基于S7—1200PLC的码头单向皮带输送机控制系统.docx

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1、近年来，随着我国码头进出口货物量上升，码头的运输系统对于保证正常生产效率、生产安全的重要作用愈发明显。而皮带输送机作为散装物料运输、装卸环节中最关键的设备，具有运输距离长、运输速度快、运输量大等比较优势。为使码头的单向皮带输送机系统安全可靠运行，利用自动化技术对皮带输送机进行集中监视、控制及故障检测以保证运输系统正常安全地自动运转很有必要。本文以基于S7-1200PLC的码头单向皮带输送机控制系统展开，设计了控制器并通过SimatiCWinCC进行仿真实验。首先大致介绍了本研究选题相关背景、意义，当前国内外在该领域的技术差距和将来的发展趋势，以及皮带输送机传统控制方法和集中自动化控制方式的优缺

2、点比较，然后简述整个控制系统的工作流程，进行硬件设备的选型、软件控制程序的编写和仿真页面的设计。仿真结果表明，本设计的码头单向皮带输送机控制系统可以有效监控皮带机运输系统的运行工况，并通过PLC进行远程集中控制，实现自动化生产，借助保护传感器装置提高现场安全性，满足控制系统的设计需求。关键词S皮带输送机；S7-1200；TIAPortalTheControlSystemofTerminalOne-wayBeltConveyorBasedonS7-1200PLCAbstract:Inrecentyears,withtheincreaseintheimportandexportvolumeofgo

3、odsatportsinChina,thetransportationsystematportshasbecomeincreasinglyimportantinensuringnormalproductionefficiencyandsafety.Asthemostcriticalequipmentinthetransportationandloadingandunloadingofbulkmaterials,beltconveyorshavecomparativeadvantagessuchaslongtransportationdistance,fasttransportationspee

4、d,andlargetransportationvolume.Inordertoensurethesafeandreliableoperationoftheone-waybeltconveyorsystematthedock,itisnecessarytouseautomationtechnologyforcentralizedmonitoring,control,andfaultdetectionofthebeltconveyortoensurethenormalandsafeautomaticoperationofthetransportationsystem.Thisarticlefoc

5、usesonthecontrolsystemofaunidirectionalbeltconveyorfordocksbasedonS7-1200PLC,designsacontroller,andconductssimulationexperimentsusingSimaticWince.Firstly,thebackgroundofthisdesignwasintroduced;Secondly,thestructureandbasicfunctions,parameterdetection,andsafetyprotectiondevicesoftheone-waybeltconveyo

6、rcontrolsystemweredesigned.Onthisbasis,useSiemensBotusoftwaretodesignthehardwareandsoftwareofthesystem,includingPLCmoduleconfiguration,externalwiring,andladderdiagramprogramming.Thesimulationresultsshowthatthedesignedone-waybeltconveyorcontrolsystemforthedockcaneffectivelymonitortheoperatingconditio

7、nsofthebeltconveyortransportationsystem,andachieveremotecentralizedcontrolthroughPLCtoachieveautomatedproduction.Withthehelpofprotectivesensordevices,theon-sitesafetyisimproved,meetingthedesignrequirementsofthecontrolsystem.Keywords:Beltconveyor；S7-1200；TIAPortal摘要IAbstractII1绪论11.1 本课题的研究背景及意义11.2

8、国内外研究动态及发展趋势11.3 本课题研究的主要内容32射电望远镜天线控制系统及数学模型的建立42.1 射电望远镜天线控制系统42.1.1 基本工作原理42.1.2 天线伺服系统的性能指标92.2 数学模型的建立152.3 本章小结错误!未定义书签。3射电望远镜天线控制系统算法研究161.1 PID控制161.1.1 基本原理错误!未定义书签。1.1.2 PI控制系统设计错误!未定义书签。1.2 LQG控制171.2.1 LQR控制错误!未定义书签。1.2.2 LQG控制错误!未定义书签。1.2.3 LQG控制器设计错误!未定义书签。1.3 PI+LQG控制器设计错误!未定义书签。1.4 本

9、章小结错误!未定义书签。4 基于MATLAB的仿真实验184.1 MATLAB软件简介184.2 Pl控制仿真实验错误!未定义书签。4.3 LQG控制仿真实验错误!未定义书签。4.4 PI+LQG控制仿真实验错误!未定义书签。4.5 三种控制方法的对比分析错误!未定义书签。4.5.1 无扰动时三种控制方法的对比分析错误!未定义书签。4.5.2 扰动作用下三种控制方法的对比分析错误!未定义书签。4.6 本章小结错误!未定义书签。5 结论23致谢24参考文献241绪论1.1 本课题的研究背景及意义港口码头是水路运输和陆路运输的交汇集中点、货物多种方式联合运输的重要枢纽，是衡量国家经济建设水平和进出

10、口贸易的重要标志。港口行业的发展不仅能解决我国工业、制造业对大宗物资的需求，还能有效加强我国在世界航运市场的竞争力。科学技术的日益提高以及现代农业、工业、运输业等生产规模的不断扩大，使得皮带输送机已经成为散装物料输送的重要设备。然而随着我国港口码头运输行业的高速发展以及货物进出口数量的急剧上升，原港口的操作人员数量多、自动化装备水平低下等作业特点和设备性能限制导致的在生产效率、生产安全性等方面的缺陷也日渐突出。以往在码头生产运输作业中对皮带输送机的控制方式多为人工就地分台控制，每台皮带输送机都需要操作工在生产现场就地控制，这种控制方式较为简单，且不需要增加额外的电气控制设备，在生产线建设初期可

11、以节省一定的成本，但需要的司机人员较多，且在人工手动操作过程中可能会出现操作失误、控制不精准的情况，甚至导致生产事故发生，这种较原始的控制方式不仅限制了生产运输效率的上限，还严重影响了生产安全进行。而利用可编程逻辑控制器等先进设备对整个皮带输送机系统进行集中监控、控制、故障检测的控制方式，是在整个皮带输送机生产运输线上增加一套集中控制装置，由控制层进行集中操纵机构运行，并可以在上位机中实时监视各皮带输送机运行状况，监测有无故障出现，所有操作均可由一名司机单独完成。这种自动化控制方式不但节省了生产现场大量的司机人员，也为提高控制精度、准确性，减少误操作并及时发现故障、缩短停产维护时间创造了条件，

12、大幅提升了综合自动化水平和生产效率。目前集中控制以及成为皮带输送机的主流控制方式之一。1.2 国内外研究动态及发展趋势目前，港口散货物料到达码头后，大多需借由皮带输送机来完成装卸货和运输，皮带输送机可以实现高速运转、长距离、自动地运输物料，这种方式可以节省一部分的车道、车辆成本，在经济性方面是一种可靠的选择。随着科学技术的进步以及现代农业、工业、运输业等生产规模的增大，且我国港口码头运输行业正在高速发展、货物进出口数量的急剧上升，现代码头的运输对皮带输送机也提出了更高的要求，以短距离运输向长距离运输、设备大型化、自动化方向为发展趋势，实现多条线路交互联通。经过多年的科学研究投入，我国在运输业方

13、面已经取得了可观的进展，但不可否认的是国外在相关行业拥有更丰厚、更成熟的技术积累，且与我国有着一定差距。随着科学技术水平日益提高，设备自动化水平上升，皮带输送机的用途也得以拓宽，开发了更广泛、更全面的功能。当前已有大批量结合了新技术的皮带输送机投入到了实际生产和运输中，一定程度上弥补了部分在运输距离、运输量和运输速度等方面相较于国外的不足，同时也有效提升了装备的自动化水平，不断向着国外先进技术靠拢，改善了皮带输送机的运行稳定性、能效经济性，降低了故障率，大幅提升了码头散货物料的运输效率。不仅在港口码头运输中需要依靠皮带输送机，在散货的运输中皮带输送机也发挥着重要作用。皮带输送机也分化出了适用于

14、多种场合的不同类型，并加入了一些新技术以提高皮带输送机的生产能力，同时改善皮带机的节能性、可靠性。在皮带输送机的初始电机功率方面，中国与国外也有着一定差距。国内皮带输送机最大多电机额定功率为4750kw,而国外皮带输送机可达到4X970kw,且从数据上看，国内大部分电机额定功率约为国外的10%至20%。在皮带机输送能力方面，国外的皮带输送机也远优于国内的，这主要是受装机容量影响山。单向皮带输送机中的上下托根的作用是支撑皮带和物料，但由于托根与皮带间摩擦力不足和皮带打滑等原因导致的皮带与物料之间发生相对位移影响，国内皮带输送机运输速度多数低于国外的皮带机。同时，由于国内的皮带输送机连接技术较落后

15、，在皮带机输送距离方面也较国外相对落后。在皮带长度方面，受限于材料水平，当前国内胶带长度最多只能达到9.8km,而国外皮带输送机的作业胶带长度可达到15kmO总体来看，国内在皮带输送机上与国外水平仍有较大差距，无论是在皮带输送机的硬件构造质量方面，还是布置安装技术方面，都仍有很大的发展进步空间。以往国内的皮带机种类少、功能性较弱等各种技术差距导致投入成本较大但经济效益低下，目前国内正致力于提高皮带输送机的种类和功用。国内外的皮带输送机除了在上述方面有差距外，国外的皮带输送机也拥有比国内皮带机更长的使用寿命，普遍能工作多年并保持较为良好的工作性能。此外，在实际的运输应用中，国内的皮带机也更容易出

16、现诸如断轴、停机等故障问题，在设备运行可靠性方面依然不及国外。图1为码头皮带输送机。图1码头皮带输送机1.3 本课题研究的主要内容码头装卸货运输设备自动化控制已经成为未来趋势，而皮带输送机作为码头装卸货运输中重要的一环，实现集中自动控制可以有效改善工作效率。利用工业PLC对整个皮带输送机运输系统进行远程测量、远程信号、远程控制，使皮带输送机控制系统能够实现联锁、报警与显示以及在紧急情况下启动和停机的功能。提高工作效率、设备自动化水平，减少停产时间、减少现场操作人员、改善产能经济效益。本文以此为目的，以码头单向皮带输送机为背景，设计一种基于PLC的皮带机控制系统。主要内容分为以下部分：第一章绪论主要介绍本选题背景和意义，国内外在皮带输送机上的研究现状、技术差距和未来发展趋势，以及本