【正文】 成結(jié)構(gòu) PLC 的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示，由圖可見主要有 6 個部分組成，包括 CPU（中央處理器）、輸入 /輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、 I/O 擴(kuò)展接口。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 3 基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)硬件設(shè)計及選型 生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)主要由 PLC 控制核心，輸入部分的傳感器，電機(jī)與液壓推桿等被控部分組成。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 稱 重 平 臺滾 筒電 動 推 桿 2 小 車 1 傳 感 器 2 傳 感 器 1 輸 送 帶 1 輸送帶2輸 送 帶 3 輸送帶4電 動 推 桿 1 電 動 推 桿 3 小 車 2 液 壓 推 桿滾 筒 電 機(jī)稱 重 平 臺 側(cè) 視 圖 圖 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 系統(tǒng)設(shè)計思路 光 電 傳 感 器 2 光 電 傳 感 器 3 稱 重 傳 感 器傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)1 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)2 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)3 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)4 光 電 傳 感 器 1 滾 筒 驅(qū) 動 電 機(jī)傳 送 帶1 2 3 4 驅(qū) 動電 機(jī)液 壓 推 桿電 動 推 桿 1 2 3 S 7 2 0 0 C P U2 2 6 圖 23 系統(tǒng)框圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 系統(tǒng)啟動傳送帶電機(jī)組 M1， M2， M3， M4，系統(tǒng)可以選擇低速啟動運(yùn)行和高速啟動運(yùn)行，當(dāng)物件包裝箱在輸送帶 1上運(yùn)行，在運(yùn)動到傳感器 1時，給 PLC 一個信號，這時升降框上的兩個滾筒中的電機(jī) M5 開始轉(zhuǎn)動，運(yùn)行 2s，使包裝箱正好架在兩個滾筒上，這 時電機(jī) M5 停止，升降框（液壓推桿）下降 2s，則包裝箱正好落在稱重平臺上，由稱重平臺上的稱重傳感器給 PLC 模擬信號，當(dāng)大于等于系統(tǒng)設(shè)定值 5Kg 時，液壓推桿上升 2s 停止，然后電機(jī) M5 運(yùn)行 2s 后停止，當(dāng)小于系統(tǒng)給定值 5Kg 時，電動推桿 1動作后復(fù)位，然后升降框（液壓推桿）上升到初始位置。所以系統(tǒng)的主要任務(wù)就是把合格及不合格的產(chǎn)品輸送到相應(yīng)的位置。因此本次設(shè)計選擇了用 PLC 來控制輸送帶的整個運(yùn)行過程，利用 PLC 簡單可視化的程序，實(shí)現(xiàn)自動控制的目的。 設(shè)計任務(wù) 物 件輸 送 帶1 稱 重 平臺輸 送 帶3 輸 送 帶2 輸 送 帶4 小 車 2 小 車 1 不 合 格合 格 圖 21 設(shè) 計 任務(wù) 根據(jù)所學(xué)知識和文獻(xiàn)資料對基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計所采用的方法是PLC 集中控制的辦法，利用 PLC 內(nèi)部存儲來執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并采用數(shù)字量，模擬量的輸入和輸出來完成控制過程，從而實(shí)現(xiàn)對傳送帶的智能控制。工業(yè)控制計算機(jī)控制系統(tǒng)性能先進(jìn)，但是河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 價格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，對于本系統(tǒng)而言實(shí)在是大材小用。 方案確定 通過對多種設(shè)計方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)，它性能可靠性高，接線很簡單，系統(tǒng)不復(fù)雜，易于維護(hù)，性能先進(jìn)，易于改造?，F(xiàn)在 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運(yùn)動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性 能，是名符其實(shí)的多功能控制器。 可騙程控制（ PLC）從上個世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。且其外部 I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷 電路板上引出，不如接線端子可靠。 （ 3）工業(yè)控制計算機(jī)控制 工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端 武器、日常生活中最廣泛的計算機(jī)之一。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 方案比較 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計算機(jī)控制、可編程序控制器控制。近年來，各部門已廣泛使用彈簧式清掃刮板，其效果較好。其刮板（用橡膠帶制成）靠重砣的重量緊貼在輸送帶上，將卸載后輸送帶表面的粘附物料刮掉。 清掃裝置安設(shè)在卸載端，用來清掃膠帶表面的粘附物料。 （ 5）清掃裝置 清掃裝置主要安裝在卸載端和靠近機(jī)尾換向滾筒的內(nèi)側(cè)回空段輸送帶的上面。拉緊裝置分為機(jī)械拉緊式和重砣拉緊式兩種。若是雙滾筒單電動機(jī)傳動，則還有一對傳動齒輪。這種機(jī)架的結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省鋼材，又便于拆裝。固定式是將機(jī)架固定在地基上，而拆移式是在機(jī)架與機(jī)架之間、托輥與機(jī)架之間的連接都采用插入式，用銷釘固定，整個機(jī)架沒有一個螺栓。 機(jī)架按結(jié)構(gòu)可分為落地式和繩架吊掛式兩種。 托輪由軸、軸承和標(biāo)準(zhǔn)套筒等組成。保護(hù)層的厚度是：上層（與貨河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 載接觸面）厚度為 3mm ；下層厚度為 lmm 。輸送帶強(qiáng)度按帆布層的拉斷力來計算。帆布由棉、尼龍等纖維織成或?yàn)榛旒徫?。在這里使用的是普通輸送帶的結(jié)構(gòu)。 （ 1）輸送帶 輸送帶既是承載機(jī)構(gòu)，又是牽引機(jī)構(gòu)。 經(jīng) 過認(rèn)真考慮，本設(shè)計采用水平皮帶輸送體統(tǒng)。為減小輸送帶的嚴(yán)重磨損，帶式輸送機(jī)不宜運(yùn)送有棱角的貨物。目前國內(nèi)已生產(chǎn)出一種適應(yīng)傾角大于 30176。通常情況下，傾斜向上運(yùn)輸時的傾角不超過 18176。 (2) 皮帶運(yùn)輸機(jī)的適用條件 帶式輸送機(jī)既可用于水平運(yùn)輸，又可用于傾斜運(yùn)輸。 ③按帶式輸送機(jī)作用不同，可分為轉(zhuǎn)載式、伸縮式和固定式。 膠帶運(yùn)輸機(jī) 膠帶運(yùn)輸機(jī)的類型及適用條件 (1) 帶式輸送機(jī)的類型 ①按牽引方式不同，可分為滾筒驅(qū)動式和鋼絲繩牽引式兩類，本系統(tǒng)介紹的是滾筒驅(qū)動式通用型膠帶 運(yùn)輸機(jī)。然后按照系統(tǒng)的設(shè)計流程，對系統(tǒng)進(jìn)行一步步設(shè)計。認(rèn)真學(xué)習(xí)了PLC 的編程以及系統(tǒng)組態(tài)，努力達(dá)到能獨(dú)立編程和做出系統(tǒng)模擬畫面圖程度 。最后進(jìn)行了對本次設(shè)計中的系統(tǒng)流程圖， PLC的外部接線圖以及關(guān)于 PLC 的程序梯形圖進(jìn)行了初步設(shè)計。根據(jù)設(shè)計需要，把本次設(shè)計分成了幾個大模塊來研究。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報 警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。 （ 3）輸送機(jī)保護(hù)裝置 國外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。我國輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動、正常運(yùn)行、 停機(jī)等工作過程。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 控制系統(tǒng)上差距 （ 1）驅(qū)動方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如 BOSS 系統(tǒng)、 CST（軟啟動）可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。 （ 4） 輸送機(jī)減速器壽命 我國輸送機(jī)減速器壽命 3 萬 h，國外減速器壽命 7 萬 h。 （ 2）輸送帶接頭強(qiáng)度 我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的 50%～ 65%，國外達(dá)母帶的70%～ 75%。 可靠性、壽命上的差距 （ 1）輸送帶抗拉強(qiáng)度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。 （ 7）輸送機(jī)品種 機(jī)型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會出現(xiàn) 一些特殊要求，如彎曲、大傾角（ +25176。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。 （ 5）工作面順槽運(yùn)輸長度 我國為 3000 m，國外為 7300m。 （ 2）運(yùn)輸能力 我國帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為 3000 t/h，國外已達(dá) 5500 t/h。 技術(shù)性能上差距 我國帶式輸送機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲帶與張緊裝置 等與國外有著很大差距。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá) 98% 以上。當(dāng)電機(jī)功率 50 kW 時， 可控啟動傳輸 CST(用于大慣性負(fù)載平滑啟動的多級減速齒輪裝置 ,多用于煤礦和礦山中帶式輸送機(jī)的驅(qū)動 )顯示出優(yōu)越性。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。由于制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動點(diǎn)的功率會出現(xiàn)不均衡，一旦某個電機(jī)功率過大將會引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。 （ 2） 可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大、距離長且多機(jī)驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機(jī)制動張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動時。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機(jī)其輸送帶對驅(qū)動裝置的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)是一個非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計算。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表 2 所示 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 表 12 國內(nèi)帶式輸送機(jī)的 主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 運(yùn)距 /m 2020～ 3000 ＞ 3000 帶速 / ? ～ 4 4～ 5, 最高達(dá) 8 輸送量 / ? 2500～ 3000 3000～ 4000 驅(qū)動功率 /kW 1200～ 2020 1500～ 3000，最大達(dá) 10000 大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 （ 1） 帶式輸送機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù) 長距離、大功率帶式輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動態(tài)設(shè)計與監(jiān)測，它是制約大型帶式輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。在“八五”期間 ，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。 (4) 新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。 (2) 應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化。 國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及差距 國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在 2 個方面：一方面是帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大 運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了帶式輸送機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。 此次畢業(yè)設(shè)計的意義是：由于 PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前 工業(yè)自動的首選控制裝置，而且膠帶機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 環(huán)節(jié)多，運(yùn)量大，所用的設(shè)備種類多，要求高。而且 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備東應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。因此，本設(shè)計對 PLC 的研究是有很強(qiáng)的實(shí)用性和研究意義的。 目前可編程序控制器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門和工業(yè)過程的各個角落，已成為企業(yè)提高裝備技術(shù)水平的重要標(biāo)志。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生 產(chǎn)過程。PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。特別是在采礦業(yè)中，現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣，直接影響人體的健康和企業(yè)的正常作業(yè)。 對于輸送帶的控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。例如，在采礦業(yè)的輸送帶系統(tǒng)、火電廠的燃料煤進(jìn)料系統(tǒng)、食品工業(yè)的輸送帶系統(tǒng)等這些領(lǐng)域都采用了輸送帶。 conveyor belt。 PLC 的運(yùn)用使得系統(tǒng)的電路變得簡明清楚，而且 十分便于日后的運(yùn)行維護(hù)帶式輸送機(jī)。而且 PLC 能把計算機(jī)的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來，使 PLC 和組態(tài)控制軟件的聯(lián)系更加緊密，使其模擬量控制、位置控制控制等使其遠(yuǎn)程通信功能更加完善。 PLC因其可靠性高、功能完善而越來越受到企業(yè)的青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步為 PLC 所取代。對于輸送帶的控制， 它的控制形式也多種多樣，它可以由單片機(jī)， PLC，以及計算機(jī)來控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。河南理工大學(xué)畢