1、0目录第 1 章 皮带运输机的概述 .11.1 用途 .11.2 基本结构 .11.3 拖动方式的选择与工作过程 .11.4 设计要求与设计让任务 .11.4.1 设计要求 .11.4.2 计让任务 .2第 2 章 设计方案论述 .32.1 电 磁 继 电 器 .32.2 单 片 机 .32.3 可 编 程 逻 辑 控 制 器 .32.4 总结 .5第 3 章 控制系统硬件设计 .63.1 电动机的主电路原理图 .63.2 电气元件 .73.3 PLC 的 I/O 接线电路图 .8第 4 章 控制系统软件设计 .94.1 控制要求 .94.2 主程序 .94.3 公用子程序 .124.4 手动
2、子程序 .124.4 自动子程序 .134.5 M1 的故障处理子程序 .164.6 M2 的故障处理子程序 .184.7 M3 的故障处理子程序 .204.8 M4 的故障处理子程序 .21第 5 章 控制系统调试 .225.1 手动调试 .225.2 自动调试 .225.3 故障子程序的调试 .22附录 .24指令表 .341第 1 章 皮带运输机的概述1.1 用途皮带运输机主要用在煤炭、冶金、有色金属和水泥等矿山中。带式的皮带运输机主要用来运送块状、粒状和散状等物料和成件的货物，广泛的应用于工业生产中。1.2 基本结构基本结构如图 12 所示1.3 拖动方式的选择与工作过程如图 12 所
3、示，皮带运输机采用带式传输方式，在启动时，M4 先启动，再过 5 秒，带动 M3 启动，一次类推，直到 M1 启动，整台机器能正常运行。1.4 设计要求与设计让任务1.4.1 设计要求皮带运输机由 4 台皮带机组成，4 台皮带机分别用 4 台电动机(M1M4)拖动，如图 141 所示，控制要求如下：图 1411 皮带运输机系统示意图(1)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： 1234555 MMSSS 2(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它皮带机： 4321555 MMSSS (3)当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带
4、机立即停止，而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如当 M2 故障时，M1、M2应立即停，经过 5S 延时后，M3 停，再过 5S 后 M4 停。1.4.2 计让任务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。3第 2 章 设计方案论述2.1 电 磁 继 电 器一 般 由 铁 芯 、 线 圈 、 衔 铁 、 触 点 簧 片 等 组 成 的 。 只 要 在 线 圈 两 端加 上 一 定 的 电 压 ， 线 圈 中 就 会 流 过 一 定 的 电 流 ， 从 而 产 生 电
5、 磁 效 应 ，衔 铁 就 会 在 电 磁 力 吸 引 的 作 用 下 克 服 返 回 弹 簧 的 拉 力 吸 向 铁 芯 ， 从 而带 动 衔 铁 的 动 触 点 与 静 触 点 （ 常 开 触 点 ） 吸 合 。 当 线 圈 断 电 后 ， 电 磁的 吸 力 也 随 之 消 失 ， 衔 铁 就 会 在 弹 簧 的 反 作 用 力 返 回 原 来 的 位 置 ， 使动 触 点 与 原 来 的 静 触 点 （ 常 闭 触 点 ） 释 放 。 这 样 吸 合 、 释 放 ， 从 而 达到 了 在 电 路 中 的 导 通 、 切 断 的 目 的 。 对 于 继 电 器 的 “常 开 、 常 闭 ”
6、触 点 ， 可 以 这 样 来 区 分 ： 继 电 器 线 圈 未 通 电 时 处 于 断 开 状 态 的 静 触 点 ，称 为 “常 开 触 点 ”； 处 于 接 通 状 态 的 静 触 点 称 为 “常 闭 触 点 ”。 继 电器 一 般 有 两 股 电 路 ， 为 低 压 控 制 电 路 和 高 压 工 作 电 路 。2.2 单 片 机单 片 微 型 计 算 机 简 称 单 片 机 ， 是 典 型 的 嵌 入 式 微 控 制 器（ Microcontroller Unit） ， 常 用 英 文 字 母 的 缩 写 MCU 表 示 单 片 机 ，它 最 早 是 被 用 在 工 业 控 制
7、领 域 。 单 片 机 由 芯 片 内 仅 有 CPU 的 专 用 处理 器 发 展 而 来 。 最 早 的 设 计 理 念 是 通 过 将 大 量 外 围 设 备 和 CPU 集 成在 一 个 芯 片 中 ， 使 计 算 机 系 统 更 小 ， 更 容 易 集 成 进 复 杂 的 而 对 体 积 要求 严 格 的 控 制 设 备 当 中 。 INTEL 的 Z80 是 最 早 按 照 这 种 思 想 设 计 出 的处 理 器 ， 从 此 以 后 ， 单 片 机 和 专 用 处 理 器 的 发 展 便 分 道 扬 镳 。2.3 可 编 程 逻 辑 控 制 器可 以 说 ， 二 十 世 纪 跨
8、越 了 三 个 “电 ”的 时 代 ， 即 电 气 时 代 、 电子 时 代 和 现 已 进 入 的 电 脑 时 代 。 不 过 ， 这 种 电 脑 ， 通 常 是 指 个 人 计算 机 ， 简 称 PC 机 。 它 由 主 机 、 键 盘 、 显 示 器 等 组 成 。 还 有 一 类 计 算4机 ， 大 多 数 人 却 不 怎 么 熟 悉 。 这 种 计 算 机 就 是 把 智 能 赋 予 各 种 机 械 的单 片 机 （ 亦 称 微 控 制 器 ） 。 顾 名 思 义 ， 这 种 计 算 机 的 最 小 系 统 只 用 了一 片 集 成 电 路 ， 即 可 进 行 简 单 运 算 和 控
9、 制 。 因 为 它 体 积 小 ， 通 常 都 藏在 被 控 机 械 的 “肚 子 ”里 。 它 在 整 个 装 置 中 ， 起 着 有 如 人 类 头 脑 的 作用 ， 它 出 了 毛 病 ， 整 个 装 置 就 瘫 痪 了 。 现 在 ， 这 种 单 片 机 的 使 用 领 域已 十 分 广 泛 ， 如 智 能 仪 表 、 实 时 工 控 、 通 讯 设 备 、 导 航 系 统 、 家 用 电器 等 。 各 种 产 品 一 旦 用 上 了 单 片 机 ， 就 能 起 到 使 产 品 升 级 换 代 的 功 效 ，常 在 产 品 名 称 前 冠 以 形 容 词 “智 能 型 ”， 如 智
10、能 型 洗 衣 机 等 。 现在 有 些 工 厂 的 技 术 人 员 或 其 它 业 余 电 子 开 发 者 搞 出 来 的 某 些 产 品 ， 不是 电路 太 复 杂 ， 就 是 功 能 太 简 单 且 极 易 被 仿 制 。 究 其 原 因 ， 可 能 就 卡 在 产品 未 使 用 单 片 机 或 其 它 可 编 程 逻 辑 器 件 上 。PLC（Power Line Communication），是电力网络路由器，简称电力猫（ZINWELL 兆赫电力猫）。是利用传输电流的电力线作为通信载体，将一个电表回路下的任何一个电源插座转换为网络接口，即插即用，无须另外布线，就可以和以太网互联，并接
11、入 Internet 网。PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。1）采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均5采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用
12、户的需要自行组合。2）编程简单易学PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。3）安装简单，维修方便PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。4）PLC 的功能1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制 4、步进(顺序)控制 5、PID控制 6、数据控制：
13、PLC 具有数据处理能力。7、通信和联网 8、其它：PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，数字、模拟量转换模块、高速计数模块等2.4 总结PLC 的功能强大而且控制操作简单，我决定选择 PLC 控制方法。6第 3 章 控制系统硬件设计3.1 电动机的主电路原理图73.2 电气元件制作皮带传送机需要热继电器、点动开关、单刀开关、电压表、电流表、三相异步电机、常闭开关、导线、继电器、熔断器、S7-8200CPU221 芯片。详情如 32 下表所示表 32 电气元件详情电气元件名称 数量（个）热继电器 4点动开关 5单刀开关 2电压表 1电流表 1三相异步电机 4常闭开关 2继电器 4熔断器 1PLC 芯片 1导线 若干3.3 PLC 的 I/O 接线电路图9第 4 章 控制系统软件设计
