皮帶運輸機PLC自動控制畢業(yè)設計論文[共17頁]

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1、華 東 交 通 大 學PLC課程設計成績課 題：交通信號燈控制系統(tǒng)設計 學 號： 20101310010319 姓 名： 章宏宇 學 院： 軌道交通學院 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 車輛工程2010級3班 指導教師： 蔣益平 設計日期： 2013年12月10日 任務書 （一）課題皮帶運輸機傳輸系統(tǒng)模擬控制（二）設計內(nèi)容1）設計皮帶運輸機傳輸系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)的硬件電路（主電路硬件接線設計和PLC外部連線圖）和軟件程序；2）PLC程序編制與調(diào)試；3）皮帶運輸機傳輸系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)的綜合調(diào)試,皮帶運輸機傳輸模型 如右圖所示；4） 撰寫課程設計報告；5)完成課程設計答辯。（三） 基本要

2、求1、起動時M4 M3 M2 M1 （分別間隔5s） 停止時M1 M2 M3 M4 （分別間隔5s） 2、當某條皮帶機發(fā)生故障時,該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止,而其后的皮帶機則待料運完后才停止。例如：M2出故障,M2和M1立即停止,經(jīng)5s延時后,M3停,再經(jīng)過5s,M4停。 3. 設置故障調(diào)試模擬開關(guān)。 4. 設置急停按鈕SB3,按下急停按鈕SB3 所有電機立即停止。（四）課程設計報告寫作要求1）課程設計報告由封面,設計任務書,目錄,摘要,正文,參考文獻,附錄等部分組成。2）封面可自行設計,應包括課程設計名稱及設計題目,專業(yè),班級,姓名,指導老師,設計日期等內(nèi)容。3）正文是設計報告的核心部

3、分。應包括以下的內(nèi)容：a.概述所作課題的意義,本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；b硬件電路設計及描述；c軟件設計流程圖及描述；d.源程序代碼（要有注釋）；e.體會及建議等。摘 要 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則針對中小型皮帶運輸機的控制系統(tǒng)采用繼電器控制存在可靠性差、勞動力強度大、生產(chǎn)效率低的問題,開發(fā)一種基于PL

4、C的皮帶運輸機控制裝置。本控制系統(tǒng)選用CPM2A系列PLC作為控制器。在硬件電路設計中,完成PLC選型及外部低壓電器的選用,設計了硬件接線圖,提出了接線要求,使之具有控制和保護作用。在軟件設計中,給出了程序流程圖,并設計出梯形圖程序。將硬件和軟件有機結(jié)合,使控制系統(tǒng)運行可靠,打到預期的設計目的。 關(guān)鍵詞：皮帶運輸機 PLC 集中控制 目錄1 前言11.1設計的目的和意義11.2 皮帶運輸機的現(xiàn)狀11.3交流調(diào)速的發(fā)展概況21.4 方案的確定21.5主要任務32 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)的組成42.1基本原理42.2概述42.2.1 三相異步電動機的選擇52.2.2 變頻器62.2.3 PLC

5、控制器92.2.4 其余部件113 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)軟件設計133.1 控制系統(tǒng)軟件的功能133.2 控制系統(tǒng)的主要指標133.3 PLC程序設計133.3.1 PLC編程器133.3.2 MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件153.3.3 安裝FXGP-WIN-C編程軟件153.3.4 FXGP-WIN-C編程軟件的應用163.3.5設置編輯文件的路徑173.3.6編輯文件的正確進入及存取173.3.7文件程序編輯183.3.8 設置通訊口參數(shù)193.3.9 FXGP與PLC之間的程序傳送203.3.10 程序的運行與調(diào)試213.3.11退出系統(tǒng)223.4 I/O地址分配如下表3-

6、1224 結(jié)論325 致謝336參考文獻34附錄35梯形圖351 前言1.1設計的目的和意義 冶金、煤礦、化工、機械、鋼鐵、建材、食品等工業(yè)生產(chǎn)中,需要廣泛使用皮帶運輸機,它為企業(yè)的生產(chǎn)承擔了絕大多數(shù)散料運輸任務?？删幊炭刂破?PLC)是以微處理器技術(shù)為基礎,綜合計算機技術(shù)和自動化技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域。由于PLC采用的控制系統(tǒng)或設備具有可靠性高,控制易于實現(xiàn),系統(tǒng)設計靈括, 能在實驗室進行現(xiàn)場模擬調(diào)試,編程簡單,安裝方便,較好的抗干擾能力,被譽為當代工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱之一,正在得到越來越廣泛的應用。利用PLC可以使皮帶運輸機的傳動系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)了全自動

7、控制狀態(tài),并且使皮帶運輸機具有完善的控制特性及簡易的操作、基本免維護的工作量,達到一種經(jīng)濟、安全、可靠且運行效率高的狀況, 其獨特的易于使用性、可靠性和靈活性越來越受到廣大工程技術(shù)人員的青睞。對于港口、廠區(qū)廣泛使用的皮帶運輸機,應用PLC控制,可以使皮帶機生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。通過PLC進行控制提高了企業(yè)生產(chǎn)的效率,為工業(yè)生產(chǎn)的進行節(jié)省了大量的人力、物力、財力。1.2 皮帶運輸機的現(xiàn)狀電氣傳動技術(shù)以運動機械的驅(qū)動裝置-電動機為控制對象,以微電子裝置為核心,以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構(gòu),在自動控制理論的指導下完成電氣傳動自動控制系統(tǒng),控制電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,將電能轉(zhuǎn)換成機械能,實現(xiàn)工作

8、機械的旋轉(zhuǎn)運動或反復運動。因電機的種類的不同,我們可以將分為直流電動機傳動和交流電動機傳動。自19世紀80年代起至19世紀末,工業(yè)上傳動用的電動機一直被直流電機壟斷,到了19世紀末,出現(xiàn)了三相電源和結(jié)構(gòu)簡單且堅固耐用的交流鼠籠型電機以后,交流電機才在不調(diào)速的領域代替了直流電動機傳動裝置。對生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制,在初級階段是由人工進行的。工作人員憑自己的感官或借助于儀表等來監(jiān)視生產(chǎn)過程,用頭腦做出判斷決策,并視情況進行必要的控制。在高級階段,這種監(jiān)視、判斷決策和控制由機器承擔,按照人們的意志自動完成,這是閉環(huán)自動控制。1.3交流調(diào)速的發(fā)展概況交流變頻調(diào)速的優(yōu)越性早在20年代就已被人們所認識,但受

9、到器件的限制,未能推廣。50年代初,中小型感應電動機多采用晶閘管調(diào)壓調(diào)速;大中型繞線式感應電動機采用晶閘管靜止型電氣串級調(diào)速系統(tǒng)。70年代發(fā)展起來的變頻調(diào)速,比上述兩種調(diào)速方式效率更高,性能更好。交流調(diào)速系統(tǒng)大致經(jīng)歷過三個階段:（1）異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)； （2）串級調(diào)速系統(tǒng)；（3）變頻調(diào)速系統(tǒng)。 80年代中期隨著第三代電力半導體器件如:門極可關(guān)斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極晶體管IGBT的相繼出現(xiàn),交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展。日、美、德、英等在結(jié)合現(xiàn)代微處理器控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機傳動技術(shù)的基礎上,推出了一系列的變頻器,且不斷進行更新?lián)Q代.這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調(diào)速效率

10、提高到了前所未有的水平。1.4 方案的確定隨著工業(yè)水平的發(fā)展,人們對皮帶運輸機自動控制程度要求越來越高,一般的自動控制方案有繼電器控制、單片機控制、PLC控制等。但是用復雜的繼電器控制的,存在可靠性差、可塑性差、接線復雜、自動化程度低等一系列缺點,并且為了在日益激烈的競爭中提高市場競爭力,采用PLC的改造勢在必行；有的也采用單片機作為控制單元,但是單片機開發(fā)周期較長,抗干擾性差,可靠性低、靈活性差,選用PLC作為控制單元是較為合適的方案。本文提出了利用變頻器和PLC控制單元的伺服系統(tǒng)構(gòu)成控制系統(tǒng)的見解與方法,給出了控制系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)的設計方案。我認為本系統(tǒng)采用PLC軟件控制它具有以下優(yōu)點：(

11、1) 抗干擾能力強、可靠性高；(2) 模塊化組合結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)構(gòu)成十分靈活；(3) 編程語言簡單易學,便于掌握能進行在線修改；(4) 柔性好體積小,維護方便。1.5主要任務皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng),主要分變頻器、PLC、主令控制器、三相異步電動機等四部分構(gòu)成。在本文中,主要對其各個組成部分進行的介紹,并作出PLC運行控制程序,使其符合該系統(tǒng)的控制要求。2 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)的組成2.1基本原理采用礦用防爆本質(zhì)安全型交流變頻器進行啟動和調(diào)速控制,在皮帶機運行過程中,通過安裝在傳送帶上的轉(zhuǎn)速傳感器測定皮帶運輸機的轉(zhuǎn)速,再反饋到PLC,經(jīng)過程序運行處理后,再提供指令通斷信號給變頻器,調(diào)節(jié)電機

12、工作的電源電壓和頻率。當出現(xiàn)擾動時,轉(zhuǎn)速傳感器將信號傳送到PLC,再進行程序運行對其進行調(diào)節(jié),從而達到穩(wěn)定運行。2.2概述從圖2.1可看出,當利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進行控制時,采用的是和PLC配合使用。變頻器利用內(nèi)部繼電器接點或具有繼電器接點開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與PLC連接。PLC作為整個系統(tǒng)的“大腦”,負責接收外部信號(主令控制器、變頻器、轉(zhuǎn)速傳感器、限位等),經(jīng)過程序運行處理后,再提供指令通斷信號(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔數(shù)等)給變頻器和其它動作單元,由變頻器控制電機的轉(zhuǎn)向、速度(頻率)。整個系統(tǒng)接線見圖2.3。 圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1 三相異步電動機的選擇為生產(chǎn)機械的電力拖動

13、系統(tǒng)選用電動機,主要內(nèi)容包括確定電動機的種類、電動機的型號、電動機的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率等。選擇電動機的基本原則如下：（1）電動機在工作過程中,其額定功率應得到充分利用。要求溫升接近但不超過規(guī)定的允許數(shù)值。（2）電動機應滿足生產(chǎn)機械需要的有關(guān)機械特性的要求。保證一定負載下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,有一定的轉(zhuǎn)速范圍及具有良好的啟動和制動性能。（3）電動機的結(jié)構(gòu)型式應滿足設計提出的安裝要求和適應周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進入電動機內(nèi)部,或者防止繞組絕緣受氣體腐蝕等。電力拖動系統(tǒng)應用電動機來拖動生產(chǎn)機械工作的,由于生產(chǎn)機械種類繁多,工藝要求不一,作為驅(qū)動電機的電動機分類也很多。按電流種類分,有直流電動機

14、和交流電動機,交流電動機又有異步電動機和同步電動機兩種。為了合理選用電動機的種類,應同時考慮兩個方面的問題：一是電動機的性能,例如機械特性、啟動性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點,要使所選電動機的性能滿足生產(chǎn)機械的工藝要求,具體從以下幾個方面考慮：（1）電動機的機械特性；（2）電動機的啟動性能；（3）電動機的調(diào)速性能；（4）電動機的電源；（5）電動機的經(jīng)濟性；最后著重強調(diào)的是綜合的觀點：一方面是以上的內(nèi)容在選擇電動機時必須都考慮到都能得到滿足；另一方面能滿足以上條件的電動機可能不是一種類型,還應綜合其他情況,例如節(jié)能、貨源、技術(shù)情況等。綜上所述,經(jīng)過綜合考慮本系統(tǒng)采用YBSS-220型

15、電機,是隔爆型三相異步電動機。表1 YBSS-220隔爆型三相異步電動機主要技術(shù)數(shù)據(jù)：功 率kW額定電 壓V滿載轉(zhuǎn)速r/min滿載電 流A滿載效 率%功率因 數(shù)cos額定電 流額定轉(zhuǎn) 矩額定轉(zhuǎn) 矩絕緣等級22066011401480154.2267.293.50.886.02.32.2F、H2.2.2 變頻器1.構(gòu)成包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路以及保護電路等幾個部分,是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪δ孀兤鏖_關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能。AC整流器逆變器控制電路DC控制電路運行指令AC圖2.2變頻器

16、的結(jié)構(gòu)圖2.變頻器容量的選用變頻器容量的選用由很多因素決定,例如電動機的容量、電動機的額定電流、電動機加速時間等,其中,最主要的是電動機的額定電流。驅(qū)動一臺電動機時。對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足下列三項計算公式,即滿足負載輸出（kVA） 滿足電動機容量（kVA） 滿足電動機電流（A） 式中 變頻器容量,單位為kVA； 負載要求的電動機軸輸出功率,單位為kW； 電動機額定電壓,單位為V； 電動機額定電流,單位為A； 電動機效率（通常為0.85）； 電動機的功率因數(shù)（通常為0.75）； k電流波形補償系數(shù)。k是電流波形補償系數(shù),由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波,而是含有高次諧波的成分,其

17、中電流應有所增加。對于PWM控制方式的變頻器,k約為1.051.1。本系統(tǒng)采用安川CIMRG5A4011型變頻器。 安川CIMRG5A4011型變頻器,控制和保護功能相當豐富,配有參數(shù)設置面板,可讀寫各種參數(shù),顯示屏可監(jiān)視變頻器的運行狀況,并能實現(xiàn)PID控制、DWELL控制、節(jié)能控制、轉(zhuǎn)矩限定、轉(zhuǎn)差補償控制、高速滑差制動、防止失速、瞬停電故障處理后平衡恢復、錯誤診斷等一系列功能。變頻器的控制模式有無PG VF控制、帶PG vF控制、無PG矢量控制1、帶PG矢量控制、無PG矢量控制2共5種控制模式。變頻器運行指令共有數(shù)字操作器、控制回路端子、MEMOBUS通信、選擇卡4種模式。此變頻器調(diào)速范圍寬

18、,精度高,無級變速,高效率,高可靠性,保護功能完善,故障率低,特別適用于起重機械的電機控制。G5系列的變頻器,運用16段的頻率指令和一個點動頻率指令,可以切換最多17段速的速度。根據(jù)皮帶運輸機的運行需要,在變頻器輸入端功能中,運用多段速指令13及點動頻率選擇四個功能,實現(xiàn)6段速(零位+ 四檔+點動)運行。端子多功能接點(指令)輸入和組合如表2所示。其外部端子見圖2.3（變頻器部分）。 注：虛線為未接端子圖2.3系統(tǒng)接線圖表2 端子多功能接點輸入2.2.3 PLC控制器1.PLC概述可編程程序控制器(Programable controller )因為早期主要應用于開關(guān)量的控制,因此也稱為PLC

19、(Programable Logic controller )即是可編程邏輯控制器?，F(xiàn)代的可編程控制器是以微處理器為基礎,高度集成的新型工業(yè)控制裝置,是計算機技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。PLC自問世以來,經(jīng)過20年的發(fā)展,己經(jīng)成為最受歡迎的工業(yè)控制類產(chǎn)品。它之所以高速發(fā)展,除了工業(yè)自動化的客觀需求外,還有許多獨特的優(yōu)點。它較好的解決了工業(yè)控制領域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。2. 典型的PLC控制功能有以下幾點:（1）順序控制；（2）過程控制；（3）數(shù)據(jù)處理；（4）通信聯(lián)網(wǎng)和顯示打印。3. PLC的基本組成與各部分的作用PLC的類型繁多,功能和指令系統(tǒng)也不盡相同,但結(jié)構(gòu)與

20、工作原理則大同小異,通常由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.4所示： 圖2.4 硬件結(jié)構(gòu)圖（1）.主機主機部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC的核心,它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作,將結(jié)果送到輸出端,并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類,一類是系統(tǒng)程序存儲器,主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序,系統(tǒng)程序已由廠家固定,

21、用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器,主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。（2）輸入/輸出（I/O）接口I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路,以減少電磁干擾,從而提高了可靠性。I/O點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項主要技術(shù)指標,通常小型機有幾十個點,中型機有幾百個點,大型機將超過千點。（3）電源 圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電

22、源,通常也為輸入設備提供直流電源。（4）編程器 編程器是PLC的一種主要的外部設備,用于手持編程,用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視PLC的工作情況。除手持編程器外,還可通過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯(lián)接,并利用專用的工具軟件進行電腦編程和監(jiān)控。（5）輸入/輸出擴展單元I/O擴展接口用于連接擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）。（6）外部設備接口此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯(lián),以完成相應的操作。本系統(tǒng)采用三菱FX2N一128MR一001型PLC。三菱FX2N一128MR一001型PLC將一體式PLC和模塊式PLC的優(yōu)點巧妙而完美的結(jié)合在

23、一起,不僅方便了系統(tǒng)的擴展,而且與用戶的實際需求也更為貼近,豐富的指令集,較好的調(diào)試和故障診斷功能,便捷的通訊,嚴格的口令保護,靈活的中斷處理,高速計數(shù)等多項功能的組合,更使其無論在獨立運行中或是連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能,以滿足用戶的多種需求。外部端子接線見圖2.3(可編程控制器部分)2.2.4 其余部件1. A/D和D/A轉(zhuǎn)換部件A/D和D/A轉(zhuǎn)換原理：（1）模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字的基本原理:輸入信號是現(xiàn)場物理參數(shù)(如溫度、壓力和流量等)經(jīng)傳感器檢測變成電信號(弱信號),再經(jīng)過放大、濾波之后成為連續(xù)變化的波形。根據(jù)事先確定的頻率對波形采樣。 將每次的采樣值(如模擬電壓值)送給A/D變換器,則對

24、應每次采樣的電壓值轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(H進制數(shù)字)。（2）將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬量的原理:首先將數(shù)字信號并行輸入給D/A轉(zhuǎn)換器,經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出一個矩形波,經(jīng)過放大濾波之后即變成一個連續(xù)變化的模擬量輸出信號。2. 轉(zhuǎn)度傳感器它是一種將皮帶的運行速度檢測出來,變成電脈沖信號輸送給保護裝置,使裝置能夠根據(jù)速度大小來確定運行狀態(tài),可同時解決膠帶低速運轉(zhuǎn)、打滑和斷帶等問題的智能傳感器。將兩個磁缸分別裝在皮帶運輸機滾筒和皮帶托輥上,利用兩個霍爾傳感器將滾筒和托輥的轉(zhuǎn)速分別傳送給PLC系統(tǒng),經(jīng)系統(tǒng)判斷,輸出、打滑、低速運行、斷帶等數(shù)字信號,經(jīng)控制器進一步處理,達到保護設備的目的。3.急停開關(guān)它是通過拉線來使設備

25、立即停止的一種保護裝置。急停開關(guān)為雙向拉線式。當皮帶機正常工作時,急停開關(guān)處于正常位置；當出現(xiàn)事故,任意拉動拉線上的拉環(huán),使裝在兩端的微動開關(guān)動作,發(fā)出動作信號并切斷控制回路,保護系統(tǒng)安全。3 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)軟件設計3.1 控制系統(tǒng)軟件的功能控制系統(tǒng)軟件的功能和任務如下：（1）實現(xiàn)對電機的軟啟動；（2）能自動或者手動的對電機進行調(diào)速,控制系統(tǒng)在最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)速度,平滑的無級調(diào)速特性；（3）能自動檢測到系統(tǒng)是否過載,并自動停止；（4）實現(xiàn)快速的起制動及正反轉(zhuǎn)運行；（5）并要求在不同轉(zhuǎn)速下工作時,速度穩(wěn)定；系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行時,能克服負載的擾動、電源電壓波動等

26、因素對系統(tǒng)的影響。3.2 控制系統(tǒng)的主要指標控制系統(tǒng)的主要指標如下：（1）初始狀態(tài)：初始階段,電機定義為正轉(zhuǎn),并設定電機的轉(zhuǎn)速設定為一檔；（2）停止：當需要停止的時候,適當?shù)倪M行延時之后再停止；（3）故障停止：緊急情況下無條件下通過急停開關(guān)把電機停止。3.3 PLC程序設計3.3.1 PLC編程器1.概述 編程器是PLC的最重要外圍設備,它一方面對PLC進行編程,另一方面又能對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。FX系列PLC的編程設備可分為FX-20P-E簡易編程器,GP-80FX-E圖形編輯器,還可以用編輯軟件MELSEC-MEDOC在個人計算機上進行編程。FX-20P-E簡易編程器可以用于FX系列

27、FX2、FX0、FXON、FX2C型PLC,也可以通過FX-20P-E-FKIT轉(zhuǎn)換器用于F1和F2系列PLC。FX-20P-E和一般編程器一樣,有在線編程器和離線編程器兩種方式。在線編程也叫聯(lián)機編程。編程器和FX系列型PLC直接相聯(lián)。簡易編程器對PLC用戶程序存儲器直接操作。在寫入程序時,若未在PLC內(nèi)裝上EEPROM卡盒時,程序就會寫入PLC內(nèi)部的RAM；若PLC裝有EEPROM卡盒時,則程序就寫入該存儲器卡盒。離線編程方式,編制的程序先寫入編程器內(nèi)部的RAM中,在成批的傳送到PLC的存儲器,也可以在編程器和ROM寫入器之間進行程序傳送。2.簡易編程器FX系列的簡易編程器也有很多種,功能也

28、有差異,這里以有代表性的FX-20P-E簡易編程器為例,介紹其結(jié)構(gòu)、組成和編程操作。（1）FX-20P-E的結(jié)構(gòu)FX-20P-E簡易編程器由液晶顯示屏、ROM寫入器接口、存儲器卡盒的接口及由功能鍵、指令鍵、元件符號鍵、數(shù)字鍵等鍵盤組成。簡易編程器配有專用電纜與PLC主機連接。主機的系列不同,電纜型號也不同。還有系統(tǒng)存儲器卡盒,用于存放系統(tǒng)軟件。其他如ROM寫入器模塊和PLC存儲器卡盒等為選用件。（2）FX-20P-E的操作面板先把鍵盤上各鍵的作用說明下：功能鍵三個。RD/WR：讀出/寫入鍵；INS/DEL：插入/刪除鍵；MNT/TEST：監(jiān)視/測試鍵。三個功能鍵都是復用鍵,交替起作用,按第一次

29、時選擇鍵左上方表示的功能,按第二次時則選擇右下方表示的功能。執(zhí)行鍵GO：此鍵用于指令的確認、執(zhí)行、顯示畫面和檢索。清除鍵CLEAR：如在按執(zhí)行鍵前按此鍵,則清除鍵入的數(shù)據(jù)。該鍵也可以用于清除顯示屏上的錯誤信息或恢復原來的畫面。其它鍵OTHER：在任何狀態(tài)下按此鍵,將顯示項目方式單菜單。安裝ROM寫入模塊時,在脫機方式項目單上進行項目選擇。輔助鍵HELP：顯示應用命令一覽表。監(jiān)視時,進行十進制和十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換?？崭矜ISP：在輸入時,用此鍵指定元件號和常數(shù)。步序鍵STEP：設定步序號時按此鍵。兩個光標鍵、：用該鍵移動光標和提示符,指定已指定元件前一個或后一個地址號的元件,做行滾動。指令鍵、元件符

30、號鍵、數(shù)字鍵：這些都是復用鍵。每個鍵的上面為指令符號,下面為元件符號或者數(shù)字。上、下的功能是根據(jù)當前所執(zhí)行的操作自動進行切換,其中下面的元件符號Z/V、K/H、P/I又是交替起作用,反復按鍵時,互相切換。指令鍵共有26個,操作起來方便、直觀。3.3.2 MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件三菱FX2N、FX0N可編程序控制器的功能比較強大,可分為基本指令、步進梯形指令、應用指令。該可編程序控制器是由電源+CPU輸入輸出+程序存儲器（RAM）的單元型可編程序控制器。其主機稱為基本單元,為主機備有可擴展其輸入輸出點的“擴展單元（電源+I/O）”和“擴展模塊（I/O）”,此外,還可連接擴展設備,用于

31、特殊控制。3.3.3 安裝FXGP-WIN-C編程軟件將存有MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件的軟盤插入軟驅(qū),在WINDOWS條件下起動安裝進入MELSEC-F/ FX系統(tǒng),選擇FXGP-WIN-C文件雙擊鼠標左鍵,出現(xiàn)如下界面方可進入編程,如圖3-1所示。圖 3-1 3.3.4 FXGP-WIN-C編程軟件的應用FXGP-WIN-C編程軟件的界面介紹見圖3-2。圖 3-2界面包含：a.當前編程文件名,例如標題欄中的文件名untit101b.菜單: 文件（F）、 編輯（E）、 工具（T）、 PLC、 遙控（R）、監(jiān)控/測試（M）等等。 c.快捷功能鍵:保存、 打印、剪切、 轉(zhuǎn)換、元件名查、

32、指令查、觸點/線圈查、 刷新等等。 d.當前編程工作區(qū):編輯用指令（梯形圖）形式表示的程序。e.當前編程方式:梯形圖。f.狀態(tài)欄: 梯形圖。g.快捷指令: F5常開、F6常閉、F7輸入元件、 F8輸入指令等等。h.功能圖: 常開、常閉、輸入元件、輸入指令等等。菜單操作：FXGP-WIN-C（以下統(tǒng)一用簡稱FXGP）的各種操作主要靠菜單來選擇,當文件處于編輯狀態(tài)時,用鼠標點擊想要選擇的菜單項,如果該菜單項還有子菜單,鼠標下移,根據(jù)要求選擇子菜單項,如果該菜單項沒有下級子菜單,則該菜單項就是一個操作命令,單擊即執(zhí)行命令。3.3.5設置編輯文件的路徑首先應該設置文件路徑,所有用戶文件都在該路徑下存取

33、。假設D：PLC*設置為文件存取路徑。操作步驟：首先打開Windows界面進入“我的電腦”,選中D盤,新建一個文件夾,取名為PLC1確認,然后進入FXGP編程軟件。3.3.6編輯文件的正確進入及存取正確路徑確定后,可以開始進入編程存取狀態(tài)。1、 假設首次程序設計：首先打開FXGP編程軟件,點擊文件子菜單新文件或點擊常用工具欄 彈出PLC類型設置對話框,供選擇機型。本實驗指導書提供的為FXON、FX2N二種機型,實驗使用時,根據(jù)實際確定機型,若FX2N即選中FX2N,然后確認,就可馬上進入編輯程序狀態(tài)。注意這時編程軟件會自動生成一個SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT*文件名,在這個文件

34、名下可編輯程序。2、 文件完成編輯后進行保存:點擊文件子菜單另存為,彈出File Save As對話框,在“文件名” 中能見到自動生成的SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT* 文件名,這是編輯文件用的通用名,在保存文件時可以使用,但我們建議一般不使用此類文件名,以避免出錯。而在“文件名”框中輸入一個帶有（保存文件類型）特征的文件名。保存文件類型特征有三個：（1）Win Files(*.pmw)；（2）Dos Files(*.pmc)；（3）All Files(*.*)。一般類型選第一種,例：先擦去自動生成的“文件名”,然后在“文件名”框中輸入（ABC.pmw）、（555.pmw）、（新

35、潮.pmw）等等。有了文件名,單擊“確定”鍵,彈出“另存為”對話框,在“文件題頭名”框中輸入一個自己認可的名字,單擊“確定”鍵,完成文件保存。注：如果點擊工具欄中“保存”按鍵只是在同名下保存文件。3、 打開已經(jīng)存在的文件:首先點擊編程軟件FXGP-WIN-C,在主菜單文件下選中打開彈出File Open對話框,選擇正確的驅(qū)動器、文件類型和文件名,單擊“確定”鍵即可進入以前編輯的程序。3.3.7文件程序編輯當正確進入FXGP編程系統(tǒng)后,文件程序的編輯可用二種編輯狀態(tài)形式：1.指令表編輯“指令表”編輯狀態(tài),可以用指令表形式編輯一般程序?！爸噶畋怼背绦蚓庉嫿Y(jié)束后,應該進行程序檢查,FXGP能提供自檢

36、,單擊選項下拉子菜單,選中程序檢查彈出程序檢查對話框,根據(jù)提示,可以檢查是否有語法錯誤,電路錯誤以及雙線圈檢驗。檢查無誤可以進行下一步的操作傳送、運行。2.梯形圖編輯梯形圖編輯狀態(tài),可以用梯形圖形式編輯程序。 “梯形圖”程序編輯結(jié)束后,應該進行程序檢查, FXGP能提供自檢,單擊選項下拉子菜單,選中程序檢查彈出程序檢查對話框,根據(jù)提示可以檢查是否有語法錯誤,電路錯誤以及雙線圈檢驗。進行下一步、。注意：“梯形圖”編輯程序必須經(jīng)過“轉(zhuǎn)換”成指令表格式才能被PLC認可運行。但有時輸入的梯形圖無法將其轉(zhuǎn)換為指令格式。梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表格式的操作用鼠標點擊快捷功能鍵:轉(zhuǎn)換或者點擊工具欄的下拉菜單轉(zhuǎn)換,梯

37、形圖和指令表編程比較：梯形圖編程比較簡單、明了,接近電路圖,所以一般PLC程序都用梯形圖來編輯,然后,轉(zhuǎn)換成指令表,下載運行。3.3.8 設置通訊口參數(shù)在FXGP中將程序編輯完成后和PLC通訊前,應設置通訊口的參數(shù)。如果只是編輯程序,不和PLC通訊,可以不做此步。設置通訊口參數(shù),分二個步驟：1、PLC串行口設置點擊菜單“PLC”的子菜單“串行口設置（D8120）e”,彈出圖3-3對話框： 圖3-3檢查是否一致,如果不對,馬上修正完確認返回菜單做下一步。（注：串行口設置一般已由廠方設置完成）。2、PLC的端口設置點擊菜單“PLC”的子菜單“端口設置e”彈出圖3-4對話框： 圖3-4根據(jù)PLC與P

38、C連接的端口號,選擇COM1COM4中的一個,完成確認返回菜單。注：PLC的端口設置也可以在編程前進行。3.3.9 FXGP與PLC之間的程序傳送在FXGP中把程序編輯好之后,要把程序下傳到PLC中去。程序只有在PLC中才能運行；也可以把PLC中的程序上傳到FXGP中來,在FXGP和PLC之間進行程序傳送之前,應該先用電纜連接好PC-FXGP和PLC。1、把FXGP中的程序下傳到PLC中去若FXGP中的程序用 指令表 編輯即可直接傳送,如果用 梯形圖 編輯的則要求轉(zhuǎn)換成指令表才能傳送,因為PLC只識別指令。點擊菜單“PLC”的二級子菜單“傳送”“寫出”：彈出對話框,有二個選擇所有范圍、范圍設置

39、。選擇：（1）所有范圍 即狀態(tài)欄中顯示的“程序步”（FX2N-8000、FX0N-2000）會全部寫入PLC,時間比較長。（此功能可以用來刷新PLC的內(nèi)存）； （2）范圍設置先確定“程序步”的“起始步”和“終止步”的步長,然后把確定的步長指令寫入PLC,時間相對比較短,程序步的長短都在狀態(tài)欄中明確顯示。(見圖3-5界面下方)。在“狀態(tài)欄”會出現(xiàn)“程序步”（或“已用步”）寫入（或插入）FX2N等字符。選擇完確認,如果這時PLC處于“RUN”狀態(tài),通訊不能進行,屏幕會出現(xiàn)“PLC正在運行,無法寫入”的文字說明提示,這時應該先將PLC的“RUN 、STOP”的開關(guān)撥到“STOP”或點擊菜單“PLC”

40、的遙控運行/停止0 （遙控只能用于FX2N型PLC）,然后才能進行通訊。進入PLC程序?qū)懭脒^程,這時屏幕會出現(xiàn)閃爍著的“寫入Please wait a moment”等提示符?！皩懭虢Y(jié)束” 后自動“核對”,核對正確才能運行。注意這時的“核對”只是核對程序是否寫入了PLC,對電路的正確與否由PLC判定,與通訊無關(guān)。若“通訊錯誤” 提示符出現(xiàn),可能有兩個問題要檢查。（1）在狀態(tài)檢查中看“PLC類型”是否正確,例：運行機型是FX2N,但設置的是FXON,就要更改成FX2N。（2）PLC的“端口設置”是否正確即COM口。排除了二個問題后,重新“寫入”直到“核對”完成表示程序已輸送到PLC中。2、把PL

41、C中的程序上傳到FXGP中若要把PLC中的程序讀回FXGP,首先要設置好通訊端口,點擊“PLC”子菜單“讀入”彈出PLC類型設置對話框,選擇PLC類型,確認讀入開始。結(jié)束后狀態(tài)欄中顯示程序步數(shù)。這時在FXGP中可以閱讀PLC中的運行程序。注意：FXGP和PLC之間的程序傳送,有可能原程序會被當前程序覆蓋,假如不想覆蓋原有程序,應該注意文件名的設置。3.3.10 程序的運行與調(diào)試1、程序運行當程序?qū)懭隤LC后就可以在PLC中運行了。先將PLC處于RUN狀態(tài)（可用手撥PLC的“RUN/STOP” 開關(guān)到“RUN”檔,FXON 、FX2N都適合,也可用遙控使PLC 處于 “RUN” 狀態(tài),這只適合F

42、X2N型）,再通過實驗系統(tǒng)的輸入開關(guān)給PLC輸入給定信號,觀察PLC輸出指示燈,驗證是否符合編輯程序的電路邏輯關(guān)系,如果有問題還可以通過FXGP提供的調(diào)試工具來確定問題,解決問題。2、程序調(diào)試當程序?qū)懭隤LC后,按照設計要求可用FXGP來調(diào)試PLC程序。如果有問題,可以通過FXGP提供的調(diào)試工具來確定問題所在。調(diào)試工具：監(jiān)控/測試。 3.3.11退出系統(tǒng)完成程序調(diào)試后退出系統(tǒng)前應該先核定程序文件名后將其存盤,然后關(guān)閉FXGP所有應用子菜單顯示圖,退出系統(tǒng)。3.4 I/O地址分配如下表3-1表3-1 I/O分配表輸入設備輸入點編號輸出設備輸出點編號啟動按鈕X000啟動輸出Y000停止按鈕X001

43、停止輸出Y001急 停X002急停輸出Y002檔位1按鈕X003檔位1輸出Y003檔位2按鈕X004檔位2輸出Y004檔位3按鈕X005檔位3輸出Y005頻率確定按鈕X006頻率確定輸出Y006轉(zhuǎn)速校正按鈕X007轉(zhuǎn)速校正輸出Y007電壓檢測按鈕X010電壓檢測輸出Y010電流檢測按鈕X011電流檢測輸出Y011檔位選定按鈕X012檔位選定輸出Y012正轉(zhuǎn)按鈕X013正轉(zhuǎn)輸出Y013反轉(zhuǎn)按鈕X014反轉(zhuǎn)輸出Y014復位按鈕X015復位輸出Y015賦值按鈕1X016啟動輔助繼電器M0賦值按鈕2X017正轉(zhuǎn)輔助繼電器M1賦值按鈕3X020反轉(zhuǎn)輔助繼電器M2轉(zhuǎn)速校正輔助繼電器1M3電流檢測輔助繼電器

44、1M9轉(zhuǎn)速校正輔助繼電器2M4電流檢測輔助繼電器2M10轉(zhuǎn)速校正輔助繼電器3M5電流檢測輔助繼電器3M11檔位設定輔助繼電器1M6電壓檢測輔助繼電器1M12檔位設定輔助繼電器2M7電壓檢測輔助繼電器2M13檔位設定輔助繼電器3M8電壓檢測輔助繼電器3M143.5程序流程3.5.1.啟動啟動時候采用降壓啟動,降壓啟動的目的是限制啟動電流,通過啟動設備使定子繞組所承受的電壓小于額定電壓,待電機轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時,再使定子繞組承受全壓,從而使電動機在額定電壓下穩(wěn)定工作。3.5.2 初始化在此階段,需要設定一部分參數(shù)和狀態(tài),例如電流限制參數(shù)和轉(zhuǎn)向狀態(tài),以及初始狀態(tài)檔位的設置。3.5.3工作階段啟動和初

45、始化后,通過負載量的測量來確定電動機的輸出轉(zhuǎn)矩T,再由電動機的機械特性確定出轉(zhuǎn)速,之后通過公式確定頻率的大小?，F(xiàn)場電流的測量,則反饋到PLC控制器中用來和初始化時候設定的電流限制參數(shù)進行比較,來確定是否需要緊急停止。3.5.4 檔位的選擇在此系統(tǒng)中,設置有三個檔位,通過手動和自動兩中方法都可以進行設置。3.6程序分段設計3.6.1.初始化系統(tǒng)開始時候默認檔位是一檔,并將轉(zhuǎn)速參考量設置為額定轉(zhuǎn)速1480轉(zhuǎn)/分,還要設置電流限制參數(shù)和電壓限制參數(shù),設定為正轉(zhuǎn),還要設定檔位參考量1000kg、2000kg。LD X000OR Y000ANI M0OUT Y000AND M1OUT Y013（D）MO

46、V K1000 D10（D）MOV K2000 D123.6.2.檔位的選擇其中D20中的數(shù)據(jù)是貨物的質(zhì)量m,與參考量1000、2000進行比較。當時,通過驅(qū)動M6選擇檔位3；當時,通過驅(qū)動M8選擇檔位1；否則通過驅(qū)動M7選擇檔位2。LD X030ZCP D10 D12 D20 M6AND M6 OUT Y005AND M7 OUT Y004AND M8 OUT Y003 3.6.3.檔位選擇后的賦值當選擇檔位1時,進行額定轉(zhuǎn)速1480轉(zhuǎn)/分輸出,其電流限定值為154A、267A,電壓設定值為660V、1140V。LD X003（D）MOV K1480 D0（D）MOV K154 D2（D）M

47、OV K267 D4（D）MOV K660 D6（D）MOV K1140 D8OUT Y006當選擇檔位2時,進行轉(zhuǎn)速740轉(zhuǎn)/分輸出,其電流限定值為208A、350A,電壓設定值為330V、570V；當選擇檔位3時,進行轉(zhuǎn)速430轉(zhuǎn)/分輸出,其電流限定值為257A、520A,電壓設定值為220V、350V。其中D0-D8是大眾存儲器,當選擇哪個檔位,那個檔位的各項參數(shù)就放入該區(qū)域。3.6.4.頻率設定檔位一旦選定,即可通過變頻器的設定對電動機進行控制,由公式可以得出,其中f是變頻器的輸出頻率,n為電動機的轉(zhuǎn)速,s=0.85是電動機的轉(zhuǎn)差率,p=2是電動機的極對數(shù)。LD X021（D）MOV

48、K0.85 D20（D）MOV K2 D22LD X022（D）SUB K1 D20 D20（D）MUL D0 D22 D22LD X023（D）MUL K60 D20 D20LD X024（D）DIV D22 D20 D22LD X025（D）MOV D22 Y013OUT Y0073.6.5.轉(zhuǎn)速檢測及校正通過轉(zhuǎn)速傳感器把現(xiàn)場轉(zhuǎn)速檢測并傳輸?shù)絇LC中,與現(xiàn)場檔位設定的轉(zhuǎn)速進行比較,并進行調(diào)整。當現(xiàn)場轉(zhuǎn)速小于設定轉(zhuǎn)速時,頻率f進行自加1；當現(xiàn)場轉(zhuǎn)速等于設定轉(zhuǎn)速時,程序跳出,進行安全檢測環(huán)節(jié)；當現(xiàn)場轉(zhuǎn)速大于設定轉(zhuǎn)速,頻率f進行自減1。LD X026CMP D0 D18 M3AND M3 INC

49、（P） D22AND M4CJ 安全檢測環(huán)節(jié)AND M5DEC（P） D22LD X027（D）MOV D22 Y010OUT Y0083.6.6.安全檢測環(huán)節(jié)在這個子程序里,主要進行電壓和電流安全檢測。首先進行電流安全檢測,程序如下；當電流測定值大于較大的設定值或者小于較小的設定值,調(diào)用閃爍電路；當處于安全范圍內(nèi)時,跳到電壓安全檢測子程序。LD M8002ZCP D2 D4 D14 M9AND M9CJ P90AND M10CJ P80AND M11CJ P90其次進行電壓安全檢測,程序如下；當電壓測定值大于較大的設定值或者小于較小的設定值,調(diào)用閃爍電路；當處于安全范圍內(nèi)時,跳到檔位選擇環(huán)節(jié)

50、。LD M8002ZCP D6 D8 D16 AND M12CJ P90AND M13CJ P60AND M14CJ P903.6.7.閃爍電路當電壓或者電流超出安全范圍時,閃爍電路開始工作,閃爍后自動停止。LD X18ANI T1OUT T0 Kt1LD T0OUT Y19OUT T1 Kt2LD X19OUT M03.6.8.急停它有手動和自動兩種情況。（1）手動時候：它是通過拉線來使設備立即停止的一種保護裝置。急停開關(guān)為雙向拉線式；當皮帶機正常工作時,急停開關(guān)處于正常位置；當出現(xiàn)事故,任意拉動拉線上的拉環(huán),使裝在兩端的微動開關(guān)動作,發(fā)出動作信號并切斷控制回路,保護系統(tǒng)安全。（2）自動控制

51、,通過軟件控制,程序如下LD X002OUT M03.6.9.正常停止在正常停止情況時候,需要延遲一段時間,以便能把貨物順利卸載。程序如下：LD X001OUT T2 Kt2LD T2OUT M03.6.10.其余環(huán)節(jié)（1）正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)程序初始化時候,默認為正轉(zhuǎn)；如果需要轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)狀態(tài)時候,選擇反轉(zhuǎn)按鈕,此時,正轉(zhuǎn)狀態(tài)結(jié)束,反轉(zhuǎn)開始。反轉(zhuǎn)設定：LD X002ANIM1AND M2OUT Y002CJ 檔位設定當需要返回正轉(zhuǎn)狀態(tài)時,需要重新設定：LD X001ANI M2AND M1OUT Y001CJ P60（2）復位當需要復位時：LD X15OUT Y003.7 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計策略

52、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程,要求制造單位設計生產(chǎn)出具有較強抗干擾能力的產(chǎn)品,且需要使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮,并結(jié)合具體情況進行綜合設計,才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。在皮帶運輸機的抗干擾設計時,應注意以下2個方面。(1)設備選擇 在選擇設備時,首先選擇較高抗干擾能力的產(chǎn)品,它包括電磁兼容性,尤其是抗外部干擾能力,如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次應了解生產(chǎn)廠家給出的抗干擾指標,如共模抑制比、差模抑制比、耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作等。(2)綜合設計 主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種抑制措施,內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波,特別是動力電纜應分層布置,以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置,完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段,進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復雜的問題,因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制抗干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取對癥下藥的方法,才能使PLC控制系統(tǒng)正常工作。皮帶運輸系統(tǒng)中,PLC作為現(xiàn)場控制設備,能夠可靠、準確地完成控制操作,且可以通過與上級工控機通信,是現(xiàn)代工業(yè)控制中比較先進的控制方案,應用前景十分廣泛。知識改變命運