基于PLC的运料传送带的控制系统设计和实现 船舶电气工程技术专业.docx

针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，本文利用三菱FX2N系列P1.C控制皮带输煤机，有手动控制和自动控制两种控制方式，实现了软件与硬件相结合的控制方法，是皮带运输机自动化控制系统改善和提高的一条有效途径，用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，具有较高的应用推广价值。该系统用可编程序控制器(P1.C)作为控制核心，结合电动装置、称重传感技术的自动运输。在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序，出现故障时可及时发出警报信息。此外，研究了MCGS在皮带运输机控制系统中的应用。利用组态软件MCGS设计了皮带运输机控制系统监控界面，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。关键词：三菱P1.C,皮带输送机，自动化AbstractAccordingtothecontrolsystemofsmallandmediumsizedbeltconveyorwithrelaycontrol,resultinginlowproductionefficiency,highproductioncost,theenterprisecompetitionability,thispapermakesuseoftheMITSUBISHIFX2NseriesP1.Ccontrolofbeltconveyer,amanualcontrolandautomaticcontroltwocontrolmode,controlmethodrealizesthecombinationofsoftwareandhardware,isabeltconveyoraneffectivewaytoimprovetheautomationcontrolsystem,transmissionsystemwithfourbeltconveyer,respectivelywithfourmotordrive,hasahigherapplicationvalue.Thesystemusesprogrammablelogiccontroller(P1.C)asthecontrolcore,andcombinespneumatictechnology,sensingtechnologyandpositioncontroltechnologytocontroltheautomatictransportationofproductson-site.Inthesoftwaredesign,theprogramflowchartisgiven,andtheladderdiagramprogramisdesigned.Whenthefailureoccurs,thealarminformationcanbesentoutintime.Inaddition,theapplicationofMCGSinthecontrolsystemofbeltconveyerisstudied.ThemonitoringinterfaceofbeltconveyorcontrolsystemisdesignedbyusingconfigurationsoftwareMCGS,whichprovidesmanypossibilitiesformaintenanceandfaultdiagnosis,andimprovestheworkingefficiencyofthesystem.Keywords:MITSUBISHIP1.C,beltconveyor,automation1总体方案设计11.1 皮带运输机的结构11.2 运输机的工作流程21.2.1 启动21.2.2 停止31.3 系统的设计内容42皮带运输机装置控制系统的硬件设计52.1 可编程控制器(P1.C)的选型52.2 传感器的选择62.3 电机选择62.4 通信接口62.5 触摸屏72.6 中间继电器72.7 热继电器82.8 接触器83皮带运输机软件以及调试设计83.1 运输机软件的流程图框架83.2 电机正反转程序设计93.3 运行和调试113.4 组态MCGS界面运行的设计113.4. IMCGS的简介113.4.2建立MCGS组态画面11结论18致谢错误!未定义书签。参考文献20附录一P1.C接线图21附录二梯形图程序22附录三输入/W出分配表32本论文以矿用皮带机电气控制系统为研究对象，针对现有煤矿的需要，进行基于P1.C的矿用皮带机电气控制系统的设计,使其达到高效率、高节能,高自动化的水平。通过图书馆、网络、煤矿施工企业资料库等途径，获取研究需要的论文、数据、案例、文献、图书等相关资料，通过对资料的查阅、分析和整理，进行有效研究。查阅现存的运输机控制系统的统计数据，分析运输机控制系统的现状以及技术在运输机控制系统控制中的优势。并借鉴国内外在运输机控制系统技术，有依据的证明运输机控制系统。结合皮带机的使用现状进行了分析，提出了集控改造的必要性和重要性。对地面集控中心的建立所需设备，集控平台的建立，具备监控的功能，调试以及组态做了研究,。其更重要的意义的在于这项技术的成功运用，大大的提高了工作效率，能使国内各行各业的运输装卸作业中节约大量资金。1总体方案设计1.1 皮带运输机的结构皮带运输机具有结构简单，操作连续平稳，运输量较大的特点，又因各部分摩擦阻力小，动力消耗也较低，运输距离不受限制，在机体全长中任何地方都能装料与卸料可以水平也可以倾斜运送物料。驱动装置是带式输送机的动力源，电动机通过液力偶合器和减速器带动主动滚筒转动。物料被连续地送到运输带上，并随着输送带一起运动，从而实现对物料的输送。托辑安装在机架上。托根由轴、轴承和标准套筒等组成。输送带既是承载机构，又是牵引机构。其结构如下图1.1所示。4-传动滚阔；IO-改向康麴:】头部漏斗：7-承钱托提：13-空翻I扫器;5-安全保护笠五；I”SK簸拉索破;17-液力偶合器；6-帕送帝;2-强架;18-制动器;2-机架；3-头部清扫器;8-爆冲托辑；9-号祖寺;14-回保托犍；15-0网架；16-电初机;19-威速赛；20-联外耨图1.1带式传送机整机结构1.2 运输机的工作流程1.2.1 启动自动启动：按下自动启动按钮，启动指示灯变亮且常亮，启动时先启动出料端（末端）皮带机M4,经过5s延时，再启动M3,经过5s延时,再启动M2,经过5s延时，再启动Ml,即M4启动-5s延时-M3启动一5s延时一M2启动-5s延时-Ml启动;M4手动激活:点击开始按钮，开始光线明亮，通常情况下，启动皮带机M4,按钮然后点击M3,然后开始M3的带式输送机，然后单击按钮平方米，开始带式输送机M2,终于按下开始按钮Ml,Ml开始带式输送机。系统启动流程图如图1.2所示图1.2皮带启动流程图1.2.2 停止自动停止：自动停止按钮，停止灯照亮，正常情况下，停止停止送电端（头）皮带机，后安排再次装运，以阻止其他带式输送机；Ml手动停止:按下停止按钮，停止灯，在正常情况下，停止皮带机Ml,刹车灯灯;停止按钮，然后单击平方米，然后停止皮带输送机M2,M3,然后单击停止按钮，然后停止皮带机M3,M4终于停止按钮，然后停止M4带式输送机。系统停止流程图如图1.3所示。图1.3皮带停止流程图1.3 系统的设计内容使用P1.C控制马达驱动完成煤炭运转的带式输送机控制系统，实现了相反的顺序启动、停止、故障停止、紧急停车等功能，有两种控制方式，手动控制和自动控制，实现煤炭输送系统的自动化功能。出现故障时，需要前面的皮带输送机和皮带立即停止，启动自动控制当第一个开始最后的皮带机，5秒之后延迟，进而启动其他带；手动启动和自动启动紧急开关，在失败的事件，应急开关动作，将停止所有正在运行的带式输送机，以维护设备。每个皮带机的电动机上都会接有电压表和电流表并显示有相应的数据，人工可以对其监控，如果电流或电压过大，可手动停止皮带机的运行。然后对其进行检查维护。图1.l运输机装置控制系统框架2皮带运输机装置控制系统的硬件设计2.1 可编程控制器（P1.C）的选型可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的FX2N系列P1.Co它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。P1.C耗电小，产生热量极小,电气柜可以设计密封，防灰尘不必经常维护。表2.1FX2N-4AD模块的技术参数项目电压输入电流输入四通道模拟量电压或电流的输入，可通过对其输入端子的选择实现模拟量输入范围DC：-IO-IOV（输入阻抗：200k）（绝对最大量程±15VDODC：-2020mA（输入阻抗：250）（绝对最大量程±32mA）数字量输出范围12位转换结果，以16位二进制补码方式存储，其输出范围为：2048+2047分辨率5mV（IOV默认范围：1/2000）20A（20mA默认范围：1/1000）转换速度常速：15ms通道：高速：6ms通道外界输入电源24（l±10%）V,55mA,可由P1.C基本单元或扩展单元内部供电：5V,30mA模拟量用电源-10IOV420mA或-2020mAI/O占有点数8个输入或输出点均可隔离方式模拟量与数字量之间为光电隔离；4个模拟通道之间没有隔离2.2 传感器的选择传感器用来测量转轴的转速，由于测量的精度不需要太高，因此选用价格便宜的霍尔接近开关。本设计在选择传感器的时候，采用压阻式压力传感器。称重传感器就是将金属电阻应变片粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。称重传感器的外形构造随被测对象的不同，其外形构造也会不同。送样做可避免人为控制的疏忽和不及时,减少机械的磨损，从而提高使用寿命。同样的道理，在选择皮带电机的选型及其外部接线及其他的硬件时，都充分考虑到人性化的设计及社会经济效益。2.3 电机选择步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件。因为本系统中没有对电机的什么特别要求，因此选用普通的三相异步电机，本设计中选用Y2型异步电机。Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。本次设计中传输机设置有四级皮带传送，故需要四个电机来拖动，同时需要有一些短路、过载等保护，具体的主电路接线图如图2.1。图2.1四级电机接线图当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止且Y5也立即停止装填货物，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障，Y5、MkM2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。2.4 通信接口本设计中RS-232串口仅用于实现上位机与P1.C控制模块之间的点对点异步串行短距离通信。串行通信有两种方式，异步串行通信和同步串行通信，异步串行通信是设计中通常采用的方式。异步通信的特点：对收发双方的时钟一致要求不严格，容易实现，但传输速率不高，一般应用于50bit1920Obit之间的数据传输。本系统串行通信接口选用了最常用的9针RS-232接口。由于串口线上电平较高，容易易损坏开发板接口电路芯片，为了达到异步串口通信接口的电气通信