电子技术综合实验自动装料控制系统.docx

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电子技术综合实验自动装料控制系统

课程设计

2016～2017学年第一学期

课程名称电子技术综合实验项目二

设计题目自动装料控制系统

院（系）

专业

学生姓名学号

设计时间

指导教师

提交日期

目录

1.简介-------------------------------------------------------------------------2

1.1课题概况-----------------------------------------------------------------------------------2

1.2设计要求-----------------------------------------------------------------------------------2

1.3设计内容-----------------------------------------------------------------------------------2

2.系统总体方案设计-------------------------------------------------------3

2.1总体方案选择说明-----------------------------------------------------------------------3

2.2控制方式选择----------------------------------------------------------------------------3

2.3操作界面设计----------------------------------------------------------------------------3

3.PLC控制系统的硬件设计---------------------------------------------5

3.1PLC的选型------------------------------------------------------------------------------5

3.2用户存储器容量的估计---------------------------------------------------------------5

3.3I/O点数的估算------------------------------------------------------------------------5

3.4电源模块选择--------------------------------------------------------------------------5

3.5I/O分配表------------------------------------------------------------------------------6

3.6电气原理图设计------------------------------------------------------------------------6

3.7电气元件型号规格的选定依据-----------------------------------------------------6

3.8电气元器件布置图设计---------------------------------------------------------------7

3.9电气接线图设计------------------------------------------------------------------------7

3.10电气元器件明细表--------------------------------------------------------------------7

4．PLC控制系统系统程序设计-------------------------------------------9

4.1状态分配表-------------------------------------------------------------------------------9

4.2自动装料控制程序顺序功能图（或流程图）设计---------------------------------9

4.3控制程序设计思路--------------------------------------------------------------------9

5．系统调试及结果分析---------------------------------------------------------------29

5.1系统调试及解决的问题--------------------------------------------------------------18

5.2调试中出现的问题及采取的措施--------------------------------------------------21

5.3结果分析--------------------------------------------------------------------------------22

6．系统的使用说明书-------------------------------------------------------------------23

7．课程设计体会--------------------------------------------------------------------------24

8．参考文献------------------------------------------------------------------25

9．附录-----------------------------------------------------------------------26

附录A

自动装料控制系统状态转移图梯形图-----------------------------------------27

附录B

自动装料控制系统电气原理图------------------------------------------------29

附录C

自动装料控制系统电气元件布置图-------------------------------------------30

附录D

自动装料控制系统电气接线图------------------------------------------------31

1．简介

1.1课题概况

如图所示，一个用四条皮带运输机的传送装料系统，分别用四台电动机驱动。

KM1、KM2、KM3、KM4分别控制皮带运输机A、B、C、D，SB1、SB2分别为启动按钮和停止按钮，A、B、C、D的负载故障设定分别由四个对应的纽子开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来模拟。

SQ5检测有无车辆，无车则L1灯亮；SQ6检测车辆有无装满物料，物料未满则L2灯不亮，物料满则L2灯亮；选择开关SA1选择汽车的装料时间。

1.2设计要求

（1）初始状态：

L1亮，L2灭，表示允许汽车进来装料，料斗F（用电磁阀YV控制）、电动机M1、M2、M3、M4皆为OFF。

当汽车到位时，L1灭，L2灭。

选择开关SA1为“0”时汽车装料30S，为“1”时装料时间40S，故障时间不计算在装料时间内。

（2）按下启动按钮，皮带运输机D启动，经过5S延时，再依次启动皮带机C、B、A和料斗F（各间隔3S）。

（3）当车辆装满料（由装料时间确定）时，先停止料斗F，经过4S延时后再依次停止其他皮带机A、B、C、D（各间隔4S）。

当皮带机的电动机全部停止后，汽车才允许离开。

（4）某皮带发生故障或负重载时，该皮带机及前面（上游）的皮带机立即停止，而该皮带机后面（下游）的皮带机待运完物料（设定6S）才停止。

例如M2故障，M1、M2立即停止，经过6S延时后，M3停止，在经过6S，M4停止，以此类推。

（5）按下停止按钮后，所有的工作立即停止，按下启动按钮再继续运行。

1.3设计内容

包含系统总体方案设计、PLC控制系统的硬件设计、PLC控制系统系统程序设计

2．系统总体方案设计

2.1总体方案选择说明

1、皮带运输机A、B、C、D和料斗分别由电动机M1、M2、M3、M4、M5拖动。

电机功率较大，需要采用Y-△降压启动。

2、电动机M1～M5每路均安装热继电器。

3、工艺参数的调整是通过修改PLC程序实现。

4、电气控制箱置于专门的操作室。

电器板与控制板之间，以及电控箱与执行系统之间的连接，采用接线板进出线方式。

2.2控制方式选择

由于PLC控制系统较继电-接触器控制系统有许多优点，如硬件电路简单，修改程序容易，可靠性高等，所以本设计选择PLC控制系统。

2.3操作界面设计

根据任务书的控制要求和总体方案，设计如图1所示操作界面。

　　　　　　　　　　　　图1　自动装料系统操作面板

1、为了便于随时观察系统的运行状况，每条皮带运输机及料斗装有运行状态指示灯。

2、根据设计内容和控制要求分别设置一个启动、停止按钮和表示车辆到达及料斗装满的按钮。

3、根据控制要求（3），为每皮带设置一个故障按钮和故障指示灯，用于“调试”工作模式下的单独操作。

3.PLC控制系统的硬件设计

3.1PLC的选型

本次课程设计：

（定机型：

S7-300－CPU314C-2DP）

本次自动装料控制系统设计用的是来自西门子公司的S7-300可编程控制器。

西门子公司的S7-300是一种通用型的模块式中、小型PLC，可用来代替继电器的简单控制场合，也可用于负载的自动化控制系统。

由于他有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。

它可靠性高，可以用梯形图，语句表和功能图块三种语言来编程。

它是指令丰富，指令功能强大，易于掌握，操作方便。

3.2用户存储器容量的估计

用户程序占用多少内存，一般与I/O点数、用算处理量、控制要求、程序结构等有关，所以只能作粗略的估算：

根据经验，每个I/O点有关功能器件占用内存用量大致如下:

·开关量输入：

10～20字节/点

·开关量输出：

5～10字节/点

·定时器（计数器）：

2字节/个

·寄存器：

1字节/个

·模拟量：

100～150字节/点

·与计算机通行接口：

300字节以上/个

3.3I/O点数的估算

I/O是PLC的一项重要指标。

合理选择I/O点数即可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。

PLC的输入/输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量等输入/输出设备情况（包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出设备数元件要占用一个输入/输出点。

考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上加上20%～30%的备用量。

3.4电源模块选择

电源模块的选择一般只考虑输出电流，电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O口模块、专用模块等消耗电流的总和。

选择电源的一般步骤：

（1）确定电源的输入电压。

（2）计算出I/O模块所需的总背板电流值。

（3）在框架中是否有用于电源的空槽，若没有，将电源装到框架的外面。

（4）根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，选择合适的电源模块。

3.5I/O分配表

表1I/O分配表

外接元件

I/O编号

说明

SB1

I0.0

启动按