基于PLC的传送带控制系统设计

申小玲

摘 要：利用PLC对四节传送带控制系统进行硬件设计、软件设计，调试运行后能够满足传送带控制系统的设计要求，完成顺序起动、顺序停止、故障诊断功能，此设计能够提高工作效率，也为远距离、更大量物体带式传送提供参考。

关键词：PLC；传送带；系统设计

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0086-03

Abstract： PLC is used to design the hardware and software of the four-section conveyor belt control system. After debugging and running， the system can meet the design requirements of the conveyor belt control system， and complete the functions of sequential start， sequence stop and fault diagnosis. This design can improve work efficiency， and provide a reference for long-distance， more large number of objects belt transmission.

Keywords： PLC； conveyor belt； system design

1 概述

传送带控制系统具有速度快、运送量大等特点，并且能大量减少人工投入，在现代各行各业中有着不可或缺的作用[1][2]。随着计算机技术和控制技术的快速发展，PLC（可编程控制器）作为工业计算机，在工业控制领域中起到很好的控制作用，其功能越来越强大，在传送带控制系统中引入PLC控制技术，使控制装置在体积上更加简易，安装和维修保养方便，提高了系统可靠性。本次设计采用PLC作为控制系统的核心，实现对四节传送带进行输送控制，并具备自动诊断故障功能，通过硬件设计、软件设计实现顺序启动及顺序停止的功能。

2 传送带控制系统设计

2.1 控制系统的设计方案分析

2.1.1 控制系统的设计要求

总体控制要求有：控制系统主要由四节传动带、控制电机M1、M2、M3、M4，故障检测传感器A、B、C、D、PLC、计算机组成，完成对传送带上物料的运送、故障诊断停止运行的功能；闭合启动开关，首先启动最后一条传送带的传动（电机M4运行），每经过1秒延时，依次启动下一条传送带的传动（电机M3、M2、M1依次运行）；如果检测到某条传送带发生故障时，则该条传送带及其前面的传送带立即停止运行，而该传送带以后的传送带待运完货物后方可停止运行。例如如果检测到传动电机M2运行存在故障时，则传动电机M1、M2立即停止运行，经过1秒延时后，电机M3停止运行，再过1秒，电机M4停止运行；排出故障后，打开启动开关，则系统重新启动；关闭启动开关，应先停止最前一条传送带的传动（电机M1停止运行），待料运送完毕后再依次停止电机M2、电机M3及电机M4。

2.1.2 根据控制要求重点解决的问题

（1）在硬件配置中，需要正确选择电动机、PLC型号等元器件，电动机的起动、停止主电路的设计。

（2）软件设计应根据控制要求对控制任务进行详细分析，找出所有I/O点，做出程序流程图，正确编制程序。

（3）前期调试时，需要相关设备调试运行，利用实验室现有实际操作平台或到企业生产现场完成。

2.2 控制系统的硬件设计

2.2.1 主要硬件设备的选择

电机选择：选择四个三相异步笼型电机作为四节传送带的传动装置[3]，型号Y132S2-2，参数数据为额定功率PN=7.5kW，额定电压UN=380V，额定电流IN=15A，额定频率fN=50HZ，额定转速nN=2900r/min，额定效率ηN=85.5%。

传感器选择：在运行过程中利用速度传感器来检测皮带在运行时的速度变化，当传送过程中发生故障时，这时传感器能即时检测到传送带传输的异常，并在第一时间反馈给控制系统，立即按控制要求依次停止运行工作。本次设计选择结构较为简单，使用较方便的皮带速度传感器来进行传送带的故障检测工作。

PLC的选型：PLC的选择主要从PLC的机型、电源模块、I/O模块、容量、扩展功能模块、通信联网能力等方面去对比选择。PLC机型选择的基本原则为在满足控制功能的要求、性能可靠、维护方便的前提下，寻求最优性价比的机型[4]。本次设计选用S7-200系列继电器型CPU226西门子PLC。

2.2.2 输入/输出（I/O）端子地址分配

根据传送带控制系统的设计要求，需5个输入信号分别为启动按钮SD，传感器检测到传送带A、B、C、D的故障信号，对应CPU226 PLC的输入地址为I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。输出信号为4个电的交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4，對应CPU226 PLC的输出地址为Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，其I/O端子分配表如下表1所示：

表1 I/O端子分配功表

2.2.3 PLC硬件接线原理图

根据I/O端子的分配情况，对PLC控制系统进行接线。1M、V+端子与220V交流电电源输出端相连，1L、COM端子与GND相连。PLC接线原理图见图1，传送带传动控制电机M1、M2、M3、M4的主电路图如图2。图2中QS为断路器符号，FU为熔断器符号，FR为热继电器符号，此类保护电器使电机控制主电路具有短路保护、过载保护作用，KM为交流接触器符号，能够在电路中频繁的通断控制[5]。

图1 PLC接线原理图

2.3 控制系统的软件设计

2.3.1 程序流程图

根据控制系统的设计要求，系统启动时如果不出现故障时则电动机从M4至M1顺序启动，当启动后顺序运行出现故障时，则马上进入故障停止状态，停止系统时按照设计要求顺序停止，直至系统完全停止，程序流程图如下图3。

图3 程序流程图

2.3.2 程序处理

传送带启动处理：根据控制系统的设计要求，按下起动按钮I0.0为高电平时，PLC运行后接触器KM4（Q0.3）变为“ON”，通过电机控制主电路，电机M4运行，最末第4条传送带输送物品；接着另三个接触器KM3（Q0.2）、KM2（Q0.1）、KM1（Q0.0）分别经过定时器控制1秒延迟后顺序起动，再通过电机运行控制主电路，电机M3、M2、M1依次延迟1秒运行，使传送带3、传送带2、传送带1依次延迟1秒输送物品。程序中使用中间继电器M0.1使系统保持为运行状态，并在这时将Q0.3位置1，传送带控制电机M4运行后，经过定时器T38的1秒延迟后，传送带控制电机M3运行，同理依次经过1秒的延迟后使前一传送带依次起动运行。

传送带停止处理： 根据控制系统设计要求，扳动停止按钮使I0.0为低电平时，交流接触器KM1（Q0.0）变为“OFF”，通过电机控制主电路，电机M1立即停止，传送带1停止传送物品；接着后面的三条传送带控制电机的交流接触器KM2（Q0.1）、KM3（Q0.2）、KM4（Q0.3）分别经过1秒的延迟后顺序断开，再通过电机运行控制主电路，使电机M2、M3、M4依次延迟1秒后停止，使传送带2、传送带3、传送带4依次延迟1秒后停止传送。程序设计中使用中间继电器M0.5使系统保持为停止状态，这时将Q0.0位复位停止，传送带控制电机M1停止后，经过定时器T39的1秒延迟，传送电机M2停止。同理再分别经过1秒的延迟后使后一传送帶依次停止。

传送带故障处理：根据控制系统设计要求，当检测到传送带A、B、C、D出现故障时，所出故障的传送带及之前的传送带立即停止，后面的传送带分别经过1秒的延迟后顺序停止。比如检测到传送带B出现故障时，控制电机M1、M2立即停止，而经过1秒的延迟后M3停止，再经过1秒的延迟后M4停止。程序设计中使用标志位M1.0记录I0.2的运行状态，这时将Q0.0、Q0.1复位断开（使传送电机M1、M2变为停止），当传送带M1和M2停止后，经过定时器的1秒间隔后Q0.2断开（将传送电机M3停止），同样再经过1秒的间隔后Q0.3复位（传送电机M4停止）。

3 结束语

本次设计基于PLC的四节传送带控制系统通过硬件连接、软件编程、调试运行环节后使四节传送带能够按照设计要求完成顺序启动、顺序停止、故障诊断功能。传送带控制系统的设计可提高工作效率，减少劳动力投入，降低投资成本，有利于经济发展。此方法也可以为更大距离、更大运量、更大速度的带式传送机输送提供参考。

参考文献：

[1]李杨.基于PLC的物料传送带定位分拣系统设计[J].科技创新与应用，2018（2）：128-130.

[2]张伟.试论生产线传送带及立体仓库控制系统设计[J].黑龙江科技信息，2016（06）：72-73.

[3]洪如.PLC技术在传送机分检货物控制系统中的应用[J].机电技术，2013（10）：10-12.

[4]廖映华，李志荣，张友兵.基于PLC的电镀流水线自动控制系统设计[J].电镀与环保，2017（09）：53-56.

[5]王言明.PLC控制自动装车送料系统的设计[J].电子测试，2016（05）：12-13.