申小玲

摘 要：利用PLC對四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，調(diào)試運(yùn)行后能夠滿足傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，完成順序起動、順序停止、故障診斷功能，此設(shè)計能夠提高工作效率，也為遠(yuǎn)距離、更大量物體帶式傳送提供參考。

關(guān)鍵詞：PLC；傳送帶；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0086-03

Abstract： PLC is used to design the hardware and software of the four-section conveyor belt control system. After debugging and running， the system can meet the design requirements of the conveyor belt control system， and complete the functions of sequential start， sequence stop and fault diagnosis. This design can improve work efficiency， and provide a reference for long-distance， more large number of objects belt transmission.

Keywords： PLC； conveyor belt； system design

1 概述

傳送帶控制系統(tǒng)具有速度快、運(yùn)送量大等特點(diǎn)，并且能大量減少人工投入，在現(xiàn)代各行各業(yè)中有著不可或缺的作用[1][2]。隨著計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，PLC（可編程控制器）作為工業(yè)計算機(jī)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中起到很好的控制作用，其功能越來越強(qiáng)大，在傳送帶控制系統(tǒng)中引入PLC控制技術(shù)，使控制裝置在體積上更加簡易，安裝和維修保養(yǎng)方便，提高了系統(tǒng)可靠性。本次設(shè)計采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)對四節(jié)傳送帶進(jìn)行輸送控制，并具備自動診斷故障功能，通過硬件設(shè)計、軟件設(shè)計實(shí)現(xiàn)順序啟動及順序停止的功能。

2 傳送帶控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計方案分析

2.1.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計要求

總體控制要求有：控制系統(tǒng)主要由四節(jié)傳動帶、控制電機(jī)M1、M2、M3、M4，故障檢測傳感器A、B、C、D、PLC、計算機(jī)組成，完成對傳送帶上物料的運(yùn)送、故障診斷停止運(yùn)行的功能；閉合啟動開關(guān)，首先啟動最后一條傳送帶的傳動（電機(jī)M4運(yùn)行），每經(jīng)過1秒延時，依次啟動下一條傳送帶的傳動（電機(jī)M3、M2、M1依次運(yùn)行）；如果檢測到某條傳送帶發(fā)生故障時，則該條傳送帶及其前面的傳送帶立即停止運(yùn)行，而該傳送帶以后的傳送帶待運(yùn)完貨物后方可停止運(yùn)行。例如如果檢測到傳動電機(jī)M2運(yùn)行存在故障時，則傳動電機(jī)M1、M2立即停止運(yùn)行，經(jīng)過1秒延時后，電機(jī)M3停止運(yùn)行，再過1秒，電機(jī)M4停止運(yùn)行；排出故障后，打開啟動開關(guān)，則系統(tǒng)重新啟動；關(guān)閉啟動開關(guān)，應(yīng)先停止最前一條傳送帶的傳動（電機(jī)M1停止運(yùn)行），待料運(yùn)送完畢后再依次停止電機(jī)M2、電機(jī)M3及電機(jī)M4。

2.1.2 根據(jù)控制要求重點(diǎn)解決的問題

（1）在硬件配置中，需要正確選擇電動機(jī)、PLC型號等元器件，電動機(jī)的起動、停止主電路的設(shè)計。

（2）軟件設(shè)計應(yīng)根據(jù)控制要求對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出所有I/O點(diǎn)，做出程序流程圖，正確編制程序。

（3）前期調(diào)試時，需要相關(guān)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)際操作平臺或到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場完成。

2.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.2.1 主要硬件設(shè)備的選擇

電機(jī)選擇：選擇四個三相異步籠型電機(jī)作為四節(jié)傳送帶的傳動裝置[3]，型號Y132S2-2，參數(shù)數(shù)據(jù)為額定功率PN=7.5kW，額定電壓UN=380V，額定電流IN=15A，額定頻率fN=50HZ，額定轉(zhuǎn)速nN=2900r/min，額定效率ηN=85.5%。

傳感器選擇：在運(yùn)行過程中利用速度傳感器來檢測皮帶在運(yùn)行時的速度變化，當(dāng)傳送過程中發(fā)生故障時，這時傳感器能即時檢測到傳送帶傳輸?shù)漠惓＃⒃诘谝粫r間反饋給控制系統(tǒng)，立即按控制要求依次停止運(yùn)行工作。本次設(shè)計選擇結(jié)構(gòu)較為簡單，使用較方便的皮帶速度傳感器來進(jìn)行傳送帶的故障檢測工作。

PLC的選型：PLC的選擇主要從PLC的機(jī)型、電源模塊、I/O模塊、容量、擴(kuò)展功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面去對比選擇。PLC機(jī)型選擇的基本原則為在滿足控制功能的要求、性能可靠、維護(hù)方便的前提下，尋求最優(yōu)性價比的機(jī)型[4]。本次設(shè)計選用S7-200系列繼電器型CPU226西門子PLC。

2.2.2 輸入/輸出（I/O）端子地址分配

根據(jù)傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，需5個輸入信號分別為啟動按鈕SD，傳感器檢測到傳送帶A、B、C、D的故障信號，對應(yīng)CPU226 PLC的輸入地址為I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。輸出信號為4個電的交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4，對應(yīng)CPU226 PLC的輸出地址為Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，其I/O端子分配表如下表1所示：

表1 I/O端子分配功表

2.2.3 PLC硬件接線原理圖

根據(jù)I/O端子的分配情況，對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行接線。1M、V+端子與220V交流電電源輸出端相連，1L、COM端子與GND相連。PLC接線原理圖見圖1，傳送帶傳動控制電機(jī)M1、M2、M3、M4的主電路圖如圖2。圖2中QS為斷路器符號，F(xiàn)U為熔斷器符號，F(xiàn)R為熱繼電器符號，此類保護(hù)電器使電機(jī)控制主電路具有短路保護(hù)、過載保護(hù)作用，KM為交流接觸器符號，能夠在電路中頻繁的通斷控制[5]。

圖1 PLC接線原理圖

2.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

2.3.1 程序流程圖

根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，系統(tǒng)啟動時如果不出現(xiàn)故障時則電動機(jī)從M4至M1順序啟動，當(dāng)啟動后順序運(yùn)行出現(xiàn)故障時，則馬上進(jìn)入故障停止?fàn)顟B(tài)，停止系統(tǒng)時按照設(shè)計要求順序停止，直至系統(tǒng)完全停止，程序流程圖如下圖3。

圖3 程序流程圖

2.3.2 程序處理

傳送帶啟動處理：根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，按下起動按鈕I0.0為高電平時，PLC運(yùn)行后接觸器KM4（Q0.3）變?yōu)椤癘N”，通過電機(jī)控制主電路，電機(jī)M4運(yùn)行，最末第4條傳送帶輸送物品；接著另三個接觸器KM3（Q0.2）、KM2（Q0.1）、KM1（Q0.0）分別經(jīng)過定時器控制1秒延遲后順序起動，再通過電機(jī)運(yùn)行控制主電路，電機(jī)M3、M2、M1依次延遲1秒運(yùn)行，使傳送帶3、傳送帶2、傳送帶1依次延遲1秒輸送物品。程序中使用中間繼電器M0.1使系統(tǒng)保持為運(yùn)行狀態(tài)，并在這時將Q0.3位置1，傳送帶控制電機(jī)M4運(yùn)行后，經(jīng)過定時器T38的1秒延遲后，傳送帶控制電機(jī)M3運(yùn)行，同理依次經(jīng)過1秒的延遲后使前一傳送帶依次起動運(yùn)行。

傳送帶停止處理： 根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求，扳動停止按鈕使I0.0為低電平時，交流接觸器KM1（Q0.0）變?yōu)椤癘FF”，通過電機(jī)控制主電路，電機(jī)M1立即停止，傳送帶1停止傳送物品；接著后面的三條傳送帶控制電機(jī)的交流接觸器KM2（Q0.1）、KM3（Q0.2）、KM4（Q0.3）分別經(jīng)過1秒的延遲后順序斷開，再通過電機(jī)運(yùn)行控制主電路，使電機(jī)M2、M3、M4依次延遲1秒后停止，使傳送帶2、傳送帶3、傳送帶4依次延遲1秒后停止傳送。程序設(shè)計中使用中間繼電器M0.5使系統(tǒng)保持為停止?fàn)顟B(tài)，這時將Q0.0位復(fù)位停止，傳送帶控制電機(jī)M1停止后，經(jīng)過定時器T39的1秒延遲，傳送電機(jī)M2停止。同理再分別經(jīng)過1秒的延遲后使后一傳送帶依次停止。

傳送帶故障處理：根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求，當(dāng)檢測到傳送帶A、B、C、D出現(xiàn)故障時，所出故障的傳送帶及之前的傳送帶立即停止，后面的傳送帶分別經(jīng)過1秒的延遲后順序停止。比如檢測到傳送帶B出現(xiàn)故障時，控制電機(jī)M1、M2立即停止，而經(jīng)過1秒的延遲后M3停止，再經(jīng)過1秒的延遲后M4停止。程序設(shè)計中使用標(biāo)志位M1.0記錄I0.2的運(yùn)行狀態(tài)，這時將Q0.0、Q0.1復(fù)位斷開（使傳送電機(jī)M1、M2變?yōu)橥Ｖ梗?，?dāng)傳送帶M1和M2停止后，經(jīng)過定時器的1秒間隔后Q0.2斷開（將傳送電機(jī)M3停止），同樣再經(jīng)過1秒的間隔后Q0.3復(fù)位（傳送電機(jī)M4停止）。

3 結(jié)束語

本次設(shè)計基于PLC的四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)通過硬件連接、軟件編程、調(diào)試運(yùn)行環(huán)節(jié)后使四節(jié)傳送帶能夠按照設(shè)計要求完成順序啟動、順序停止、故障診斷功能。傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計可提高工作效率，減少勞動力投入，降低投資成本，有利于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此方法也可以為更大距離、更大運(yùn)量、更大速度的帶式傳送機(jī)輸送提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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