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摘要
本论文以工业以太网为核心技术，研究设计了一套带式输送机集控系统，旨在通过统一化的网络通讯，提高工业生产线的自动化程度和生产效率。在系统结构设计和通讯协议选择方面，结合传统PLC系统的优点和不足之处，结合工业以太网的高效、可靠、安全的特性，实现了带式输送机集控系统的集成设计。经过实际使用效果检验，发现该系统集成度高、操作简便、安装方便，具有很好的安全可靠性、稳定性和高效性等优点，可以适应不同工业控制领域的需求。
关键词：工业以太网；带式输送机；集控系统；集成设计；网络通讯
Abstract
Based on the industrial Ethernet technology, this paper investigates and designs a set of centralized control system for belt conveyor, aiming to improve the automation level and production efficiency of industrial production lines through unified network communication. In the aspects of system structure design and communication protocol selection, combining the advantages and disadvantages of traditional PLC system and the efficient, reliable and safe characteristics of industrial Ethernet, the integrated design of belt conveyor centralized control system is realized. After actual use and effect inspection, it is found that the system has the advantages of high integration, easy operation, convenient installation, good safety, reliability, stability and efficiency, and can adapt to the requirements of different industrial control fields.
Keywords: industrial Ethernet; belt conveyor; centralized control system; integrated design; network communication
一、绪论
工业控制维度的自动化系统逐渐得到广泛应用。因为有较好的可靠性、安全性、稳定性和易于操作等特点，传统的PLC控制系统在过去十余年中一直是工业自动化领域的主要控制技术手段。
然而，随着现代自动化技术的不断发展，传统的PLC控制系统已经不能完全满足工业自动化系统的需求。首先，由于数据量大、传输距离远等原因，传统的PLC控制系统需要大量的布线和设备，造成生产成本增加。其次，PLC控制系统难以满足现代工业生产线对高速数据传输、多协议通信、高效数据处理等方面的需求。
因此，为了提高工业生产线的自动化程度和生产效率，我们需要研究一种新的控制系统，弥补传统PLC控制系统的不足之处。基于工业以太网技术的带式输送机集控系统，是近年来发展得较为迅速的一种新型控制系统。工业以太网以其快速、高效、可靠、安全等特点，逐渐成为工业领域中的主流控制技术之一。因此，设计一套基于工业以太网的带式输送机集控系统，可以有效地解决传统PLC控制系统的问题，提供更加高效、可靠、安全和易于操作的工业控制解决方案。
本文以工业以太网为核心技术，研究设计了一套带式输送机集控系统，包括系统结构设计、通讯协议选择、软件开发等方面内容。主要通过网络通讯的方式，实现带式输送机集中控制，并提高生产效率和増强安全性。
二、带式输送机的组成
带式输送机是一种广泛应用于现代工业生产领域的自动化输送设备，由设备本身、驱动装置、输送带、支撑框架、托辊、张紧装置、放料装置等组成。
其中，输送带是带式输送机的核心部件，分为多种材质，包括橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯等。不同材质的输送带具有不同的特点，应根据具体情况选择合适的输送带。
张紧装置是为了使输送带保持一定张力，避免出现松弛现象，一般包括张紧滚筒和张紧螺旋机构两部分。托辊是输送带的支撑装置，一般采用直径在50mm-159mm之间的钢制管或者镀锌管。
放料装置通常包括漏斗、输送槽和导向条等组成部分，用于将输送物料从输送带上卸下，以及对输送方向进行引导。
三、系统结构设计
带式输送机集控系统的结构较复杂，主要包括现场控制器、程序控制器、电源及信号线，还需要与计算机进行联网通讯。
1、现场控制器
现场控制器负责对带式输送机进行现场监测和控制。在实际应用中，为了提高安全性、稳定性和操作便捷性，可以根据需求，分别设置1-2台现场控制器，从而实现对输送带的全面掌控。
现场控制器主要由输入/输出模块、电源模块、CPU、存储器、程序控制模块等部分组成。其中，输入/输出模块负责采集现场数据，并将数据传输给CPU进行处理；电源模块为现场控制器提供稳定的电源；CPU为现场控制器的核心部件，用于对数据进行处理，并控制现场设备的运行；存储器负责存储控制程序，保障控制系统的可靠性；程序控制模块为现场控制器提供控制程序，内部程序实现循环控制、位置控制、速度控制等功能。
2、程序控制器
程序控制器是与现场控制器相衔接的重要装置，负责实现数据处理和通讯控制等功能。在带式输送机集控系统中，程序控制器是控制系统的核心部件，对于整个系统的可靠性和稳定性起着至关重要的作用。
程序控制器主要由输入/输出模块、电源模块、CPU、存储器、通讯模块等组成。其中，通讯模块是程序控制器与计算机、其它现场控制器之间进行通讯的重要设备。
电源模块为程序控制器提供稳定的电源；CPU为程序控制器的核心部件，负责数据处理和通讯控制等任务；存储器负责存储控制程序，保障控制系统的可靠性；通讯模块负责程序控制器与计算机、其它现场控制器之间进行通讯。
3、电源及信号线
电源及信号线是带式输送机集控系统中极其重要的组成部分，主要负责现场控制器、程序控制器等设备的电源供应、数据信号传输等任务。电源及信号线具有电功率损失低、电气干扰小、系统运行稳定等特点，能够提供稳定的电源和数据信号传输，确保带式输送机集控系统的正常运行。
四、通讯协议选择
通讯协议是带式输送机集控系统中非常重要的一个环节，涉及到系统运行的效率、安全和稳定性等问题。在选取通讯协议时，必须从传输速率、数据带宽、传输距离、实时性、可靠性等多个方面进行综合分析。
在实际应用中，可以选择TCP/IP协议、Modbus协议、Profinet协议等标准通讯协议，也可以自主开发适合自己应用的特殊协议。具体选择哪种通讯协议，应根据工业控制系统的实际需要进行综合评估。
五、软件开发
软件开发是带式输送机集控系统中的一个关键环节，它关系到整个系统的实际运行效果、操作便捷性和可靠性等问题。在进行软件开发时，应选取先进的软件工具和开发语言，并进行系统化的软件设计和测试。
具体在软件开发中，需要实现以下几个方面的功能：
1、传感器数据采集
2、控制程序设计
3、嵌入式软件开发
4、数据库管理
5、用户界面设计
六、实践实验
在本文的最后，我们通过进行实践实验来验证带式输送机集控系统的可行性和实用性。
在实验中，我们将带式输送机集控系统分为现场控制器和程序控制器两部分进行设计。现场控制器负责对输送带运行进行监测和控制，程序控制器通过网络通讯与计算机进行联网，实现数据处理和控制命令下达等功能。
经过实验验证，发现系统结构设计合理、通讯协议稳定、软件开发高效、操作便捷、安装方便等具有很好的安全可靠性、稳定性和高效性等优点，可以适应不同工业控制领域的需求。
七、结论
本文研究设计了一套基于工业以太网技术的带式输送机集控系统，通过网络通讯的方式实现带式输送机集中控制，并提高生产效率和増强安全性。本系统具有集成度高、操作简便、安装方便等特点，可以具有很好的安全可靠性、稳定性和高效性等优点，可以适应不同工业控制领域的需求。在实际工业控制应用中具有较好的推广前景。