基于PLC技术实现四节传送带的模拟控制_陈小玲.pdf

*湖北科技学院校内培育项目（2022-23X08）；在线课程建设（2021-XZ-006）随着科技的飞速发展，PLC因其可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单、维护方便、通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和自动控制中。本文介绍利用PLC技术来实现四节传送带的模拟控制，使用SIM仿真表和人机界面（HMI）进行检验程序编程的正确性。1四节传送带控制系统的控制要求如图1所示，4条传送带分别由4台交流电电动机M1、M2、M3、M4拖动。即M1控制A传送带，M2控制B传送带，M3控制C传送带，M4控制D传送带，4条运输带顺序相连。1）按下启动按钮后，应先启动最末端的皮带机，5 s后再依次启动其它的皮带机。即启动顺序为M4、M3、M2、M1，启动间隔时间为5 s。2）按下停止按钮后，应先停止最初的皮带机，5 s后再依次停止其它的皮带机。停止顺序为M1、M2、M3、M4，间隔5 s。3）当某条皮带机发生故障时，该皮带机及前面的皮带机应立即停止，而后面的皮带机每隔5 s顺序停止。例如B发生故障，M1、M2立即停，经过5 s延时后，M3停，再过5 s，M4停。4）当某条皮带机有重物时，该皮带机前面的应立即停止，该皮带机运行5 s后停止，再5 s后接下去的一台停止。例如，A传送带上有重物，应该经过一个5 s定时器后，M1停车，过5 s，M2停车，然后为M3停车，M4停车，间隔时间为5 s。图1四节传动带控制示意图I/O端口分配如表1所示，根据表1的I/O端口分配，进行四节传送带的模拟控制的电气连接。表1I/O端口分配2PLC软件电路设计2.1时序波形图分析及流程图、顺序功能图设计根据四节传送带控制系统设计要求，分别设计出各个状态的时序波形图，如图2所示分别为按下I0.5（停止按钮）、I0.2（B负载或故障按钮）和I0.1（A负载或故障按钮）后传送带的状态。图3为传送带发生故障时的流程图，图4为传送带发生故障时的顺序功能图。2.2 PLC梯形图设计（1）启动部分按下启动按钮后，先启动最末端的皮带机，5 s后再依次启动其它的皮带机。即启动顺序为M4、M3、M2、M1，启动间隔5 s。首先设计一个启动按钮I0.0，并采用自锁功能设计，外加一个常闭的停止按钮I0.5。按照要求启动，M4最先开始启动，过5 s后M3启动，以此类推依次启动。在此过程中需要接通延时定时器TON，其功能为当前值ET等于或大于设定值PT时，输出端Q才会接通，设定值为5 s。梯形图如图5所示。（2）停止部分按下停止按钮，先停止最初的皮带机，5 s后再依次停止其他的皮带机。停止顺序为M1、M2、M3、M4，间隔5 s。首先设计一个停止按钮I0.5，并采用自锁功能设计，外加一个常闭的启动按钮10.0。按照要求停止，M1最先停止，过5 s后M2停止，以此类推依次停止。在此过程中需要接通延时定时器TON，其功能为当前值ET等于或大于设定值PT时，输出端Q才会接通，基于 PLC 技术实现四节传送带的模拟控制*Simulation Control of Four Section Conveyor Belt Based on PLC Technology陈小玲夏熙雅王雨晴（湖北科技学院电子与信息工程学院，湖北 咸宁437100）摘要：详细介绍了基于西门子S7-1200 PLC技术实现四节传送带的模拟控制的设计方法，通过流程图、波形图以及顺序功能图对四节传送带的控制要求进行分析，完成该控制系统的程序设计。该实验通过SIM仿真表和人机界面（HMI）检验程序编程的正确性。关键词：S7-1200 PLC；四节传送带控制系统；SIM仿真表；人机界面（HMI）Abstract:In this paper,the design method of the simulation control of four section conveyor belt based on PLC Technologyis introduced in detail.Through the flow chart,waveform diagram and sequence function diagram,the control requirementsof the four conveyor belts are analyzed,and the program design of the control system is completed.This experiment veri-fies the correctness of program programming through SIM simulation table and man-machine interface.Keywords:S7-1200 PLC,four section conveyor belt control system,SIM simulation table,human machine interface(HMI)基于PLC技术实现四节传送带的模拟控制148工业控制计算机2023年第36卷第1期图4传送带发生故障时的顺序功能图图3传送带发生故障时的流程图图2各状态时序波形图设定值为5 s。（3）发生故障部分当某条皮带机发生故障时，该皮带机及前面的皮带机应立即停止，而后面的皮带机每隔5 s顺序停止。发生故障可分为四种情况：包括A发生故障、B发生故障、C发生故障、D发生故障。当A发生故障，M1应立即停车，经过5 s定时器后M2停车，然后是M3停车、M4停车，间隔时间为5 s。当B发生故障，M1和M2应立即停车，经过5 s定时器后M3停车，最后是M4停车，间隔时间为5 s。当C发生故障，M1、M2和M3应立即停车，经过5 s定时器后M4停车。当D发生故障，M1、M2、M3、M4应立即停车。（4）带负载部分当某条皮带机有重物时，该皮带机前面的应立即停止，该皮带机运行5 s后停止，再5 s后接下去的一台停止。传送带带负载可分为四种情况：包括A带负载、B带负载、C带负载、D带负载。当传送带A上有重物，应该经过一个5 s定时器后，M1停车，过5 s，M2停车，再过5 s，M3停车，再过5 s，M4停车。当传送带B上有重物，M1立即停车，过5 s，M2停车，再过5 s，M3停车，再过5 s，M4停车。当传送带C上有重物，M1、M2立即停车，过5 s，M3停车，再过5 s，M4停车。当传送带D上有重物，M1、M2、M3立即停车，再过5 s，图5启动部分梯形图149（上接第147页）企业合作平台，与和县隆盛精密机械有限公司、苏州扬明实业有限公司、苏州新马净化科技有限公司、金龙联合汽车工业（苏州）有限公司、苏州中迪汽车销售服务有限公司都有合作，项目研究团队的研究一直得到上述企业的大力支持，现合作已完成了智能电动运输车、CRH380B(L)动车组商务座椅MCU控制系统、过滤器打胶流水线和快速卷帘门风淋系统等项目的设计研发。本项目研究所需的硬件、软件条件基本具备。4智能运输车研发设计的创新点根据智能运输车的功能需求，采用模块化设计理念，以工业控制器（PLC）为控制核心，加装5G无线控制模块，遥控运输车完成规定操作。该运输车采用工业控制器，比一般单片机原理的板式控制器，性能更稳定可靠，依靠工业遥控器和开放的CAN通信模块。同时，运输车具备与轿车同规格的刹车和驻车系统，提供可靠的安全保障。运输车动力方面采用超电容量的三元锂电池，利用“PC+组态软件”的人机界面，可实现系统参数设置和运输车实时工作状态的监视。运输车的电动转向机构设计有软、硬件多重保护与警示，具备碰撞急停和紧急制动等功能。该智能运输车可加装5G无线模块功能，体型小，轻松实现货物运输，生产实效高，在工业企业物流运营中扮演着重要角色，提高仓储库存能力并节约成本。5结束语不久的将来，智能运输车可以从无线网络等一系列的信号发射和收集装置进行信号的发送与接收、自动进行导引、路线的优化、车辆的调度和自动的作业，可实现有效避免碰撞、自动充电和诊断等功能，彻底实现智能运输车的信息化、网络化、标准化。智能运输车将朝着机械结构模块化、功能部件标准化、控制系统开放化、智能传感器互联化发展；单套设备价格将逐渐下降，不仅能运用在高等院校的实验实训室中，更多的中小企业也可更广泛使用。参考文献1贾慧波，李程宇，吴晓君，等.全向自动导引车导向机构设计及其运动控制研究J.工程设计学报，2018，25（5）：546-5522李浩.基于可见光定位自动导引车的室内自动定位导引系统设计D.广州：暨南大学，20183李浩.基于PLC的立体仓库AGV控制系统设计和研究D.汉中：陕西理工学院，20174吴宇.基于模糊控制的磁引导AGV系统路径校正的应用研究D.杭州：杭州电子科技大学，20175牛海颐.应用TRIZ理论解决激光定位型自动导引车重复定位偏差过大问题J.物流技术与应用，2018，23（10）：172-1746李昊，叶文华，满增光.特征地图中基于高斯核函数的自动导引车Markov定位算法J.计算机集成制造系统，2018，24（5）：1081-1088收稿日期：2022-06-15M4停车。3软件调试3.1利用SIM仿真表进行调试图6为当A带负载时SIM表的仿真情况，可以观察到传送带A上有重物，经过一个5 s定时器后，M1停车，过5 s，M2停车，再过5 s，M3停车，再过5 s，M4停车。符合实验设计思想。图6传送带A带负载时SIM表仿真图3.2利用人机界面（HMI）进行调试设置运输带外观动画，其“范围”值为0和1，0代表不得电状态时背景色为黄色；1代表得电状态时背景色为绿色。图7为按下启动按钮后的状态，观察到启动顺序为M4、M3、M2、M1，间隔时间为5 s。符合实验设计思想。当传送带A发生故障时的人机界面仿真情况，可以观察到传送带A发生故障，M1立即停车，经过5 s定时器后M2停车，然后是M3停车、M4停车，间隔时间为5 s。符合实验设计思想。4结束语本文详细介绍了基于西门子S7-1200 PLC技术实现四节传送带模拟控制的设计方法，通过流程图、波形图以及顺序功能图对四节传送带的控制要求进行分析，完成该控制系统的程序设计。通过SIM仿真表和人机界面（HIM）的运行调试方法来检验设计的正确性，实现了四节传送带控制系统。参考文献1廖常初.S7-1200 PLC编程及应用M.4版.北京：机械工业出版社，20212侍寿永.S7-1200 PLC编程及应用教程M.北京：机械工业出版社，20203黄俊玲.西门子S7-1200 PLC程序设计方法研究J.工业控制计算机，2016，29（10）：142-1434廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法与顺序功能图J.电工技术杂志，2001（10）：49-50收稿日期：2022-06-10图7启动部分人机界面仿真图基于PLC技术实现四节传送带的模拟控制150