基于PLC控制的传送带变频调速系统设计
摘要：随着工业自动化时代步伐的加快，传送带已经在各种制造业和物流企业当中得到了广泛的应用。流水线中的传送带需要运载物料，并且需要能够使物料可靠及迅速的停放在指定的加工位置当中，所以要求传送带具有多种速度变化以及能够准确地停止在加工位上。目前就国内而言，有很多制造业及物流企业当中依旧在用传统的电动机来操控传送带，这不仅需要大量的人力，同时也降低了生产效率。
传统的电动机不仅需要人力来操控，还存在体积大，速度单一，价格高等缺点。所以需要改进运用人力，变换速度的机器来解决这些缺点。PLC和变频器的组合正好可以有效地解决这些问题，PLC控制系统适用于市场上大部分普通的电动机，通过电脑技术编写PLC程序再用来控制电机来进行多种速度转化的功能。变频器具有逻辑运算和智能控制的功能,输出频率准确度高等特点使变频器可以快速，准确地改变电机速度，且具有准确性高、稳定性好、存储容量大等优点。
本文基于现代工业需求设计的在PLC控制系统下进行变频调速的传送带，这样不仅能降低企业的生产成本，同时更能提高企业的生产效率，提高企业利润，目前PLC的推广已经在我国得到了广泛的应用。
关键字：传送带 PLC控制系统 速度
Design of variable frequency speed control system for conveyor belt based on PLC control
Abstract：With the acceleration of industrial automation era, the conveyor belt has been widely used in various manufacturing and logistics enterprises.Conveyor belt in the assembly line needs to carry materials, and needs to be able to make the materials reliable and quickly park in the designated processing location, so the conveyor belt is required to have a variety of speed changes and can accurately stop in the processing location.At present, in China, many manufacturing and logistics enterprises are still using traditional electric motors to operate the conveyor belt, which not only requires a lot of manpower, but also reduces the production efficiency.
Traditional electric motors not only need human control, but also have the disadvantages of large size, single speed and high price.So we need to improve the use of human, speed of the machine to solve these shortcomings.The combination of PLC and frequency converter can effectively solve these problems, PLC control system is suitable for most of the ordinary motor in the market, through the computer technology to write PLC program to control the motor to carry out a variety of speed conversion functions.The inverter has the function of logic operation and intelligent control, the high accuracy of output frequency makes the inverter can change the motor speed quickly and accurately, and has the advantages of high accuracy, good stability and large storage capacity.
This paper is based on the modern industrial demand design in the PLC control system for variable frequency speed belt, so not only can reduce the production cost of enterprises, but also can improve the production efficiency of enterprises, improve corporate profits, the promotion of PLC has been widely used in China.
Keywords: conveyor belt PLC control system speed
目录
第一章 绪论.......................................................1
1.1 PLC控制的传送带变频调速系统设计的课题背景...................1
1.2 PLC控制的传送带变频调速系统的实际意义与社会效益.............2
1.2.1 PLC控制的传送带变频调速系统的实际意义.................2
1.2.2 PLC控制的传送带变频调速系统的社会效益.................2
1.3 本课题的主要研究内容.........................................3
第二章 传送带和可编程逻辑控制器（PLC）的概述.......................4
2.1传送带的概述..................................................4
2.1.1传送带的用途及特点......................................4
2.1.2传送带的发展趋势........................................4
2.2 PLC的概述....................................................5
2.2.1 PLC的基本结构..........................................5
2.2.2 PLC的功能特点..........................................5
第三章 传送带变频调速系统的硬件选用................................6
3.1 PLC的选型以及S7-200的介绍...................................6
3.2变频器的选型及介绍............................................7
3.2.1变频器的作用及工作原理..................................7
3.2.3变频器的选型............................................8
3.3 电动机选型及介绍.............................................9
3.3.1电动机的工作原理........................................9
3.3.3电动机的选型 ..........................................10
3.4触摸屏的选型及介绍...........................................10
3.4.1触摸屏的介绍及用途.....................................10
3.4.2触摸屏的选型...........................................11
第四章 PLC控制调频速率的设计步骤..................................12
4.1变频调速的PLC程序设计.......................................12
4.2变频调速的触摸屏组态.........................................16
4.3变频调速的变频器参数设置.....................................16
4.4 I/O分配表与电气原理图.......................................17
第五章 PLC控制的传送带变频调速系统的运行过程......................19
5.1调速系统的变频器操作.........................................19
5.2调速系统的触摸屏控制.........................................20
5.3调速系统的不同段速度的控制及启停控制.........................23
5.4调速系统的正常运转与警报处理.................................25
5.4.1调速系统的正常运转情况.................................25
5.4.2调速系统的警报情况处理.................................26
5.5调速系统的紧急情况下处理.....................................28
5.5.1紧急情况下的急停装置...................................28
第六章 总结与展望..................................................29
总结.............................................................29
致谢.............................................................30
参考文献.........................................................30
第一章 绪论
1.1 PLC控制的传送带变频调速系统设计的课题背景
随着科技时代的全面展开，人们的生活朝着越来越好的方向发展，物质也越来越丰富。可以说是科技改变了世界，改变了人们的生活。人类离不开科技的发展，但也不能满足于现状，因此我们需要不停地探索，继续开发与研究新的科技，只有这样世界文明才会一直传承与进步。就目前国内制造业和物流企业而言，他们的生产需求已经远远落后于一些国外先进的企业。近些年中国的经济发展迅猛，人们的需求也越来越大，相对于产品质量的要求也越来越高。因此企业需要针对大众喜好来要求自身，提升自身生产效率，提高产品质量要求，同时也要减少自身生产成本，提高利润。
市场的竞争越来越激烈，因此现在各个生产类型以及物流类型的企业都迫切的需要改进生产技术，从而来提高生产效率。在过去没有PLC控制系统的时候，都是一条生产线上，需要很多工人围着传送带工作，通过自己的双手对产品来进行加工，或者对产品进行包装，这样不仅人力资源耗费过大，而且很容易出差错。人不是机器，人都会有疲备的时候。如果生产线上有一个人出现差错，就会影响后面人的工作，这样的话工作效率是不高的，所以为了提高生产工作的效率，PLC控制系统在制造业方面的应用就变得尤为重要了
PLC控制系统专为在制造业产业的设计而生的，它是一种在制造业应用下而设计出的一款数字运算操作的计算装置。PLC控制系统与传统的工业相比较的话，就单独操作系统而言，它是基于微电子技术和计算机技术的新型设备，它是创新技术的产物，它达到了工业中更好的期望与发展。一般传统的电动机只有相对单一的速度，每一个电动机都只有固定的设定好的速度值，想要更改速度值的话，还需要让传送带停止工作，然后再需要人为来更改每一台电动机的速度，然后再启动传送带，这样操作太浪费时间，人也会乏力，大大的降低了生产效率。那我们就需要一个可以代替人力操作还能自由变化电动机速度的机器了，因此就有了PLC系统与变频器组合的技术。
我们需要用计算机软件编写出运行传送带的程序，然后再把这段程序下载到PLC当中，然后再把PLC程序中所需要的多种速度输送到变频器当中，再通过更改变频器的参数来实现可靠，迅速的对电动机多种速度的控制，那么这就可以解决了电动机的单一速度和需要人为控制启停等问题和不足的地方。同时，我们还需要在PLC控制系统中再加入一个触摸屏，触摸屏与PLC组成的系统当中功能主要分为速度参数设置，运行状况监控，故障报警，以及针对每条传送带的方向的控制。其中通过操作触摸屏操作对电动机进行控制，分别为手自动模式的选择以及位置的控制。手自模式的转换主要是在针对单一传送带相对速度以及方向的控制，这样更有利于确定单一传送带速度的频率，然后在满足传送带在加工模式下的基础运作过程。
本课题就是在目前工业生产情况下，针对传统电动机主要运作特性以及对PLC控制系统，变频器系统和触摸屏组态的研究、分析和设计，设定出了一套完整的解决方案，从而实现了对单一电动机的启停，变化多种速度的要求。
1.2 PLC控制的传送带变频调速系统的实际意义与社会效益
1.2.1 PLC控制的传送带变频调速系统的实际意义
本文以PLC控制的传送带变频调速系统部分为研究对象，在深入了解传统传送带和电动机运转方式运输控制系统的工艺要求、现有控制方式的基础上，需要利用计算机控制技术、PLC控制系统、变频调速技术、触摸屏监控系统，设计出一套完整的控制系统，从而来完成传送带运输的自动控制。运用PLC控制系统的技术就是运用了PC端的智能控制的方式，它的控制逻辑是以程序的方式存放在存储器当中的，改变控制逻辑就改变程序就可以了，所以很简单的改变或增减系统相应的功能。PLC控制系统连线相对较少、体积较小、功耗小，PLC的继电器实际上就是存储单元的形态，所以继电器的触点数量是无限的，PLC控制系统的灵活性和可扩展性都有很好的功能。
1.2.2 PLC控制的传送带变频调速系统的社会效益
在PLC控制系统的运作下，传送带的运作已经再也不需要众多人力来操控电动机的运转。传送带在生产中是一种很常用的一种传输设备，就目前而言人们对产品需求量巨大，而且对产品质量要求还极高，因此如果光靠人力来操控整条传送带装置的话，需要的成本是非常大的，而且产品产量还低。那运用PLC控制系统在其中的话，大大降低了生产成本和提高了产品质量,自动化控制传送带起到重要的作用，在现代工业生产当中更是起到了至关重要的作用。PLC控制系统的应用，使企业很多设备已不再需要人工看护和操作，在企业自动化生产方面出现了无人操作的自动化生产线运行等诸多控制系统，人们只需要在设备故障时，对设备进行相应的检查即可，大大的节省了人力资源，降低了生产成本，使利益最大化。
1.3 本课题的主要研究内容
本文主要研究的是将PLC控制系统运用于传送带装置当中，并且运用变频器技术来实现变频调速的功能。PLC在该控制系统当中所起到的作用就是对整个系统进行自动化控制，只需要计算出PLC所需要的多种速度的大小、时间及方向的要求与变频器的频率设定相结合就可以完成。我们也在可以PLC控制系统和变频器之间加一个触摸屏，触摸屏能够更加的方便来操控传送带的运作方式。把PLC程序所需要的多种速度输出到变频器当中，然后通过变频器所设定的参数数据传输到触摸屏当中，触摸屏需要在传输之前完成按钮及多种速度数据显示的绘制，等到传输完成后，通过对触摸屏的控制就可以实现对传送带进行多种速度的运行动作操控，然后还可以在变频器当中修改所需要的参数，得到相应的速度控制，在触摸屏当中都可以看见传送带的运行状态。如果传送带出现故障了，变频器会做出报警状态，其中还有急停按钮，必要时刻可以按下急停按钮，以免出现装置损坏状况。
本文主要介绍运用PLC控制系统来应用于传送带装置当中，通过运用变频技术来实现传送带具有多种运行速度的状态，是为了达到人们所需求的启停时间，更好的控制了传送带的运行速度，并且能够准确地使传送带进行各种速度运行或者快速返回，最后还需要停止运转。保证传输带运行的稳定和精准，对于脉冲的精确计算。
一、选题简介、意义
随着经济的发展，城市化进程的加快，基础设施建设不断完善，企业生产需求量在不断的增加，因此传送带出现了向多元化发展的趋势。传送带作为物料的以及固体物件的运输手段，在世界产业界中具有悠久的历史。
近年来，国外很多的企业都在不断地改进产品质量，同时也扩大了产品的需求，他们已经将一般的由直流电动机控制的传送带进行了改良与升级，并且广泛的应用在了各种大小型企业中，而相对而言，我们国内运用的传送装置较为基础，但也有些较为先进的传送装置在一些大型企业运用，但并未普及而且价格昂贵，中小型企业根本支撑不起，因此我们需要针对国产传送带进行进一步研究与发展。
传送带的运动具有连续和间歇的特点，它既可以输送各种袋装单件，也可以输送包装盒等单件，用途较为广泛。随着近几年互联网的发展，物流快递得到了前所未有的发展，因此提高传送装置急不可待，这样更有利于促进我国的经济发展。
在当代工业生产中，传送带常常需要对工件进行计数、传送等用途，因此我们使用PLC程序控制传送带能更有效的提高计数，传送等各方面的效率。我们需要在原有的基础系统进行技术改造，改造后的多级传送带控制系统，采用PLC与触摸屏的联合控制，不仅控制的自动程度化高，而且在系统运行过程中，可以通过编写的PLC程序来操控触摸屏，从而更改传送带所需要的参数，改造后的传送装置具有操作简单方便，运行稳定等优点。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题主要研究内容：
基于PLC控制的传送带变频调速系统设计。
需要解决的主要问题：
本课题目的是需要对于传送带，电动机，西门子课编程控制器，变频器和触摸屏等多项机器同时工作，衔接配合要求非常高。现在很多工厂都需要许多人力来同步完成生产线的工作，我研究的课题就是想要寻找一个更为简单操作又可以省时又省力的快捷生产线，这样不但降低了生产成本，同时有提高了生产效率。
预期目标：
1、根据课题要求先设定好传送带的装配问题，能够让传送带正常运行，便于管理。
2、利用变频器拖动电动机实现多段速调速，方便的进行加减速控制，能够使电动机获得高性能，大幅度地节约电能。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
第一部分
1. 课题背景
2 .本课题的主要研究内容
第二部分
1.传送带的概述
2.PLC的概述
第三部分
1. PLC的选型以及S7-200的介绍
2.硬件部分的设计
第四部分
1.软件和硬件部分的设计
参考文献
[1]周万珍，高鸿斌(第一版). PLC分析与设计应用[M].北京:北京机械工业出版社, 2004；
[2] 韩安荣.通用变频器及其应用(第二版) [M].北京:北京机械工业出版社, 2000；
[3]邵裕森,戴先中.过程控制工程[M].北京:机械工业出版社,2007；
[4] 史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：化学工业出版社，2003
[5] 李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2004
