2021年7月18日
SB-CSDT傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計,膠帶機自動控制隨著科技的飛速發(fā)展,無論在日常生活中,還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中,PLC具有廣泛的應(yīng)用。PLC的一般特點:抗干擾能力強,可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計、施工、調(diào)試周期短、易于實現(xiàn)機電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢是:高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強。
可編程控制器(簡稱PLC)由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù),計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,以及其可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強,以及編程簡單,維護(hù)方便,通訊靈活等眾多優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和自動控制中。PLC不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制,還能完成定時、計算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運輸系統(tǒng),可以實現(xiàn)高自動化的傳送帶機的集中控制及保護(hù)。而對于基于PLC的傳送帶的研究和設(shè)計正是目前工業(yè)生產(chǎn)中所需要的。
本產(chǎn)品是應(yīng)用S7-200PLC控制四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的硬件電路,并利用OB1的梯形圖控制程序設(shè)計。通過控制S7-200
PLC的定時繼電器的功能來實現(xiàn)四條皮帶的運行。它以成本低、大量節(jié)省人力、物力、財力、故障少、可靠性高、工作壽命長為優(yōu)勢,具有很強的競爭力。
可編程控制器(簡稱PLC)由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù),計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,以及其可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強,以及編程簡單,維護(hù)方便,通訊靈活等眾多優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和自動控制中。PLC不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制,還能完成定時、計算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運輸系統(tǒng),可以實現(xiàn)高自動化的傳送帶機的集中控制及保護(hù)。而對于基于PLC的傳送帶的研究和設(shè)計正是目前工業(yè)生產(chǎn)中所需要的。
本次是應(yīng)用S7-200PLC控制四節(jié)傳送帶系統(tǒng)的硬件電路,并利用OB1的梯形圖控制程序設(shè)計。通過控制S7-200
PLC的定時繼電器的功能來實現(xiàn)四條皮帶的運行。它以成本低、大量節(jié)省人力、物力、財力、故障少、可靠性高、工作壽命長為優(yōu)勢,具有很強的競爭力。
四節(jié)傳送帶的功能
生產(chǎn)生活中,很多地方會用到皮帶傳送,如糧站運送糧食、工礦企業(yè)運送石料,給人們帶來了很大方便,既省時又省力。隨著PLC控制技術(shù)的普及,大大提高了皮帶傳送系統(tǒng)的可靠性,減少了控制裝置的體積,維修維護(hù)也更加方便
按鈕分配和實物模型如下:
要求:
1.四臺皮帶傳送機分別由4臺交流電動機M1、M2、M3、M4拖動,按下啟動按鈕后,為了減少4臺電動機同時啟動對電網(wǎng)造成的沖擊,應(yīng)該按照物料傳送方向逆序啟動,啟動順序為M4、M3、M2、M1.啟動間隔5秒。
2.為防止物料在皮帶上滯留,應(yīng)按照物料傳送方向順序停車,停止順序為M1、M2、M3、M4,間隔5秒。
3.當(dāng)某條皮帶機故障時,該皮帶機及前面的皮帶機立即停止,而后面的皮帶機待料運完后自動間隔停止(5秒)
4.發(fā)生緊急情況時,可按緊急停車按鈕,電動機M1、M2、M3、M4同時停車。
注:故障設(shè)置可用開關(guān)來模擬,電機的停止和運行用燈泡或者發(fā)光二極管來模擬。
分析:
啟動時先按下SB1按鈕,起動最末一條皮帶機,經(jīng)過5秒延時,再依次起動其他皮帶機。
停止時按下SB2按鈕,最前一條皮帶機先停止,待料運送完畢后(5s)
再依次停止其它皮帶機。
A、B、C、D為故障模擬按鈕,分別模擬M1、M2、M3、M4發(fā)生故障時的情況。例如:當(dāng)要模擬M1條皮帶機發(fā)生故障時,只需按下按鈕A即可,此時該皮帶機立即停止工作,而該皮帶機以后的皮帶機分別間隔5秒再依次停止工作:M2在M1停止工作后5秒以后再停止(將本皮帶上的貨物運送待運完后才停止)。M3在M2停止工作后5秒以后再停止。往后依次類推。當(dāng)M2發(fā)生故障時,M1皮帶機立即停止工作,而M2以后的皮帶機則依次間隔5秒以后再停止工作。M3、M4發(fā)生故障時情況與此相同。
停止時只需按下按鈕SB2,這時M1皮帶先停止工作,然后M2、M3、M4依次停止工作。
發(fā)生緊急情況時,可按緊急SB0停車按鈕,電動機M1、M2、M3、M4同時停車。
系統(tǒng)硬件分析
PLC四節(jié)傳送帶的硬件系統(tǒng)是由PC機、四臺電機、西門子PLC200等構(gòu)成。使用PLC進(jìn)行控制,可以有效的解決多節(jié)傳送帶復(fù)雜的分段控制問題,通過電腦將軟件系統(tǒng)下載進(jìn)入PLC中,同時利用總線接入四臺電機,通過軟件的設(shè)計,實現(xiàn)四臺電機順序啟動停止,并且在其某一段上面有重物時,實現(xiàn)一個分段的停止,從而達(dá)到節(jié)能的目的。在本設(shè)計系統(tǒng)中,PLC時控制核心,外部多種輸入信號如啟動、停止,包括其中重物的反饋等信號采樣進(jìn)來,經(jīng)過PLC內(nèi)部進(jìn)行程序的運算和數(shù)據(jù)處理后,提供多種輸出信號來控制四臺電機的運作。
PLC的硬件接線圖如圖2-1所示。
電機選擇
選擇電機應(yīng)考慮以下因素:
1、為電機提供電源的種類,如單相、三相、直流電等
2、電機的工作環(huán)境,電機工作場所是否有特殊性,如潮濕、高溫、化學(xué)腐蝕、粉塵等
3、電機的工作方式,是連續(xù)工作還是短時工作或是其它工作方式
4、電機的安裝方式,如立式安裝、臥式安裝等等
5、電機的功率及轉(zhuǎn)速等,功率及轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足負(fù)載的要求
6、其它困素,如是否需要變速、有無特殊控制要求、負(fù)載的種類等
由于本設(shè)計是帶動傳送帶電機,所以選擇三相異步籠型電動機即可,功率選擇0.75Kw,額定轉(zhuǎn)速2900r/min,效率86.2%,功率因數(shù)0.88.
3.2.2變頻器選擇
MM440變頻器的控制電路由CPU、模擬量輸入/輸出、數(shù)字輸入/輸出、操作面板等部分組成。該變頻器共有20多個控制端子,分為4類:輸入信號端子、頻率模擬設(shè)定輸入端子、監(jiān)視信號輸出端子和通信端子。
MM440變頻器可以通過6個數(shù)字輸入端口對電動機進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運行、正反轉(zhuǎn)點動運行方向控制.可通過基本操作板,按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率,從而設(shè)置正反向轉(zhuǎn)速的大小。也可以由模擬輸入端控制電動機轉(zhuǎn)速的大小。其型號種類繁多,額定功率從120W到200Kw(恒定轉(zhuǎn)矩CT控制方式),或者可達(dá)250Kw(可變轉(zhuǎn)矩VT控制方式),供用戶選擇。
本變頻器由微處理器控制,并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型(IGBT)晶體管作為功率輸出器件,因此它們具有很高的運行可靠性和功能多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù),可使電動機低噪聲運行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電機提供了良好的保護(hù)。
圖3.2
電機主線路圖
3.2.2:檢測元件選型
傳感器的選型應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況入手,從傳感器支撐點的數(shù)量、量程、精度等級、環(huán)境適應(yīng)性等幾個方面進(jìn)行選擇。
3.3.1傳感器量程的選擇
根據(jù)經(jīng)驗,一般應(yīng)使傳感器工作在其30%-70%量程范圍內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時,一般要擴大其量程,使傳感器工作在其量程的20%-40%范圍內(nèi),使傳感器的稱量儲備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命,避免超載。
按照使用量程60%-70%的建議,假設(shè)傳感器個數(shù)為N,單只傳感器量程為m,料倉自重加上滿料重量的總重為,則在已知M和N的情況下,按如公式(3-1)計算m:
M/(0.7×N)≤m≤M/(0.6×N)
(3-1)
確定此范圍后,在傳感器規(guī)格里面選擇滿足此規(guī)格的傳感器即可。
4.1:本設(shè)計的具體控制流程如圖
程序設(shè)計的總體思路是:先將皮帶傳送系統(tǒng)的正常的連鎖起動和連鎖停止用S7200編程軟件設(shè)計出來,在其基礎(chǔ)上添加故障處理控制,由于都是定時控制,因此用到許多PLC內(nèi)部時間繼電器,同時為了程序能夠簡介美觀,也用到很多PLC內(nèi)部軟
元件作為中間過渡。
4.2:I/O分配表
輸入信號 |
輸出信號 |
啟動按鈕SB1 |
I0.0 |
M1 |
Q0.1 |
停止按鈕SB2 |
I0.5 |
M2 |
Q0.2 |
A |
I0.1 |
M3 |
Q0.3 |
B |
I0.2 |
M4 |
Q0.4 |
C |
I0.3 |
|
|
D |
I0.4 |
|
|
撥動開關(guān)I1.1 |
I1.1 |
|
|
M1、M2、M3、M4分別接主機的輸出點Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4;SB1、SB2分別接主機的輸入點I0.0、I0.5;表示故障或重物設(shè)定的A、B、C、D分別接主機的輸入點I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。啟動用按鈕SB1實現(xiàn),停止用按鈕SB2實現(xiàn)。故障或重物設(shè)置用撥動開關(guān)I1.1來模擬,電機的停轉(zhuǎn)或運行用發(fā)光二級管來模擬。
4.3:I/O接線圖
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