PLC皮带运输机课程设计.docx

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1、湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称电气掌握与 PLC课题名称 皮带运输机电气掌握系统设计专业班级姓名学号指导教师2023 年 3 月 7 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气掌握与 PLC课题名称 皮带运输机电气掌握系统设计专业班级姓名学号指导教师审批设计内容与要求任务书下达日期 2023 年 2 月 24 日课程设计完成日期 2023 年 3 月 7 日一. 课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学打算中不行缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培育学生综合运用本课程所学学问和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设

2、计思想，把握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程学问和工程技能的综合训练，获得应用本课程的学问和技术去解决工程实际问题的力量。二. 课程设计的内容1. 依据掌握对象的用途、根本构造、运动形式、工艺过程、工作环境和掌握要求，确定掌握方案。2. 绘制皮带运输机电气掌握系统的 PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。3. 选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 上机调试程序。5.编写设计说明书。三. 课程设计的要求1. 所选掌握方案应合理，所设计的掌握系统应能够满足掌握对象的工艺要求，并且技术先进，安全牢靠，操作便利。2. 所绘制的设计图纸符合国家标准局公布的 GB4728

3、84电气图用图形符号、GB698887电气制图和 GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。3. 所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理清楚，重点突出，篇幅不少于 7000 字。主要设计条件每人一个 PLC 试验箱和一台编程电脑。设计说明书装订挨次1. 课程设计说明书封面。2. 课程设计任务书。3. 说明书名目。4. 正文按设计内容逐项书写。5. 参考文献。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：课题内容介绍。2. 第一周星期一下午：认真阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，预备设计工具。3. 第一周星期二其次周星期一：确

4、定掌握方案。绘制皮带运输机电气掌握系统的电气原理图、PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 其次周星期一：上机调试程序。5. 其次周星期二星期五：编写设计说明书,辩论。参考文献1廖常初.可编程序掌握器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社2万太福.可编程序掌握器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3 刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4 谢桂林.电力拖动与掌握. 北京：中国矿业大学出版社5 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社附录：课题简介及掌握要求（1） 课题简介皮带运输机由 4 台皮带机组成，

5、4 台皮带机分别用 4 台电动机(M1M4)拖动， 如图 1 所示。M1M2M3M4图 1皮带运输机系统示意图（2） 掌握要求 启动时先起动最末一台皮带机，经过 5S 延时，再依次起动其它皮带机：M 4 5S M 3 5S M 2 5S M1 停顿时应先停顿第一台皮带机 (M1)，待料运送完毕后再依次停顿其它皮带机：M1 5S M 2 5S M 3 5S M 4 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机马上停顿，而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停顿。例如当 M2 故障时，M1、M2 应马上停， 经过 5S 延时后，M3 停，再过 5S 后 M4 停。 要求皮带运输机掌握系统具有手动和

6、自动两种工作方式。前 言PLC 是一种可编程规律掌握器,掌握功能强、牢靠性高、使用敏捷便利、易于扩展、通用性强等一系列优点，它不仅可以取代继电器掌握系统，还可以进展简单的生产过程掌握和应用于工厂自动化网络，作为自动化专业的一名大学生， 把握好 PLC 这一门应用技术是一个必不行少的要求。上学期我们学完了 PLC 原理及工程应用一书，学校为了让我们可以稳固学问，加深对于这门技术的了解,从而更加稳固的把握好这一门技术。同时可以提高自己的实践动手力量， 以后能够更好更快的适应于社会。因此替我们安排了这次的课程设计。以下是我的习作，制作一个皮带运输机 PLC 电气掌握系统。本课题设计一共分为五章，第一

7、章是被控对象的概述以及设计任务与要求；其次章为掌握方案确实定；第三章为皮带运输机电气掌握系统硬件设计；第四章是掌握系统的软件设计；第五章为掌握程序调试。目 录第 1 章 概述 错误!未定义书签。被控对象的概述错误!未定义书签。设计任务与要求 错误!未定义书签。第 2 章 掌握方案确定 错误!未定义书签。继电器掌握方案 错误!未定义书签。单片机掌握方案 错误!未定义书签。PLC 掌握方案 错误!未定义书签。第 3 章 皮带运输机电气掌握系统硬件设计 错误!未定义书签。PLC 输入、输出原件的选择错误!未定义书签。PLC 型号的选择错误!未定义书签。PLC I/O 接线图的绘制 错误!未定义书签。

8、第 4 章 掌握系统的软设计 错误!未定义书签。PLC 掌握程序的组成错误!未定义书签。主程序的设计 错误!未定义书签。手动子程序设计 错误!未定义书签。自动子程序设计 错误!未定义书签。手动子程序设计 错误!未定义书签。故障处理子程序 错误!未定义书签。M1 故障处理子程序 错误!未定义书签。M2 故障处理子程序 错误!未定义书签。M3 故障处理子程序 错误!未定义书签。M4 故障处理子程序 错误!未定义书签。第 5 章 掌握程序的调试 错误!未定义书签。自动子程序的调试 错误!未定义书签。手动子程序的调试 错误!未定义书签。故障子程序的调试 错误!未定义书签。完毕语 错误!未定义书签。参考

9、文献 错误!未定义书签。电气信息学院课程设计评分表 错误!未定义书签。第 1 章 概述被控对象的概述皮带传送机是一种连续运输机械，也是一种通用机械。适用于倾斜输送，垂直输送等形式。工作过程中噪音小，构造简洁。它可以快速的传送生产过程中的产品和配件等，能够使产量和生产效率大为提高。并且运输力量大，工作阻力小，耗电量低。被广泛应用于钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。既可以运送散状物料，也可以运送成件物料。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。在大型港口和大型冶金企业，煤炭企业应用广泛。皮带传送机中，输送带是是最昂贵，耐久性最差的部件。在输送机运转

10、过程中， 输送带受到各种不同性质和大小的负荷作用，处在及简单的应力状态下。输送 带最典型的磨损形式有：工作层面与边缘磨损，受大块矿岩作用引起击穿撕裂 和剥离等等。计算计算说明，输送带的费用占输送机全部设备费用的一半。因 此，依据依据输送机的使用条件，选择适宜的传送带，并在运行中加强维护和 治理，延长其使用寿命，对提高输送机效率，降低输送机本钱就有很重要的意 义。设计任务与要求1. 设计和绘制电气掌握原理图或 PC I/O 接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。2. 选择电气元件，编制电气元件明细表。3. 上机调试程序4. 编写设计说明书第 2 章 掌握方案确定继电器掌握方案继电器是一种电

11、子掌握器件，由电磁线圈、铁心、触电和复位弹簧组成。它具有掌握系统和被掌握系统，通常用于自动掌握电路中。电流小，没有灭弧装置， 可在电量或非电量的作用下动作。继电器系统具有以下几个特点：（1） 规律掌握承受硬件接线，接线多且简单，体积大，功耗大，系统构成后，想在转变或增加功能较为困难。（2） 掌握速度继电器掌握系统依靠机械触电的动作实现，工作频率低，且机械触点还会消灭抖动问题。（3） 挨次掌握利用时间继电器的邂逅动作来完成时间上的挨次掌握，内部的机械构造易受环境温度的影响，使定时的精度不高。（4） 敏捷性及可扩展性差（5） 不具备计数功能（6） 牢靠性和可维护性继电器掌握使用大量的机械触电，触电

12、在开闭时产生电弧，造成损伤并且伴有机械磨损，使用寿命短，运行牢靠性差，不易维护。单片机掌握方案单片机掌握具有体积小、功耗低、性能牢靠、价格低廉、使用便利敏捷、易于产品化等优点。但微机掌握系统全部的电路都集中在一块电路板上，实现的功能和输入输出的点数受到限制，且系统的散热性和维护性受到考验，一局部损坏就只能全换，不划算；开发周期长，修改比较麻烦。PLC 掌握方案PLC 种类繁多，应用广泛，目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、消遣等各行各业。主要由中心处理器、存储器、输入输出单元、电源、编程器和其它外围设备组成。其有以下特点：（1）

13、 编程简洁，使用便利，易被一般的工程技术人员所理解和把握，程序可现场修改。（2） 修理工作量少，维护便利（3） 牢靠性高于继电器系统（4） 系统的设计、安装、调试量少（5） 功能强，性能价格比高（6） 体积小，能耗小（7） 硬件配置齐全，通用性强，有用性强第 3 章 皮带运输机电气掌握系统硬件设计PLC 输入、输出原件的选择皮带运输机 PLC 电气掌握系统输入/输出原件的选则如表 3-1 所示表 3-1皮带运输机 PLC 电气掌握系统输入输出原件的选型PLC 型号的选择依据点数来选择 PLC 的型号，点数太少则不合要求，点数太多则铺张，本试验选择的 PLC 型号为 CPU 224XP AC/D

14、C/RelayPLC I/O 接线图的绘制皮带运输机电气掌握系统 PLC I/O 接线如图 3-3 所示。序号代号名称数量1SA开关12SB1掌握按钮13SB2掌握按钮14SB3掌握按钮15SB4掌握按钮16FR1FR4热继电器47KM1KM4接触器48M1M4三相沟通电动机4通信端口0通信端口11 MS A0. 0S B 10. 11 LS B 20. 20. 0KM 1S B 3S B 40. 30. 4CN 0. 1KM 2F R 1F R 20. 50. 6C P U 2 2 4X PKM 30. 2/ A C/ D C R/ e l a y0.3KM 4模块2 LF R 30. 70

15、. 42 M0. 5F R 41. 01. 11. 21. 31. 41. 50. 63 L0. 71. 01. 1P EMD C24 VL+总线接口N L1A CF RQ S 2NAC 22 0 V图 3-3S7-200PLC I/O 接线图第 4 章 掌握系统的软设计PLC 掌握程序的组成皮带输送机电气掌握系统主要由一下四个局部组成：（1） 主程序（2） 手动子程序（3） 自动子程序（4） 公用子程序（5） 故障处理子程序主程序的设计主程序设计的梯形图设计如图 42所示，不管用表示的哪一个电动机消灭故障， 都用记录下来并且保持，分别来记录并且保持 M1M4的电动机故障。用的常开触点来掌握自

16、动挡，的常闭触点掌握手动挡。图 4-2 主程序梯形图手动子程序设计当执行手动挡时，SB1-SB4 分别掌握四个电动机的运转，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 的挨次开头启动，并保持运转。按下 SB2 键，电动机从 M1 到M4 间隔 5S 的挨次一次停顿。图是自动子程序的挨次功能图，为其梯形图供给依据。S M 0. 3 + I 0 . 0V 0.0I 0.1V 0.1S Q 0.3T 3 7T 3 7V 0.2S Q 0. 2T 3 85 sT 3 8V 0.3S

17、Q 0. 3T 3 95sT 3 9V 0.4Q 0.3I 0.2V 0.5T 4 05 sT 4 0V 0.6R Q 0.1T 4 15 sT 41V 0.7R Q 0.2T 4 25T 42V 1.0R Q 0.3Q 0. 35 ss图 4-4 皮带运输机自动子程序挨次功能图图 4-4 自动子程序梯形图公用子程序设计进入公用子程序后，置位，到复位，到复位，到复位，、复位， T37 到 T48复位。图 4-5 公用子程序梯形图故障处理子程序在皮带运输机自动运动过程中，四台电动机任意一台消灭故障，就自动进入故障处理程序。故障处理子程序分为四局部。M1 故障处理子程序S M 6. 1V2.0RQ

18、 0. 0S Q 0. 1, 3T 4 3T 4 3V 2. 1RQ 0. 1T 4 45sT 4 4V 2. 2RQ 0. 2T 4 55sT 4 5V 2. 3RQ 0. 3Q 0. 3进入 M1 故障处理子程序之后，首先复位，电动机M1 停顿，并且复位。是电动机 M2-M4 保持运转。5S 后复位，电动机 M2 停顿，以此类推，直至电动机 M4 停顿，程序退出运行。5s图 4-6-1 M1故障处理子程序挨次流程图图 4-6-1 M1 故障处理子程序梯形图M2 故障处理子程序进入 M2 故障处理子程序的时候，、复位，电动机M1、M2 停顿转动，、置位， 电动机 M3、M4 保持运转。5S

19、后复位，M3 停顿运转。再过 5S 妙，复位，电动机 M4 也停顿。M4 停顿后退出程序。S M 6. 2V 3. 0R Q 0. 0, 2S Q 0. 2, 2T 46T 4 6V 3. 1R Q 0. 2T 4 75 sT 4 7V 3. 2R Q 0. 3Q 0.35 s图 4-6-2 M2 故障处理子程序挨次流程图图 4-6-2 M2 故障处理子程序梯形图M3 故障处理子程序进入 M3 故障处理子程序后，复位，是电动机M1-M3 停顿转动，并且置位使电动机连续运转。5S 后复位，电动机 M4 停顿。M4 停顿后，程序退出运行。S M 6. 3V 4. 0R Q 0. 0, 3S Q 0

20、. 3T 4 8T 4 8V 4. 1R Q 0. 3Q 0.35 s图 4-6-3 M3 故障处理子程序挨次流程图图 4-6-3 M3 故障处理子程序梯形图M4 故障处理子程序进入 M4 故障处理子程序时，都复位，电动机M1-M4 也都停顿运转。然后程序在退出运行S M 6. 3V 5. 0S Q 0 . 0 , 4Q 0. 3图 4-6-4 M4 故障处理子程序挨次流程图图 4-6-4 M4 故障处理子程序梯形图第 5 章 掌握程序的调试自动子程序的调试将皮带运输机电气掌握系统梯形图程序在 STEP7 软件中编译完成，编译无错误后下载程序至 PLC，设计 PLC 为 RUN 状态并翻开程序

21、状态监控。将 SA 开关闭合，选择工作方式为自动方式。按下SB1 启动按钮，间隔5S 依次闭合。皮带运输机启动完成。启动后无故障信号时，按下停顿按钮 SB2，间隔 5S 依次断开，完全断开后，系统状态开头保持不变，皮带运输机完成停顿动作。手动子程序的调试PLC 为 RUN 状态并翻开程序状态监控时，将 SA 开关断开，选择工作方式为手动方式。此时，按下 SB1 按钮，触点闭合，断开 SB1，触点断开。按下 SB2 按钮， 触点闭合，断开 SB2，触点断开。按下SB3 按钮，触点闭合，断开SB3，触点断开。按下 S4 按钮，触点闭合，断开 SB4，触点断开。故障子程序的调试系统工作在自动方式，并

22、且完成启动后，按下模拟 M1 故障信号的开关。使触点闭合，系统进入 M1 故障处理子程序。进入故障处理子程序之后，首先复位， 电动机 M1 停顿，并且复位。是电动机 M2-M4 保持运转。5S 后复位，电动机M2 停顿，以此类推，直至复位，电动机 M4 停顿，M1 故障处理子程序完成。系统工作在自动方式，并且完成启动后，按下模拟 M2 故障信号的开关。使触点闭合，系统进入 M2 故障处理子程序。进入 M2 故障处理子程序之后，、复位， 电动机 M1、M2 停顿转动，、置位，电动机 M3、M4 保持运转。5S 后复位， M3 停顿运转。再过 5S 妙，复位，电动机 M4 也停顿，M2 故障处理子

23、程序完成。系统工作在自动方式，并且完成启动后，按下模拟 M3 故障信号的开关。使触点闭合，系统进入 M3 故障处理子程序。进入 M3 故障处理子程序之后，复位，是电动机 M1-M3 停顿转动，并且置位使电动机连续运转。5S 后复位，电动机M4 停顿， M3 故障处理子程序完成。系统工作在自动方式，并且完成启动后，按下模拟 M4 故障信号的开关。使触点闭合，系统进入 M4 故障处理子程序，都复位，电动机 M1-M4 也都停顿运转， M4 故障处理子程序完成。完毕语通过这两周 PLC 课程设计的实习，使我对 PLC 这门技术有了更深入的了解和把握。同时，也使我对四门子 STEP7 软件的操作更加娴

24、熟。动手力量也肯定程度上得到了加强。本次对皮带运输机 PLC 电气掌握系统的实习，软件以及硬件的调试均已经成功， 并且提前完成，根本上以及到达了设计要求。为以后我们解决实际的工程问题打下了良好的根底。对于这次的实习，真的很感谢赖教师和刘教师的热心指导，一个学问点有时讲到几遍，直到我听懂为止。同时，也感谢我的同学和我们一组的伙伴们给我的帮助。由于我们的共同探讨，才使得这次的实习能够顺当高效的完成。参考文献1廖常初.可编程序掌握器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社2万太福.可编程序掌握器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3 刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4 谢桂林.电力拖动与

25、掌握. 北京：中国矿业大学出版社5 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社电气信息学院课程设计评分表项目设计方案合理性与制造性10%开发板焊接及其调试完成状况*10% 硬件设计或软件编程完成状况20% 硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(20%) 辩论状况(10%)完成任务状况(10%) 独立工作力量(10%) 出勤状况(10%)综 合 评 分评价优良中及格 差指导教师签名： 日期： 注：表中标*号工程是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最终一页。课程设计说明书装订挨次：封面、任务书、目 录、正文、评分表、附件非 16K 大小的图纸及程序清单。