基于plc程控输煤系统的设计与控制(编辑修改稿)

基于plc程控输煤系统的设计与控制(编辑修改稿)内容摘要：

先起动该段的最后一台皮带输送机或设备，经过 10S 延时后，再依次延时起动该段的其它皮带输送机和设备。 西安 工业大学毕业设计 (论文 ) 8 卸煤部分： 先启动破碎机，然后启动 3 号甲（乙）带式输送机 完成卸煤部分的起动过程。 上煤部分 ： 接着延时 10S 后启动 2号甲（乙）带式输送机，最后延时 10S 后启动 1号甲（乙）带式输送机。 当输煤系 统全部启动正常 10S 后，启动电机振动给煤机甲（乙）上煤料 ，完成上煤部分的起动过程。 2）停止。 停止时为了不使运输皮带上因残留煤料而造成事故，系统要求顺煤料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即先停止最前一台皮带输送机或设备，待 15S 延时后，再依次停止其它皮带输送机或设备。 卸煤部分： 先停电机振动给煤机甲（乙），然后停 1 号甲（乙）带式输送机 ，完成卸煤部分的停止过程。 上煤部分： 接着延时 15S 后 停 2号甲（乙）带式输送机，最后延时 15S 后停 3 号甲（乙）带式输送机。 3号甲（乙）带式输送机停止运行 15S 后，最后停破碎机， 完成上煤部分的停止过程。 3）紧急停止。 当整个系统遇到紧急情况或故障时，系统将无条件的把全部皮带输送机和设备停止。 4）故障停止。 当某台皮带输送机或设备发生故障时， 逆煤流前方方向的设备立即停机，后方设备运行 15S 后，然后顺序停机。 如上煤部分 2号甲（乙）带式输送机 遇到故障时， 1号甲（乙）带式输送机及 2号甲（乙）电机振动给煤机立刻停机，后方设备运行 15S 后，然后顺序停机。 （ 2） 受 控制对象 卸煤部分： 上煤部分： 3 号甲带式输送机 2 号甲带式输送机 3 号乙带式输送机 2 号乙带式输送机 皮带传动电动机 2台 皮带传动电动机 2台 破碎机甲 1 号甲带式输送机 破碎机乙 1 号乙带式输送机 皮带传动电动机 2台 电机振动给煤机甲 电机振动给煤机乙 （ 3） 输入、输出点数分配： 1） 输入点 ：启动一号机、启动二号机需要 2 个输入点；停止、紧急停止需要 2 个输入点；熔断 保护 熔断保护 2 需要 2个输入点；温度传感器、压力传感器需要 2个输入点，共需要 8 个输入点。 2） 输出点： M1～ M6 皮带传动电动机需要 6 个输出点；破碎机甲、破碎机乙需要 2个输出点；给煤机甲、给煤机乙需要 2个输出点，共需要 10个输出点。 综上所述，共需要 8个输入点， 10 个输出点，并考虑系统中有模拟量输入和应有一西安 工业大学毕业设计 (论文 ) 9 定的裕量，所以我最终选择的 PLC 型号为西门子公司的 S7200CPU224XP。 电动机的选型 电机根据系统的要求选择爪极式永磁同步电动机电动机。 电动机的定子饶阻为△接法，采用 B级绝缘，采用全压 启动。 电动机的额定电压为 110V，额定频率为 50HZ，额定功率分别为： M1：上煤部分甲式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M2：上煤部分甲式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M3：卸煤部分甲式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M4： 上煤部分乙式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M5：上煤部分乙 式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M6：卸煤部分乙式皮带传动电动机 KMS6004（ 15W） 130r/min M7：破碎机甲电动机 60KTYZ03（ 11W） 20 r/min M8：破碎机乙电动机 60KTYZ03（ 11W） 20 r/min 选用元件如下表 所示 表 元件列表 序号 元件名称 型号 数量 1 开关电源 S20024 2 2 按钮开关 Y09011BN 6 3 压力传感器 广测 YZC1B 1 4 温度传感器 DS18B20 1 5 中间继电器 MY4NJ 4 6 熔断保护器 NGT00 2 7 称重放大器 RWST01 1 8 触摸屏 SMART700IE 1 9 LED信号灯 AD1622DS 6 西安 工业大学毕业设计 (论文 ) 10 电机主电路图设计 由于所有的皮带传动电动机和破碎机的工作方式和工作环境是一样的，只是功率有所不同，所以主电路的接线方式是类似的，其主电路的接线图如图 所示。 图 电机接线4 S7200PLC及其开发环境介绍 11 4 S7200PLC 及其开发环境介绍 S7系列 PLC分为 S7200小型机、 S7300中型机、 S7400大型机。 S7200系列 PLC是西门子公司 20世纪 90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛 介绍 S7200 CPU将微 处 理 器 、集成电 源 、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的 外壳 中， 从 而 形成了一个功能强大的 Micro PLC。 参见 图。 在下 载 了程 序之 后，S7200将保 留 所 需 的 逻辑 ，用于 监 控应用程 序 中的输入输出设备。 图 S7200在扫描循环中完成一系列任务。 任务循环执行一次称为一个扫描周期。 在一个扫描周期中， S7200主要执行下列五个部分的操作： （ 1） 读输入： S7200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。 （ 2） 执行程序： CPU根据这些输入信号控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。 程序执行后， S7200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。 （ 3） 处理通讯请求： S7200执行通讯处 理。 （ 4） 执行 CPU自诊断： S7200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。 西安工业大学毕业设计 (论文 ) 12 （ 5） 写输出：在程序结束时， S7200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。 S7200 有两种操作模式：停止模式和运行模式。 CPU 面板上的 LED 状态灯可以显示当前的操作模式。 在停止模式下， S7200 不执行程序，您可以下载程序和 CPU 组态。 在运行模式下，S7200将运行程序。 S7200提供一个方式开关来改变操作模式。 您可以用方式开关（位于 S7200 前盖下面）手动选 择操作模式：当方式开关拨在停止模式，停止程序执行；当方式开关拨在运行模式，启动程序的执行；也可以将方式开关拨在 TERM（终端）（暂态）模式，允许通过编程软件来切换 CPU 的工作模式，即停止模式或运行模式。 如果方式开关打在 STOP 或者 TERM 模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU 会自动进入 STOP 模式。 如果方式开关打在 RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时， CPU 会进入 RUN模式。 S7200 主机配置的输入接口是数字信号输入接口。 为了提高抗干扰能力，输入接口均有光电隔离电路，即由发光二极管 和光电三极管组成的光电耦合器。 S7200主机配置的输出接口通常是继电器和晶体管输出型。 继电器输出型为有触点输出，外加负载电源既可以是交流，也可以是直流。 S7200系列 PLC数据存储区及元件功能 （ 1） 输入继电器 (I) 输入继电器用来接受外部传感器或开关元件发来的信号，是专设的输入过程映像寄存器。 它只能由外部信号驱动程序驱动。 在每次扫描周期的开始， CPU 总对物理输入进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。 输入继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。 它有 4种寻址方式即可以按位、字节、字或双 字来存取输入过程映像寄存器中的数据。 位： I〔字节地址］．［位地址〕 如： 字节、字或双字： I［长度］［起始字节地址］ 如： IB3 IW4 ID0 （ 2） 输出继电器（ Q） 输出继电器是用来将 PLC 的输出信号传递给负载，是专设的输出过程映像寄存器。 它只能用程序指令驱动。 在每次扫描周期的结尾， CPU 将输出映像寄存器中的数值复制到物理输出点上，并将采样值写入，以驱动负载。 输出继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。 它有 4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器中的数据。 西安工业大学毕业设计 (论文 ) 13 位： Q〔字节地址］．［位地址〕如： 字节、字或双字： Q［长度］［起始字节地址］如： QB2 QW6 QD4 （ 3） 变量存储区（ V） 用户可以用变量存储区存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。 它有 4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取变量存储区中的数据。 位： V［字节地址］．［位地址］如： 字节、字或双字： V[数据长度 ] [起始字节地址］如： VB 100、 VW200, VD300 （ 4） 位存储区（ M） 在逻辑运算中通常需要一些存储中间操 作信息的元件，它们并不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于继电器接触系统中的中间继电器。 在 S7200 系列PLC 中，可以用位存储器作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。 一般以位为单位使用。 位存储区有 4 种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取位存储器中的数据。 位： M〔字节地址］．［位地址 ] 如： 字节、字或双字： M 长度］［起始字节地址］ 如： MB4 MW10 MD4 （ 5） 特殊标志位（ SM） 特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过 SM 通知系统。 特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。 只读区特殊标志位，用户只能使用其触点，如： RUN 监控， PLC 在 RUN 状态时， 总为 1。 初始化脉冲， PLC 由 STOP 转为 RUN 时， 接通一个扫描周期。 当 RAM 中保存的数据丢失时， 接通一个扫描周期。 PLC 上电进入 RUN 时， 接通一个扫描周期。 该位提供了一个周期为 1 min，占空比为 的时钟。 该位提供了一个周期为 1 S，占空比为 的时钟。 该位为扫描时钟，本次扫描置 1，下次扫描置 0，交替循环。 可作为扫描计数器的输入。 该位指示 CPU 工作方式开关的位置， 0=TERM， 1=RUN。 通常用来在 RUN 状态下启动自由口通信方式。 可读可写特殊标志位用于特殊控制功能，如用于自由口设置的 SMB30，用于定时中断时间设置的 SMB34/SMB35，用于高速计数器设置的 SMB36～ SMB62，用于脉冲输出和脉冲调制的 SMB66～ SMB85 等。 西安工业大学毕业设计 (论文 ) 14 （ 6） 定时器区（ T） 在 S7200 PLC 中，定时器作用相当于时间继电器，可用于时间增量的累计。 其分辨率分为三种： 1ms。