南京化工职业技术学院毕业论文设计题目： PLC控制皮带运输机的设计姓名：所在系部：班级名称：学号：指导老师：2013年 2 月25日目录摘要 (III)第1章 PLC概述 (1)1.1 PLC的发展 (1)1.2 PLC的定义 (1)1.3 PLC的特点 (1)1.3.1高可靠性 (2)1.3.2应用灵活、使用方便 (2)1.3.3控制过程的编程语言简单 (2)1.4 PLC组成 (3)1.5 PLC的工作原理 (4)1.6 PLC的分类 (5)1.6.1小型PLC (5)1.6.2中型PLC (5)1.6.3大型PLC (5)1.7 PLC的主要技术指标 (5)1.8 PLC控制系统设计的基本内容及原则 (6)1.8.1 PLC控制系统设计的基本内容 (6)1.8.2在设计PLC控制系统时．应遵循以下基本原则 (7)第2章皮带传输机集中控制系统的结构及工作过程 (8)1.1皮带传输机的结构 (8)1.2 皮带运输机的电气控制要求 (9)1.3 皮带运输机的总体方案确定 (9)第3章控制系统的硬件电路设计 (11)3.1 PLC选型 (11)3.1.1信号的确定 (11)3.1.2 PLC型号确定 (11)3.2 I/O点分配 (13)3.3 PLC外围硬件电路的设计与硬件电路图 (13)3.3.1 PLC外围硬件电路图 (13)3.3.2硬件电路主电路图及说明 (14)3.4硬件电路的接线要求 (15)第4章控制系统的软件设计 (16)3.1软件设计思路 (16)3.2程序流程图与梯形图及说明 (16)第5章抗干扰的设计 (19)4.1设备选型 (19)4.2 综合抗干扰设计 (19)第5章系统调试 (20)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)摘要随着新技术的不断发展与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起。

传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。

温度是工业对象中的一个重要的被控制参数。

传统的控制方式以不能满足高精度、高速度的控制要求，而使用以单片机为核心的数字式温度测试仪表，因其性能好、体积小、耗能低、抗干扰能力强和使用方便等优点，正得到越来越广的应用。

针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制，存在可靠性差、劳动强度大、生产效率低的问题，开发一种基于PLC的皮带运输机控制装置。

本控制系统选用CPM2A 系列PLC作为控制器。

在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护作用。

在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序。

将硬件和软件有机结合，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。

关键词:皮带运输机；PLC；集中控制第1章 PLC概述1.1 PLC的发展1969年美国数字设备公司（DEC），研制出了世界上第一台可编程控制（Programmable Logic Controller, 简称PLC），在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意效果，可编程控制器由此诞生。

早期的可编程控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成，只具有逻辑运算功能。

20世纪70年代中期，微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部件，是其具有自我诊断功能，可靠性、性价比有很大突破。

到20世纪80年代，可编程控制器采用微处理器（CPU）、只读存储器、随机存储器或是单片机作为其核心，处理速度大大提高，功能更强体积又小。

90年代末，PLC几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，使其不断扩展着它在各类工业控制过程中的作用。

1.2 PLC的定义PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。

为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会（IEC）先后颁布了PLC标准的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程控制器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及基有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充基其功能的原则设计的。

”总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。

在具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。

1.3 PLC的特点PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以要工业控制方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点。

1.3.1高可靠性PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面：（1）在硬件方面由于采用性能优良的开关电源，并且对选用的器件进行严格的筛选，加上合理的系统结构，最后加固、简化安装，因此PLC具有很强硬的抗振动冲击性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不会出现继电器系统中的器件老化、脱焊、触点电弧等问题；所有的输入/输出接口都采用光电隔离措施，使外部电路和PLC内部电路能有效的进行隔离；PLC模块式的结构，可以在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换，这样就能尽量的缩短系统的维修时间。

（2）在软件方面PLC的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运行处理器的延迟，保证在程序出现错误和程序调试时，避免因程序错误而出现死循环；当CPU、电池、I/O口、通信等出现异常时，PLC的自诊断功能可以检测到这些错误，并采取相应的措施，以防止故障扩大；停电时，后电池和正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。

1.3.2应用灵活、使用方便模块化的PLC设计，使用户能根据自己系统的大小、工艺流程和控制要求等来选择自己所需要的PLC模块并进行资源配置和PLC编程。

这样，控制系统就不需要大量的硬件装置，用户只需根据控制需要设计PLC的硬件配置和I/O的外部接线即可。

1.3.3控制过程的编程语言简单PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。

虽然PLC 是以微处理器为核心的控制装置，但是它不需要用户有很强的程序设计能力，只在用户具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。

1.4 PLC组成（1）中央处理器PLC的CPU与通用微机的CPU一样，它是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。

它通过系统总线与用户存储器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。

通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。

其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC 内部故障的诊断等。

（2）存储器根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

系统程序存储器：用来存入软件的存储器。

系统程序相当于计算机操作系统，是PLC 厂家根据选用的CPU的指令系统编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。

用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。

不同类型的PLC，其存储容量也不一样。

数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。

因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。

（3）输入/输出单元输入/输出单元是PLC与外部设备连接的纽带。

输入单元接收现场设备向PLC提供的开关量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。

输出单元将CPU的信号经处理后来控制外部设备的。

（4）电源部分不同型号的PLC有不同的供电方式，所以PLC电源的输入电压既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。

（5）编程器几乎每个PLC厂家都有自己的编程器，用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。

它还可以在线检测程序的运行情况。

在出现故障时，通过编程器可能很方便的找出错误。

（6）特殊功能单元主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。

随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。

1.5 PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

1.6 PLC的分类1.6.1小型PLC连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数输入/输出点数在128点以下的PLC称为小型PLC。

其特点是体积小、结构紧凑，它可以据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。