【正文】 機(jī)停機(jī)，避免輸送帶縱向撕裂事故繼續(xù)擴(kuò)大。帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，偏心激振器使輸送帶產(chǎn)生橫向強(qiáng)迫振動，振動接收器受輸送帶振動的作用，發(fā)出信號并輸入放大器。安裝于輸送機(jī)膠帶下方，近落料點(diǎn)處。 1987年，美國電氣制造協(xié)會（ NEMA）對可編程序控制器下了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器和生產(chǎn)過程的自動控制裝 置。如圖 29所示。 與繼電器控制系統(tǒng)相比， PLC可以認(rèn)為是由輸入部分、控制部分和輸出部分等組成，但它是采用大規(guī)模的集成電路的微處理器和存儲器來代替繼電器控制線路，控制作用是通過編制好并存入內(nèi)存的程序來實(shí)現(xiàn)的。 輸出部分：用于與外部輸出設(shè)備連接。 STEP7將用戶編寫的程序和程序所需的數(shù)據(jù)放置在塊中，功能塊 FB和功能 FC相當(dāng)于用戶編寫的子程序 ，系統(tǒng)功能 SFC的系統(tǒng)功能塊 SFB是操作系統(tǒng)提供給用戶使用的標(biāo)準(zhǔn)子程序，這些塊也通稱為邏輯塊。此外還要執(zhí)行一次用戶編寫的“系統(tǒng)啟動組織塊” OB100，完成用戶指定的初始化操作，以后將 進(jìn)入周期性的循環(huán)運(yùn)行。 PLC梯形圖中的其它編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像位的狀態(tài)也隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)字能在下一個循環(huán)掃描周期的讀輸入模塊階段被讀入。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 18 圖 210 PLC對輸入輸出的處理規(guī)則 （ 3） PLC的特點(diǎn) a 靈活、通用 在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制裝置是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計好的電氣控制圖，由人工通過布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費(fèi)時費(fèi)力。因此， PLC 具有很大的靈活性和通用性，結(jié)構(gòu)形式多樣化，可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。 c 編程簡單、使用方便 PLC 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。如繼電器、接觸器、電磁閥等聯(lián)接 ，具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。因此， PLC 既可對開關(guān)量進(jìn)行控制，又可對模擬量進(jìn)行控制。 f 體積小、重量 輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC 具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)。近年來人機(jī)界面的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備 之 一 。通過操作臺的各種控制按鈕，可以進(jìn)行工作方式選擇和就地控制帶式輸送機(jī)。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。通過 PROFIBUS電纜可以實(shí)現(xiàn) S7300 CPU之間的通訊，以及與其他 SIMATIC S7 PLC進(jìn)行通訊。 圖 31 PLC系統(tǒng)構(gòu)成圖 導(dǎo)軌（ RACK）：導(dǎo)軌是安裝 S7300各類模塊的機(jī)架，它是特制不銹鋼異型板，其長度有 160、 48 5 8 2020（ mm）五種，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。它與 CPU模塊和其它信號模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線連接。 接口模塊（ IM）：接口模塊用于多機(jī)架配置時連接主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架。 功能模塊（ FM）：用于實(shí)時性強(qiáng)、存儲計數(shù)量較大的過程信號處理任務(wù)。 模塊安裝 S7300 可以水平安裝也可以垂直安裝，其允許的環(huán)境溫度分別為 0～ 40℃（垂直安裝）和 0～ 60℃。 IM360/IM361接 口模塊用來將 S7300背板總線從一個機(jī)架連接到下一個機(jī)架。 集控系統(tǒng) PLC 的設(shè)計 CPU 的選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定 經(jīng)過對各輸入輸出的大略計算，本設(shè)計中需要數(shù)字量輸入 164 點(diǎn)，數(shù)字量輸出 69 點(diǎn) ，模擬量輸入通道 14 路，其具體分配見表 31， 32， 33。 存儲器容量選擇 PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)估算值大小，在很大程度上反映了 PLC 系統(tǒng)的功能要求，因此可以在 I/O 點(diǎn)數(shù)估算值的基礎(chǔ)上計算對 PLC 存儲器容量的需求。 DI 點(diǎn)數(shù)估計值為 1641 .15=189， DO 點(diǎn)數(shù)估計值為 69=80， AI 通道估 計值為 14 =17 個。 通過上面的計算，考慮系統(tǒng)通訊和冗余的要求，選用 SIMATIC S7300 系列中的 CPU3152 DP 是最合適的。滿足設(shè)計需要。交直流輸入模塊各輸入電路都相同，但它們各個輸入電路可能有一個公共端子，稱為匯點(diǎn)輸入方式；也可能沒有公共端子，而是彼此獨(dú)立，互不影響，稱為分隔式輸入方式。模塊的每個輸入點(diǎn)有一個綠色 發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài)，輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓時，二極管亮。操作臺輸入開關(guān)量有 23個點(diǎn)，遠(yuǎn)程 I/O主提升皮帶輸入 開關(guān)量有 38個，其他皮帶輸入開關(guān)量點(diǎn)數(shù)都少于 20個。每一個輸入點(diǎn)能接受一個來自用戶輸入設(shè)備所發(fā)出的開關(guān)信號。直流輸入模塊的電源一般由 PLC本身的電源供給，交流輸入模塊的電源由用戶提供。按負(fù)載回路使用電源的不同，可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊三種。 數(shù)字量輸出模塊 SM322有七種型號輸出模塊可供選擇，即 16點(diǎn)晶體管輸出、 32點(diǎn)晶體管輸出、 16點(diǎn)可控硅輸出、 8點(diǎn)晶體管輸出、 8點(diǎn)可控硅輸出、 8點(diǎn)繼電器輸出和 16點(diǎn)繼電器輸出模塊。 用戶電源輸入模塊用戶電源ACCOMAC24 V輸入模塊用戶接線河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 28 模塊是通過輸出端子與外部用戶輸出設(shè)備連接的。 圖 33 匯點(diǎn)式輸出接線 圖 34 分隔式輸出接線 匯點(diǎn)式輸出接線如圖 33所示，各輸出回路有一個公共端，可以是全部輸出信號為一組，共用一個公共端和一個電源；也可以將全部輸出點(diǎn)分為幾組，每組有一個公共端和獨(dú)立的一個電源。相對于電源來說，每個輸出點(diǎn)之間是相互隔離的。模塊與 S7300 CPU及AC輸出模塊用戶電源用戶接線CO MACAC輸出模塊用戶電源用戶接線C O M ACAC河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 29 負(fù)載電壓之間是光電隔離的。輸入模塊的循環(huán)時間是指這一通道開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值到下次開始轉(zhuǎn)換的時間，它是模塊中所有活動的輸入通道的轉(zhuǎn)換時間的總和。為了節(jié)約機(jī)架空間和費(fèi)用，我們選用 8通道的模擬量輸入模塊 SM331（ 6ES。 在此項(xiàng)目中，我們的模擬量信號 7滾筒紅外測溫 0～ 10V電壓信號， 7測速傳感器 4～ 20mA電流信號。 A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分的方法，積分時 間直接影響到 A/D轉(zhuǎn)換時間和 A/D轉(zhuǎn)換精度。本項(xiàng)目輸出模塊的外部接線如附圖所示，它采用匯點(diǎn)式輸出方式。匯點(diǎn)式輸出接線既可以用于直流輸出模塊，也可用于交流輸出模塊。典型用戶輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、電磁閥線圈以及信號燈等。 本次設(shè)計中，數(shù)字量輸出驅(qū)動的主要是指示燈和電磁閥，考慮到安全性和皮帶的不 頻繁啟 動的特 性， 故選用 16點(diǎn)繼 電器 輸出的 模塊 SM322 （ 6ES7 3221BH100AA0），輸出 16個點(diǎn)，帶隔離， 8點(diǎn)為一個組， 24 VDC 額定負(fù)載電壓。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式的模塊只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸出模塊 ；繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊可帶直流負(fù)載，也可帶交流負(fù)載，屬于交直流兩用輸出模塊。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 27 （ a） （ b） 圖 32 匯點(diǎn)式輸入接線（ a 直流模塊 b 交流模塊） 數(shù)字量輸出模塊的選擇和外部連線 SM322數(shù)字量輸出模塊 的作用是將 S7300的輸出信號傳給外部負(fù)載（即用戶輸出設(shè)備），并將 S7300內(nèi)部低電平信號轉(zhuǎn)換成外部所需要電平的輸出信號。匯點(diǎn)式輸入接線如圖 32，各輸入電路有一個公共端（匯集端） COM，可以是全部輸入端為一組，共用一個公共端和一個電源；也可以 是將全部輸入點(diǎn)分為幾組，每組有一個公共端和獨(dú)立的一個電源。 輸入模塊是通過輸入端子與外部用戶輸入設(shè)備相連接的。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)。采樣時，信號通過背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。內(nèi)置 80KB RAM，隨機(jī)存儲器為 48KB，最大數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)為 1024 個，最大模擬量 I/O 通道數(shù)為 128 個。 響應(yīng)速度 PLC 是為工業(yè)自動化而設(shè)計的通用控制器，不同檔次的 PLC 的響應(yīng)速度一般能滿足起應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。這種方法是以 PLC 處理每個 信息量所需存儲河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 25 器數(shù)的統(tǒng)計平均經(jīng)驗(yàn)值為依據(jù)，乘以信息量數(shù)再考慮一定的裕量計算得到存儲器需要容量。考慮裕量后的 I/O 總點(diǎn)數(shù)即為 I/O 點(diǎn)數(shù)估計值。 中央處理單元總是在 0 號機(jī)架的 2號槽位上， 1號槽安裝電源模塊， 3號槽總是安裝接口模塊，槽號 4到 11，可自由分配信號模塊，功能模塊和通信模塊。 S7300 是模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對象不同，可選擇不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一個機(jī)架上（導(dǎo)軌）或多個機(jī)架上。 通信處理器（ CP）是一種智能模塊，它用于 PLC間和 PLC與其它裝置間連網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共 享。 信號模塊（ SM）：信號模塊使不同的過程信號電平和 S7300的內(nèi)部信號電平相匹配，主要有數(shù)字量輸入模塊 SM32數(shù)字量輸出模塊 SM32模擬量輸入模塊SM33模擬量輸出模塊 ， 外部過程信號可以方便地連接在信號模塊的前連接器上。 CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的主要任務(wù)之外，還為 S7300背板總線提供 5V直流電源，并通過 MPI接口與其它中央處理器和編程裝置通信。除 CPU模塊外，每塊信號模塊都帶有總線處理器，安裝時先將總線連接器裝在 CPU模塊并固定在導(dǎo)軌上，然后依次將各模塊裝入，通過背板總線將各模塊從物理上和電氣上連接起來。 S7300 PLC的主要組成部分有導(dǎo)軌（ RACK）、電源模塊（ PS）、中央處理單元模塊（ CPU）、接口模塊（ IM）、信號模塊（ SM）、功能模塊（ FM）等。河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 21 3 膠帶輸送機(jī)集控系統(tǒng)硬件設(shè)計 SIMATIC S7300 PLC 簡介 SIMATIC S7300 PLC 簡介 SIMATIC S7— 300系列 PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個單獨(dú)模塊之間可以進(jìn)行單獨(dú)組合和擴(kuò)展， 從而使控制系統(tǒng)設(shè)計更加靈活滿足不同的應(yīng)用需求。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2章 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 20 圖 211 操作臺 圖 212 就地控制箱面板 觸摸屏技術(shù)就是使用者只要用手指輕輕地觸碰計算機(jī)顯示屏上的圖符或文字，就能實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的操作或查詢，這樣就擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，從而大大地提高了計算機(jī)的可操作性。觸摸屏用來監(jiān)視帶式輸送機(jī)的運(yùn)行工況。因此， PLC 在機(jī)電一體化產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。可用于現(xiàn)場控制，也可用于遠(yuǎn)距離控制。接線極其簡單、工作量極少。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與匯編語言相比，雖然增加了解釋程序和程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說， PLC 的控制速度還是足夠快的。因此，要求在各種惡劣工作環(huán)境和條件（如電磁干擾、灰塵等）下可靠工作，將故障率降至最低。而 PLC 是通過在 存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，若控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。在沒有跳轉(zhuǎn)指令和塊調(diào)用指令時， CPU從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束。在讀輸入模塊階段， PLC將所有外部輸入電路的接 通 /斷開狀態(tài)讀如輸入過程映像區(qū)。該組織塊執(zhí)行完畢后，被中斷的塊將從被中斷的地方開始繼續(xù)執(zhí)行。 OB1是用于循環(huán)處理的組織塊，相當(dāng)于用戶程序的主程序，它可以調(diào)用其它的塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。操作系統(tǒng)用來處理 PLC的啟動、刷新輸入 /輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務(wù)?？梢缘刃橐粋€受控于外部用戶輸入設(shè)備的繼電器線圈（ 輸入繼電器）。本次設(shè)計所采用的 S7— 300屬于模塊式 PLC，主要由機(jī)架、 CPU模塊、信號模塊 、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝到機(jī)架上。 PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中， PLC在其它領(lǐng)域，例如在民用和家庭自動化設(shè)備中的應(yīng)用也得到了迅速發(fā)展。 PLC 簡述 隨著微處理器、計算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用