【導(dǎo)讀】目前，輸送帶系統(tǒng)在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)。裝載條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。由單片機(jī)，PLC，以及計(jì)算機(jī)來(lái)控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴(kuò)展性差。而且PLC能把計(jì)算機(jī)的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，使PLC和組。因此本次設(shè)計(jì)選擇了用PLC來(lái)控制輸送帶的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，利用PLC簡(jiǎn)單可視化。的程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。PLC的運(yùn)用使得系統(tǒng)的電路變得簡(jiǎn)明清楚，而且十分便。于日后的運(yùn)行維護(hù)帶式輸送機(jī)。

　　

【正文】 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 通過(guò)仔細(xì)計(jì)算，我所需數(shù)字量輸入端口為 16 個(gè)，一個(gè)模擬量輸入端口， 16 個(gè)數(shù)字量輸出端口，再加上從經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性上考慮，本系統(tǒng)采用西門子 S7200， CPU 為 226的 PLC。而且需要一個(gè)模擬量輸入模塊，由于考慮到 PLC 需要留有適量輸出端口余量，所以再加個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊。 Siemens S7200 介紹 德國(guó)西門子公司的 PLC 在國(guó)際和國(guó)內(nèi)具有很高的占有率，其主要產(chǎn)品有 S5， S7，C7， M7 及 WinAC 等幾個(gè)系列。其中， S7 系列 PLC 于 1994 年面世，是目前 PLC 市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，分為 SIMATIC S7200， SIMATIC S7300 和 SIMATIC S7400 幾個(gè)子系列。 SIMATIC S7200 系列 PLC 是針 對(duì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的小型 PLC，采用集成式，緊湊型結(jié)構(gòu)，一般適用于 I/O 點(diǎn)數(shù)為 100 點(diǎn)左右的單機(jī)設(shè)備或小型應(yīng)用系統(tǒng)。 S7200CN 是在 SIMATIC S7200 的優(yōu)良品質(zhì)和卓越性能基礎(chǔ)上專為中國(guó)用戶而開(kāi)發(fā)的本土化產(chǎn)品，具有與 SIMATIC S7200 相同的功能及技術(shù)指標(biāo)。 S7200 系列的小型一體化 PLC，既適用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，又適用于復(fù)雜的自動(dòng)檢測(cè)，監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng)中，還是組成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。它具有豐富的指令系統(tǒng)，可以用梯形圖 ，語(yǔ)句表和功能塊圖三種編程語(yǔ)言，最大可河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 以擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或者 35 路模擬量 I/O 口，最多有 30 多種 KB 程序和數(shù)據(jù)存取空間。 S7200 系列 PLC 為整體式結(jié)構(gòu)，將 CPU 模塊， I/O 模塊和電源裝在一個(gè)箱殼內(nèi)，另外配備許多特殊功能模塊，如模擬量輸入 /輸出模塊，數(shù)字量輸入 /輸出模塊，熱電偶模塊和通信模塊等，使 PLC 的功能得到擴(kuò)展。 S7200 的 CPU 第一代產(chǎn)品為 CPU21X 型，包括 CPU212,CPU214,CPU215 和 CPU216 其中每種都可以進(jìn)行擴(kuò)展，如今第一代產(chǎn)品已經(jīng) 停止生產(chǎn)。第二代產(chǎn)品為 CPU22X 型，分別為 CPU221, CPU222, CPU224, CPU224XP, CPU226, CPU226XM。 CPU221 無(wú)擴(kuò)展功能，適用于作小點(diǎn)數(shù)的微型控制器。 CPU222有擴(kuò)展功能， CPU224 具有較強(qiáng)的控制功能。新型 CPU224XP 集成有 2 路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，有兩個(gè) RS484 通信接口，有 PID 自整定功能，增強(qiáng)了 S7200 在運(yùn)動(dòng)控制，過(guò)程控制，位置控制，數(shù)據(jù)監(jiān)視，采集和通訊方面的功能。 CPU226 和 CPU226XM適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到 284 點(diǎn)數(shù)字量和 35 路模擬量，有兩個(gè) RS484通信接口。 本設(shè)計(jì)的 PLC配置 CPU 為 226 的 S7200 PLC 其配置為：用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可以在運(yùn)行模式下編輯16384/B,不能在運(yùn)行模式下編輯 24576/B，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 10240/B，掉電保持時(shí)間值 100h，本機(jī)數(shù)字量 I/O 口為， 24 入 /16 出，數(shù)字量 I/O 映像區(qū) 256（ 128 入 /128 出），模擬量 I/O映像區(qū) 32 入 /32 出 ，擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 個(gè)，脈沖捕捉輸入個(gè)數(shù) 24，高速計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù) 6 個(gè)，單相高速計(jì)數(shù)器數(shù) 4 路 30KHz，雙相高速計(jì)數(shù)器數(shù) 2 路 20KHz，高速脈沖輸出 2 路 20KHz，模擬量調(diào)節(jié)電位器 2 個(gè)， 8 位分辨率，實(shí)時(shí)時(shí)鐘有一個(gè)， RS485 通信口 2 個(gè)，有存儲(chǔ)器卡和電池卡， CPU 的 DC24V 電源輸入電流 /最大負(fù)載 150mA/1050mA， CPU的 AC24V 電源輸入電流 /最大負(fù)載 40mA/160mA。 圖 32 S7200 CPU 226 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 圖 33 EM23 EM222 由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，該 PLC 需要擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入模塊，由于考慮到 PLC 需要留有適量輸出端口余量，所以再加個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊。 S 7 2 0 0 C P U 2 2 6數(shù) 字 量 輸 出擴(kuò) 展模 擬 量 輸 入擴(kuò) 展 圖 34 模擬量輸入模塊 PLC 的 CPU 只能處理數(shù)字量信號(hào)，模擬量信號(hào)是一種連續(xù)變化的物理量。為實(shí)現(xiàn)模擬控制，必須先對(duì)模擬量進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 PLC 所能接受的數(shù)字量信號(hào)。模擬量輸入模塊的功能 就是實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。 01 0 V3 2 0 0 0數(shù) 字 量 輸 出 值模 擬 量 輸 入 值 圖 35 模擬輸入與數(shù)字輸出 模擬量經(jīng)過(guò) ADC 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， PLC 的 CPU 對(duì)數(shù)字量進(jìn)行相關(guān)的算法處理后，經(jīng)DAC 轉(zhuǎn)成模擬量輸出。實(shí)際參與 CPU 處理的是數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬量值，所以編程人員應(yīng)該明確輸入模擬量與 ADC 輸出數(shù)字量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 A0～ Am（如 4～ 20mA） ,AD 轉(zhuǎn)換后數(shù)值為 D0～ Dm（如6400～ 32020），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 A， AD 轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)的數(shù)值為 D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系 ? ?DfA? 。 可以表示為數(shù)學(xué)方程： ? ? ? ? ? ? 00/00 ADDmAAmDDA ?????? (31) 由式 (31)知 ,D0=0,Dm=32020,A0=0,Am=10,A=5，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得本系統(tǒng)設(shè)定的比較值 D 為 16000。 本設(shè)計(jì) PLC的 I/O 配置及外圍電路設(shè)計(jì) 表 31 系統(tǒng)的 I/O 口分配 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 停止按鈕 SB1 低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM1 低速運(yùn)行按鈕 SB3 高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM2 高速運(yùn)行按鈕 SB4 高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM3 熱繼電器 KR1～ KR9 滾筒電機(jī)運(yùn)行接觸器 KM4 啟動(dòng)按鈕 SB2 液壓推桿下降 KM5 光電傳感器 1 液壓推桿上升 KM6 光電傳感器 2 電動(dòng)推桿 1推出 KM7 光電傳感器 3 電動(dòng)推桿 1拉回 KM8 急停按鈕 SB0 電動(dòng)推桿 2推出 KM9 1膠帶跑偏保護(hù) 電動(dòng)推桿 2拉回 KM10 2膠帶跑偏保護(hù) 電動(dòng)推桿 3推出 KM11 3膠帶跑偏保護(hù) 電動(dòng)推桿 3拉回 KM12 4膠帶跑偏保護(hù) 保護(hù)報(bào)警 報(bào)警復(fù)位 系統(tǒng)運(yùn)行輸出 稱重傳感器 AIW0 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 21 0.10.20.31ML+M1L+0.01.51.41.31.21.11.02L+2M0.70.60.50.40.20.30.41ML+0.00.1MAIW01.51.41.31.21.11.02M0.70.60.5+ 2 4 V C D 電 源 輸 出24VCD電源稱 重 傳 感 器報(bào) 警 復(fù) 位4 皮 帶 跑 偏 保 護(hù)3 皮 帶 跑 偏 保 護(hù)2 皮 帶 跑 偏 保 護(hù)1 皮 帶 跑 偏 保 護(hù)急 停 按 鈕光 電 傳 感 器 3 光 電 傳 感 器 2 光 電 傳 感 器 1 啟 動(dòng) 按 鈕熱 繼 電 器高 速 運(yùn) 行低 速 運(yùn) 行停 止 按 鈕系 統(tǒng) 運(yùn) 行 指 示 燈保 護(hù) 報(bào) 警K M 1K M 2K M 3K M 4K M 5K M 6K M 7K M 8K M 9K M 1 0K M 1 1K M 1 2 圖 36PLC 外部接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 22 傳感器選型 光電傳感器 光電傳感器是基于光電效應(yīng)的傳感器。采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。 光電傳感器按其接收 狀態(tài)可分為模擬式和脈沖式光電傳感器兩大類。 模擬式光電傳感器。模擬式光電傳感器的工作原理是基于光電元件的光電特性，其光通量是隨被測(cè)量而變，光電流就成為被測(cè)量的函數(shù)，故稱為光電傳感器的函數(shù)運(yùn)用狀態(tài)。它的形式有吸收式、反射式、遮光式和輻射式。 當(dāng)產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光敏器件間的光路，使光電脈沖電路隨產(chǎn)品的有無(wú)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)。產(chǎn)品每遮光一次，光電脈沖電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目。該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并由顯示屏顯示出來(lái)。 本設(shè)計(jì)傳感器采用的均為光電傳感器，其中傳感 器 1和傳感器 2只是做個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，而傳感器 3在給 PLC 一個(gè)信號(hào)的同時(shí)又給計(jì)數(shù)器個(gè)脈沖信號(hào)，從而對(duì)系統(tǒng)的合格產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)采用的光電傳感器型號(hào)為 PRT10NP。 圖 37 模擬式光電傳感器 稱重傳感器 稱重傳感器是用來(lái)將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變片組成測(cè)量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長(zhǎng)變細(xì)，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的（應(yīng)變，就是尺寸的變化）。 金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依 金屬的種類而異。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 同一種金屬絲，一般來(lái)講，越是細(xì)長(zhǎng)，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí)，其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測(cè)物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那麼，當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí)，金屬電阻絲（膜）也會(huì)按比例伸縮，其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測(cè)對(duì)象的不同，其外形構(gòu)造也會(huì)不同。 比較常見(jiàn)的稱重傳感器的外形構(gòu)造：圓柱形（杯柱形）； S 形；長(zhǎng)方形等。測(cè)重形式為壓縮式、伸張 式。圓柱形（杯柱形）一般均為壓縮式測(cè)重形式。 S 形，長(zhǎng)方形均為壓縮式，伸張式兩用測(cè)重形式。內(nèi)部金屬稱重梁形式一般分為單孔或雙孔形式。 鶴林公司使用的稱重傳感器的外形構(gòu)造與測(cè)重形式： 圓柱形 —— 稱重倉(cāng)（壓縮式），原料粉煤灰秤（壓縮式）。 S 形 —— 皮帶秤（壓縮式），包裝機(jī)袋重秤（伸張式）。 長(zhǎng)方形 —— 汽車衡（壓縮式），軌道衡（壓縮式），煤粉天平秤（伸張式），固體流量計(jì)（壓縮式）。 稱重傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們需要知道的是應(yīng)變片受應(yīng)變時(shí)的電阻變化。通?？偸遣捎脩?yīng)變片組成橋式電路（惠斯登電橋），將應(yīng)變片引起的電阻變 化轉(zhuǎn)換成電壓變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量電橋的輸出電壓通常用輸入激勵(lì)電壓為 1V 時(shí)的輸出電壓（ mV/V）來(lái)表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。 稱重傳感器在制造過(guò)程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應(yīng)變片電路中附加對(duì)零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變片外，其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。 零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點(diǎn)隨溫度的變化，因此，除應(yīng)變片本身的溫度自補(bǔ)償外，又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變片的溫度系數(shù)不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。 靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化，即補(bǔ) 償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此，對(duì)電橋中串接了兩個(gè)與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時(shí)電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 圖 38 LC3100 稱重傳感器 LC3100 稱重傳感器技術(shù)參數(shù)。 額定載荷： 5,10,20,30,40,50,75,100,150,200,250,300,500(kg) 精 度： 177。% 工作溫度范圍： 30～＋ 70℃ 輸入阻抗： 400177。10Ω 輸出阻抗： 352177。2Ω 絕緣電阻： ≥5000MΩ 安全過(guò)載： 150% 極限過(guò)載： 300% 防護(hù)等級(jí)： IP68 材 質(zhì)：合金鋼 /不銹鋼 適用范圍：包裝及罐裝機(jī)械、平臺(tái)秤、料罐及料倉(cāng)秤、皮帶秤等 跑偏開(kāi)關(guān) 跑偏開(kāi)關(guān) （ Belt Sway Switches）又稱防偏開(kāi)關(guān)。用于檢測(cè)帶式輸送機(jī)運(yùn)行中的跑偏現(xiàn)象，按皮帶實(shí)際跑偏量輸出報(bào)警或停機(jī)信號(hào)，可有效的防止由皮帶跑偏而產(chǎn)生的事故。跑偏開(kāi)關(guān)起帶式輸送現(xiàn)場(chǎng) 的保護(hù)作用，因此必須達(dá)到指定的 IP 防護(hù)等級(jí)。 開(kāi)關(guān)分兩個(gè)位置檢測(cè)輸