PLC课设.docx

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PLC课设

本科生课程设计

课程设计题目粉料包装线控制系统设计

学生姓名/学号XXXXX

所在学院XXXXX

专业及班级XXXXX

指导教师XXXX

完成日期2018年07月12日

1任务书

1.1设计课题

粉料包装线控制系统设计

1.2设计目的及要求

1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。

3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。

4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

1.3原始资料

粉料包装线控制系统同时控制二套洗衣粉喂料包装流水线。

原料通过磺化和喷粉等工序处理后，作为成品进入总料仓，然后由皮带输送到5个集粉仓（V1～V5），进行喂料。

每个集粉仓通过二个口，分别将洗衣粉送到电子秤粉机，经过秤量的洗衣粉落入包装袋，最后进入成品仓库。

喂料程序要求达到：

1、随时将洗衣粉加满每个料仓；

2、如果料位计发出超高信号或秤粉机有故障时，将自动跳过该料仓，直到恢复正常；

3、皮带上的积余料流入贮料仓；

4、当第5个集粉仓喂料时，第1个集粉仓提前将卸料器放下，同时喂料，以便减少皮带上的积料；

5、每个集粉仓的粉末位置由2个料位计检测，料位的高限信号直接送到PLC输入接口；

6、当电子秤发生故障或其他原因需要某个工位停机时，可通过现场报警按钮，将信号送到PLC输入端，PLC立即停止对该集粉仓喂料，并在模拟屏上发出声光报警。

模拟屏能真实地反映运行现状、报警位置及喂料时间等。

本系统设置预清、启动、单次、调机、暂停以及自动／手动等控制功能键。

设有四个报警操作功能键及二套报警程序，分别为“集粉仓报警程序”、“秤粉机报警程序”。

1.4课题要求

1、设计原则：

国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。

2、设计范围：

控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。

3、设计成果：

课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。

（所有成果均应为打印稿）

1.5日程安排

本次课程设计时间共一周，进度安排如下：

1、设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。

（1天）

2、分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。

（1天）

3、绘制控制流程图、I/O端子接线图。

（1天）

4、梯形图设计、编制程序及程序说明。

（1天）

5、整理计算书及图纸、写课程设计报告。

（1天）

1.6主要参考书

1、《电气控制与可编程控制器应用技术》郁汉琪主编东南大学出版社

2、《工厂电气控制技术》方承远主编机械工业出版社

3、《可编程控制器原理应用网络》徐世许主编中国科学技术大学出版社

4、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社

2课题分析与方案选择

2.1设计方案的初步分析

本次课程设计是要设计一个粉料包装线控制系统同时控制二套洗衣粉喂料包装流水线，要求能自动卸料，具有预清、启动、单次、调机、暂停以及自动／手动等控制功能键，并有故障报警功能及自动处理故障的能力。

生产线既能自动运行，又能根据实际要求手动加满每个料仓。

2.2选择实现方案

目前已学的可行控制方案有传统继电接触式控制、单片机或微处理器控制、PLC可编程控制器控制三种，这三种方法各有优劣，下面进行比较。

传统继电控制原理简单明了，适用于简单控制系统场合的运用。

但在本例中，继电控制很难完成与红外传感器、故障传感器的配合。

同时，断电延时的时间继电器计时精度不高，而且无法做到“不断刷新”。

另外，在元件较多情况下，传统继电控制接线复杂，易出错，控制可靠性就显得没那么高了。

而且，继电控制无法实现计算机通信，对智能建筑综合控制系统的建立没有帮助。

所以不应选择这个做法。

单片机或微处理器在目前造价低廉，与传感器的配合、与计算机通信也较容易做到，但要配合各类周边芯片（RAM、ROM等）才能正常工作，整个系统构造复杂。

而且工作时控制精度受外接晶振影响较大，容易受到各类电磁干扰，可靠性不高。

同时，在输入电平兼容、输出驱动方面的设计很复杂，编程也较为复杂。

所以不应采用这个做法。

PLC可编程控制器虽然造价较高，但容易与各类传感器配合、与计算机通信。

它编程简单、可靠稳定，各类装置集成于一体。

在控制的实现上直观清楚，在程序调试时容易发现错误和纰漏所在，方便更改。

所以本次课程设计采用这种方法实现。

3具体设计

3.1硬件系统设计

3.1.1I/O点数的估算

1、系统输入信号：

启动、停机、暂停，需要3个输入端；

每个集粉仓高限信号，需要5个输入端

每个集粉仓手动启动，需要5个输入端；

单次设置，需要1个输入端

因设备有限，添加每个秤粉机的故障按钮进行检验，需要5个输入端

手动/自动切换，需要1个输入端

预清设置，需要1个输入端

以上共需21个输入信号点。

2、系统输出信号：

皮带1、皮带2，需要2个输出信号点

5个集粉仓，需要5个输出信号点

每个秤粉机的故障信号，需要5个输出信号点

自动指示灯、手动指示灯，需要2个输出信号点

启动指示灯、暂停指示灯，需要2个输出信号点

以上共需要16个输出信号点。

具体见表3-1

输入

输出

0.00

SB1启动按钮

10.00

KM1皮带1

0.01

SB2停机按钮

10.01

KM2皮带2

0.02

SB3暂启按钮

10.02

KM3V1

0.03

SQ1L1高限信号

10.03

KM4V2

0.04

SQ2L2高限信号

10.04

KM5V3

0.05

SQ3L3高限信号

10.05

KM6V4

0.06

SQ4L4高限信号

10.06

KM7V5

0.07

SQ5L5高限信号

10.07

KM8秤粉机1故障信号

0.08

SB4手动1

11.00

KM9秤粉机2故障信号

0.09

SB5手动2

11.01

KM10秤粉机3故障信号

0.10

SB6手动3

11.02

KM11秤粉机4故障信号

0.11

SB7手动4

11.03

KM12秤粉机5故障信号

1.00

SB8手动5

11.04

KM13自动指示灯

1.01

SB9单次

11.05

KM14手动指示灯

1.02

SB10秤粉机1故障

11.06

KM15启动指示灯

1.03

SB11秤粉机2故障

11.07

KM16暂停指示灯

1.04

SB12秤粉机3故障

1.05

SB13秤粉机4故障

1.06

SB14秤粉机5故障

1.07

SB15手动/自动

1.08

SB16预清

表3-1

3.1.2I/O端口图

图3-1I/O端口图

图3-1为I/O端口图，在进行模拟实验时，因设备有限，故每个秤粉机故障情况用一个状态开关模拟，输出侧均用小LED等代替。

3.2软件系统设计

3.2.1系统流程图

图3-2粉料包装线控制系统流程图

按下启动按钮后，启动指示灯亮，若按暂停按钮，则暂时停止工作，暂停指示灯亮，再次按下按钮重新运行，启动指示灯亮

未启动时可按下预清按钮，启动皮带1和皮带2，清理积余料，松开按钮停止运行。

手动情况下，可分别手动操作卸料器。

按下手动1-5按钮，对应的卸料器工作，松开即停止工作，或者由对应的高限信号L1-L5触发停止工作。

手动情况时有对应的指示灯亮。

自动情况下，皮带1和皮带2同时开始运行，当秤粉机1没有故障信号并且L1高限信号没有被触发，V1卸料器开始工作，卸料完成的同时触发L1高限信号，V1卸料器停止工作，若秤粉机1故障，则跳过V1卸料器。

此时若秤粉机2无故障且L2高限信号没有被触发，V2卸料器开始工作，同时触发L2高限信号，V2卸料器停止工作，同理当V3卸料完成（L3高限信号触发），之后当L4高限信号触发，若秤粉机5没有故障则接通V5卸料器，同时接通V1卸料器。

当V5卸料完成，若没有按下单次按钮（若提前按下单次按钮，则此时停机），则等待50S，50S内按下停止按钮则停机，否则继续循环。

自动情况时有对应的指示灯亮。

3.2.2主电路图

图3-4主电路图1

图3-5主电路图2

3.2.3程序设计

1、梯形图

2、助记符

4模拟运行结果以及存在的问题

4.1在实验台上模拟运行

4.1.1接线

输入

输出

0.00

SB1启动按钮

10.00

KM1皮带1

0.01

SB2停机按钮

10.01

KM2皮带2

0.02

SB3暂启按钮

10.02

KM3V1

0.03

SQ1L1高限信号

10.03

KM4V2

0.04

SQ2L2高限信号

10.04

KM5V3

0.05

SQ3L3高限信号

10.05

KM6V4

0.06

SQ4L4高限信号

10.06

KM7V5

0.07

SQ5L5高限信号

10.07

KM8秤粉机1故障信号

0.08

SB4手动1

11.00

KM9秤粉机2故障信号

0.09

SB5手动2

11.01

KM10秤粉机3故障信号

0.10

SB6手动3

11.02

KM11秤粉机4故障信号

0.11

SB7手动4

11.03

KM12秤粉机5故障信号

1.00

SB8手动5

11.04

KM13自动指示灯

1.01

SB9单次

11.05

KM14手动指示灯

1.02

SB10秤粉机1故障

11.06

KM15启动指示灯

1.03

SB11秤粉机2故障

11.07

KM16暂停指示灯

1.04

SB12秤粉机3故障

1.05

SB13秤粉机4故障

1.06

SB14秤粉机5故障

1.07

SB15手动/自动

1.08

SB16预清

图4-1硬件接线图

4.1.2运行过程

1、按下启动按钮，皮带1和皮带2输出接通，正常运行。

2、卸料机1灯亮，V1开始卸料，L1高限信号置1（开关拨到ON），V1灯灭，V2亮，L2置1,V2灭，V3亮，L3置1，V3灭，V4亮，L4置1，V5和V1同时亮，L5置1,V5和V1灭。

等待50S，如果50S内不停机，自动循环运行，50S后，若L1不置1，说明V1料仓不满，V1开始卸料。

3、按下单次按钮，从V1开始卸料，顺序操作直至将L5置1,说明循环完成1次，此时停机，实现单次功能。

4、按下暂停按钮，生产线电路暂时失电，暂停指示灯亮，再次按下，重新恢复供电，继续运行，实现一键暂启功能。

5、按下手/自动按钮，切换为手动，手动指示灯亮，此时操作按钮手动1-手动5，V1-V5正常下料，再次按下手/自动按钮，切回自动模式，自动指示灯亮，与自动模式互锁。

6、秤粉机1-5故障输入，V1卸料中，按下秤粉机1故障，自动关闭V1卸料机，接通V2卸料机，按下其他故障输入按钮，正常实现功能。

7、未启动时按下预清按钮，皮带1，皮带2运行，清理皮带上的积余料。

8、反复几次调试

（1）-（7），均正常运行，满足要求。

4.1.3运行结果

1、各环节均能正常运行。

2、不同环节调试时有各自效果。

4.2存在的问题

因实验室设备有限，只能用按钮进行秤粉机故障状态的模拟。

因按钮数量有限，无法进行整体校验，只能分块进行。

5总结与体会

通过此次PLC课程设计，我对PLC的具体用途、原理及其工作方式有了更加深刻的体会。

平日感觉在课堂上已学的差不多，但到真正动手去做的时候发现任然存在较大的问题，对某些原理了解的任然不是十分透彻。

再者，这次课程设计更是一次工艺实习，我在动手能力方面也有了很大的提高。

在怎么看PLC的端子以及如何正确的按图接线方面有了深刻的体验。

在以后的社会工作中，很大地方是要自己动手去做的，因此，掌握里面的技巧很重要。

其次，这次实验是一次团队实验，使我和团队里的人分工合作的能力也得到了提高。

现在的社会对团队合作提出了更高的要求，很多事情必须得依靠大的团队才能很好的解决，提高团队精神也是至关重要的。

根据任务书，我先和组员们讨论具体要求及实现方式。

我们先把最主要的流程实现，即从V1卸料到V5卸料这一个过程，实现暂停、预清、单次、手自动切换，秤粉机1-5故障都比较顺利。

初步调试时，我们发现启动电机的自锁无法实现，我们一一排查原因，发现是运行状态没有切换。

接着我们检验了每个模块，在检验最主要的自动循环模块时，发现有部分模块始终无法识别，再尝试多种方法都无果后，我们只能选择删除并重新编辑，这次却顺利完成了。

这次电气控制及可编程控制器课程设计的过程中，我参考了很多资料，发现自己现在学到的只是很小的一部分，在设计上有一定的难度。

就我设计的题目而言，平时在书上介绍的只是一些原理，并参数取值等介绍，具体要怎么设计一个完整的架构就需要我们对现有和过去学的知识有一个大概的了解。

通过课程设计、实习的学习工作，使我接触了很多新的知识，比如相关软件的拓展，也让我对这门课有了更深的了解，培养了我们求真务实的态度。

本次课程设计也是一次逻辑培养的过程。

每个程序不可能一下手就编好，总是先编一个大致框架，再不断地完善它内容的逻辑关系，不断修改里面的逻辑错误，最终得到预期的结果。

最重要的，这门课教会了我“做什么”要比“怎么做”难得多。

做任何事都要有一个目标，从一开始就要有一个明确的方向，这样才有意义。

6参考文献

[1]马小军主编．建筑电气控制技术．2013年6月第二版．北京．机械工业出版社