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1、广州工程技术职业学院广州市公用事业高级技工学校教学点成人高等教育毕业设计（论文）题 目 基于三菱PLC控制传送带的系统设计 系 别 机电工程系 专 业 机电一体化技术 年级班别 大专09机电班 学生名字 李锦泉 学 号 090918 指导老师 李伟鹏 （2011年 5月28日）广州工程技术职业学院公用事业高级技工学校教学点制毕业设计（论文）成绩评定： 指导教师评语：评分： 指导教师： （签名） 年 月 日目 录摘要31 引言 31.1传送带控制系统的发展概述41.1.1我国传送机的发展41.1.2国内传送带输送机的发展发展趋势41.2总体方案说明52 传送带控制系统设计及PLC的选取52.1
2、PLC的选取及介绍62.1.1三菱FX2N PLC的主要特点62.1.2 PLC的性能指标和分类62.2总体方案确定72.3传感器选择与设计82.3.1光电开关的原理82.3.2数码显示部分设计102.3.3具体系统工作流程113 传送带输送工作梯形图 114 全文总结13参考文献14基于三菱PLC控制传送带的系统设计李锦泉摘要 为了适应现代自动化传送的要求，PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。PLC的推广应用在我国得到迅猛的发展，它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。基于PLC的控制原理,运用三菱公司的FX2N系列PLC来
3、实现对工业生产常用的传送带运动的控制。本文介绍了传送带系统的基本结构、系统各部分的功能及系统PLC的控制原理,并以光电传感器实现了对传送带的控制,达到预期控制效果。证明该系统具有较好的自动运行、检测和装载功能, 提高了传送带的性能与效率，大大的节约人员劳动力。关键词：传送带； PLC控制； 光电传感器； 1.引言 随着经济的快速发展, 企业竞争越来越激烈,为提高效率、降低生产成本, 传送带得到了广泛的应用。传送带广泛应用于工业生产系统。传送带的应用不仅节约了劳动力, 提高了生产效率, 而且降低了生产成本, 在工业生产中发挥了巨大的作用。未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分
4、拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。本文结合传送带的实际模型, 针对PLC本身具有的功能特点, 利用传感器的工作原理, 成功的实现对传送带系统的控制, 达到了预期的控制效果。1.1 传送带控制系统的发展概述传送带的发展起源于17世纪美国架空索道传送散状物料; 19 世纪中叶, 各种现代结构的传送带输送机相继出现。此后, 传送带又受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响, 不断完善,逐步由完成车间内部的传送, 发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运, 成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。1.1.1我国传送机的发展我国早期的工业生产资源传送带输送工序主要是采用
5、手工传送，后来随着科学技术的发展，人们逐渐采用机械化装送。我国最早使用的传送带输送机主要是从国外进口的，20世纪70年代中期，天津力生制药厂就曾经井口过意大利生产的全传送带输送机，但由于当时我国传送材料的质量及矿产资源制作工艺等都达不到机器传送的要求，使得传送带输送机一直无法正常使用。所以，全传送带输送机在我国的应用也一直无法得到广泛的推广，以致我国矿产资源生产、工业生产在很长的一段时间里不得不放弃传送带输送机而采用手工操作，使得生产效率极端低下。20世纪80年代后，相关技术水平获得了飞速发展，传送材料的质量及箱子制作工艺等方面的技术有了明显的进步，全传送带输送机开始得到了应用与推广。也是此时
6、，我国的矿产资源传送带输送机改变了国外矿产资源一统天下的局面，国产矿产资源传送带输送机开始面市并得到了广泛的应用。20世纪90年代末期，一些生产量大的生产企业相继开始采用国产的全传送带输送机来代替手工传送，同时国内一些相关的企业也在研制与生产功能更加全面的全自动传送带输送机。1.1.2国内传送带输送机的发展发展趋势目前，我国传送产业发展的正处于飞速发展的趋势中。随着自动化生产不断发展，输送机械化得到了广泛应用。从大型的工业生产，如矿产资源开发；到中心型的作坊工厂，如零件流水线等等，传送带输送机的应用日益重要。带式输送机因作为一种输送量大、运行费用低、适用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使
7、用成本低的输送设备而会得到更宽广的应用范文，市场发展前景十分看好。未来输送机将向着大型化发展，扩大适用范围，产品多元化，物料自动分拣，减低能量消耗，减少污染等方面发展。1.2 总体方案说明图11传送带输送控制原理图如图11所示，系统有两个传送带，即传送带1和传送带2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装够恒定数量产品的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入箱子内，并有检测
8、器2转换成计数脉冲。2.传送带控制系统设计及PLC的选取可编程序控制器（Programmable Logical Controller）是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机计术，自动控制计数和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。近年来由于微电子技术的发展和进步，使具有完全功能的超大规模集成电路的价格日益便宜，同样也促进可编程序控制器成本大大降低，对于采用可编程序控制器来代替传统继电器接触器电气控制的系统来改造传统机床，无论从经济上，还是可靠性、维修性，工作寿命
9、及功能上来说，可编程序控制器都是十分经济和划算的，也是的优选方案。本文的传送带控制系统就是基于PLC控制原理而设计的。2.1 PLC的选取及介绍本次设计采用的是日本三菱FX2N系列的PLC2.1.1三菱FX2N PLC的主要特点：l 一个程序包的单元型可编程序控制器l 采用装卸式端子台l 内装PUN/STOP开关l 程序存储器l 钟表功能l PUN写入l 利用键盘保护程序（编程手测、外围设备手册）l 元件注解l 丰富的输出入和特殊扩展设备l 用SFC表现的编程l 简便的应用指令库l 高速处理2.1.2PLC的性能指标和分类PLC的主要性能指标l 输入/输出点数（I/O点数）I/O点数是指可编程
10、序控制器外部输入。输出端子数的总和。它标志着可以接开关的多少、按钮和可以控制负载的多少。l 存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即以一个字为一步l 扫描速度一般以执行1000步指令所需要的时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令所需要时间来计算的，单位用s/步。l 功能扩展能力可编程序控制器除了主模板之外，通常度可配置一些可扩展模板，以适应各种特殊应用的需要，如A/D模板、D/A模板、位置控制模板等。l 指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，是衡量可编程序控制器的主要指标。2.2 总体方案确定根据“传送带输送”这目
11、的要求，做以下设计：设计一个自动传送产品的传送带，使从生产线过来的产品能自动进入预定位置；设计一个自动传送箱子的传送带，使空箱子能够自动进入，并达到指定的位置。装载产品的数量到额定数量后能自动退出。按照前两项要求设计其原理图如图21所示：图2-1 传送带输送控制原理图如图21所示，系统有两个传送带，即传送带1和传送带2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装够产品数量的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带1的中间安装一个光电传感器1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一
12、产品被送到传送带的末端，会自动落入箱子内，并有检测器2转换成计数脉冲。根据以上传送过程描述，系统共需要3个输入点，10个输出点，分别为光电传感器输入，计数器复位端口，急停开关输入，8421数码管输出，M1、M2转动，停止输出。如下表：输入设备输入点编号输出设备输出点编号光电传感器1（计数）IO.0M1转动QO.0计数器复位IO.1M1停止QO.1QO.2急停开光IO.2M2转动/停止光电传感器2IO.48421数码管显示启动开光IO.52.3 传感器选择与设计光电开关是传感器中比较一种常用的，光电开关按检测分类可分为：反射式、对射式、镜面反射式三类。本文使用的是对射式和镜面反射式光电开关。2.
13、3.1 光电开关的原理光电开关（光电传感器）是把发射端和接收端之间的光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。光电开关具有如下的特点：l 输出和输入回路是电绝缘的；l 其体积小、精度高、检测距离远；l 能有效的防水、防腐蚀、防震动；l 较好的抗光、抗电、抗磁等干扰；所以光电开关可以在冶金、纺织、烟草、造纸、电力、保安等各种行业得到应用。光电开关（光电传感器）利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线或遮挡光线的物体均可被检测。光电开关将对输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原
14、理如图2-2：图2-2 光电传感器工作原理 光电开关在一般情况下由三个部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化，利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。发泄器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间断地运行。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件，如透镜和光栏等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。图2-3 材料块计数结构图首先
15、将发射器和接收器面对面安装好，注意它们必须保持在同一个水平面且高度一致。发射端的光电开关有两根线，只要供上12-240V直流或24-240V的交流电流即可正常工作，其正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮。接收端由五根线，其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样均为电源供电线，另外三根线中一根为公共端（检测线上接+5V电源），一根为常开端，一根为常闭端，视光电开关的型号而定用常开或常闭将5V的电源供给计算机。电源工作正常的情况下，把发射端和接收端对在一条线上后，两端的光电开关指示灯全亮，否则可能接收端的指示灯不会亮，正常检测时两个光电开关上的指示灯应该全亮。把电源线和信号线接好后，进行调试
16、。调节发射器和接收器的位置，使中心对正，如果指示灯亮或者用手遮掩能听到“嗒嗒”的响声，表明已经对正，固定其位置。2.3.2 数码显示部分设计数码管可以通过数据脉冲选通的方法显示数据，以节省输出点的使用。数码管显示分为动态显示和静态显示，为了接I/O口，采用动态数码显示。接口如图2-4可知，每个数码管都有4个8421二进制码输入端，每个管的这4个端又分别相连。8421端与PLC的4个半导体的输出点相连（继电器触点速度低，而且不适合经常通断，故不适于显示数据），图中每个数码管分别有一个选通信号输入端，StrobeA,StrobeB等。硬件设计成当选通信号有效；当选通信号无效时，8421端的原数据保
17、持。有此硬件，用8个PLC的输出点，4个用于接8421端，4个用于接4个选通端，即可实现一个字的数据显示。图2-4如下：图2-4 数码管显示图2.3.3 具体系统工作流程如下图2-5所示：带1载空箱到指定位置带1停止、带2启动检测产品到达数量带2停止、带1启动检测器1检测器2（计数）图2-5具体系统工作流程图3.传送带输送工作梯形图结合设计流程，我采用梯形图语言编写程序，程序运行流程如图3-1：4.全文总结通过本次基于三菱FX2N型号PLC控制全自动传送带的系统设计,实现了传送带系统的自动运行、检测和装载功能,提高了传送带的性能与效率。在实际生产中,可应用于产品的流水加工和装箱的生产过程,提高
18、了生产效率,防止了产品的堆积和人工的辅助加工。若在此基础上继续改进,可以实现对传送带全自动化以及调速控制,使其能应用到更广阔的领域中,从而提高生产效率，为企业和社会创造更多的价值。通过PLC程序的控制使得装配的工作过程更加的安全可靠，使得自动装配技术应用得到更好推广和发展。同时利用PLC程序的控制能够大大的节约人员劳动力，从而使的装配运输行业向现代化迈进了一步。传送带输送机的多元化功能选择及其广泛的应用，已逐渐成为工农业生产不可缺少的设备。参考文献： 1 吴中俊、黄永红. 可编程序控制器原理及应用. 机械工业出版社.2009,042 廖常初. 可编程控制器应用技术. 重庆大学出版社.20043 三菱电机FX2N. 编程手册.20104 胡晓明.电气控制及PLC. 机械工业出版社.20065 史建成、孙毅. 三菱FLC/Q系列应用技术. 机械工业出版社. 20066 陈在平、赵向宾. 可编程序控制器技术应用系统设计. 机械工业出版社.20027 韩常. PLC编程及应用. 机械工业出版社. 20058 吴旗. 传感器及其应用. 电子工业出版社. 20109 肖景和、赵健. 无线电遥控组件及其应用电路. 人民邮电出版社. 200410 PLC机电控制系统应用设计技术. 电子工业出版社.2003
