，X1為停止信號，如果啟保停輔助繼電器M20為ON，M0為ON后能馬上狀態(tài)轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)繼續(xù)工作：如果M20為OFF，M0為ON后不能轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)停在初始步。編寫梯形圖時，必須把所有夠使M為ON的條件全部考慮到，比如M0電路，M20為活動步情況下，T8為ON將會使M0為ON，所以將M12、T8的常開觸點串聯(lián)作為M0的

54、啟動電路?？删幊炭刂破鏖_始運(yùn)行時應(yīng)將M0置ON，否則系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，故將M20的常開觸點與上述的電路并聯(lián)，并聯(lián)后還應(yīng)并聯(lián)上M0的自保觸點。M0后續(xù)步M1為ON應(yīng)將M0線圈斷開，所以后續(xù)步M1的常閉觸點與M0德 線圈串聯(lián)。對于傳送帶的啟動，為了避免在前段運(yùn)輸皮帶上造成無聊堆積，要求逆物料流動方向按一定時間間隔順序啟動PD-3、PD-2、PD-1，停止時，為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動方向按一定時間間隔順序啟動PS-1、PD-2、PD-3，M7、M8兩步都驅(qū)動負(fù)載Y6，為了避免雙線圈輸出，用M7、M8的常開觸點并聯(lián)集中驅(qū)動Y2。具體的程序分析過程見4.4節(jié)。 以M為編程軟件的順

55、序功能圖和S為編程軟件的順序功能圖一樣，一般情況下，每一步為ON時都要驅(qū)動一定得負(fù)載，條件不滿足活動不轉(zhuǎn)移。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)同時為ON一個周期，對于那些不能同時接通的外部負(fù)載（如正反接觸器），為了保證安全，必須在外部設(shè)置硬件互鎖。 圖4-2自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的順序功能圖 4.4 梯形圖的設(shè)計及過程分析 該控制系統(tǒng)的梯形圖程序如圖4-3所示 1. 采用基本邏輯指令編程 根據(jù)控制要求編寫的梯形圖如圖所示，下面分析其工作過程： （1

56、）初始狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時，自動配料裝置處于OFF狀態(tài)，攪拌電機(jī)停止，所以閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，上、中、下三個料位傳感器處于OFF狀態(tài)：皮帶運(yùn)輸機(jī)由電動機(jī)控制，處于停止?fàn)顟B(tài)： （2）啟動操作 按下啟動按鈕X0，M20接通并自保，同時使并聯(lián)在第2行及串聯(lián)在第3行的M20動合觸點閉合，此時M0接通并自保，第3行串聯(lián)的動合觸點（為開啟進(jìn)料電磁閥A準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第12行的M0動斷觸點斷開(切斷執(zhí)行皮帶停止轉(zhuǎn)動系統(tǒng))，同時M1接通并自保，使串聯(lián)在第4行的M1動合觸點閉合（為開啟進(jìn)料電磁閥B作準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第2行的M1動斷帶觸點斷開（切斷初始步系統(tǒng)），同時使Y4接通，物料A電磁閥打開

57、，物料流入容器。 a. 料位上升到中料位 當(dāng)料位上升到中料位時，X3動作，M2接通并自保，使串聯(lián)在第5行的M2動合觸點閉合（為攪拌啟動作準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第3行的M2動斷觸點斷開（切斷進(jìn)料A系統(tǒng)），同時Y5接通，進(jìn)料電磁閥B開啟，物料B流入容器。 b.料位上升到高料位 當(dāng)料位上升到高料位時，X2動作，M3接通并自保，使串聯(lián)在第6行M3動合觸點閉合（為皮帶3啟動作準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第4行的M3動斷觸點斷開（切斷進(jìn)料B系統(tǒng)），同時Y0接通，攪拌電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，T0接通開始計時。 c.依次間隔啟動傳送帶M3、M2、M1電動機(jī) 當(dāng)定時器T0

58、計時8s過后，串聯(lián)在第6行定時器T0的動合觸點閉合，M4接通并自保，使串聯(lián)在第7行的M4動合觸點閉合(為皮帶2啟動作準(zhǔn)備)及串聯(lián)在第5行的M4動斷觸點斷開(切斷攪拌物料系統(tǒng))，同時Y3接通，皮帶PD-3開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時器T1接通開始計時，2s過后，串聯(lián)在第7行的定時器T1的動合觸點閉合，M5接通并自保，使串聯(lián)在第8行的M5動合觸點閉合（為皮帶PD-1啟動作準(zhǔn)備），同時Y2接通，皮帶PD-2開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時器T2接通開始計時，2s過后，串聯(lián)在第8行的定時器T2的動合觸點閉合，M6接通并自保，使串聯(lián)在第9行M6的動合觸點閉合（為開啟放料閥作準(zhǔn)備），同時Y1接通，皮帶PD-1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時器T3接通開始

59、計時。 d.放料電磁閥開啟 當(dāng)定時器T3計時2s過后，串聯(lián)在第9行的定時器T3動合觸點閉合，M7接通并自保，使串聯(lián)在第10行的M7動合觸點閉合（為清空容器作準(zhǔn)備），同時Y6接通開始放料。 e.料位下降到低料位 當(dāng)料位下降到低料位時，，X4動作，M8接通并自保，使串聯(lián)在第9行M8懂?dāng)嘤|點斷開（暫時切斷放料系統(tǒng)）及第12行的M8動合觸點閉合（為關(guān)閉放料電磁閥作準(zhǔn)備），同時Y6接通繼續(xù)放料，定時器T4接通開始計時。 f.關(guān)閉放料電磁閥 當(dāng)定時器T4計時3s過后，T4動合觸點閉合，M9接通并自保，使串聯(lián)在第10行的M9動斷觸點閉斷開（切斷放料系統(tǒng)），同時定時器T5開始計時

60、。 g.依次間隔停止三條傳送帶M1、M2、M3電機(jī) 當(dāng)定時器T5計時2s過后，串聯(lián)在第13行的定時器T5動合觸點閉合，M10雞接通，使串聯(lián)在第8行的M10動斷觸點斷開，M6、Y1。T3斷電，所有的觸點復(fù)位，皮帶PD-1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時定時器T6接通開始計時，2s過后，串聯(lián)在第14行的M11接通，使串聯(lián)在第7行的M11動斷觸點斷開，M5、Y2、T2斷電，所有的觸點復(fù)位，皮帶PD-2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時定時器T7開始計時，2s過后，串聯(lián)在第7行的M11接通，使串聯(lián)在第7行的M11動斷觸點斷開，M5、Y2、T2斷電，所有的觸點復(fù)位，皮帶PD-2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時定時器T7開始計時，2s過后，串聯(lián)在第15行的M12接通，使串聯(lián)在第6行的M12動斷觸點斷開，M4、Y3、T1斷電，所有的觸點復(fù)位，皮帶PD-3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時串聯(lián)在第2行M12動合觸點閉合（為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備）及定時器T8接通開始計時，2s過后，串聯(lián)在第2行的定時器T8動合觸點閉合，準(zhǔn)備執(zhí)行下一次循環(huán)周期。 25 / 25文檔可自由編輯打印