自动送料装车系统.docx
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自动送料装车系统
电器控制与PLC课程设计
自动送料装车系统的PLC控制
专业：
机械制造工艺及设备工业电气自动化
班级：
02机双Y2
姓名：
李荣杰
学号：
02121429
时间：
05/06
（一）20周
目录
第一章绪论………………………………………1
第二章方案设计
第一节课题介绍…………………………………2
第二节硬件设计…………………………………3
第三节元器件选择………………………………4
第四节软件设计…………………………………5
第三章设计中碰到的问题及处理方法…………12
第四章小结………………………………………13
附录一梯形图……………………………………14
附录二设计的主电路、PLC控制电路…………15
附录三元器件清单………………………………16
参考书及参考网站…………………………………17
第一章绪论
本课程设计以自控轧钢机控制系统设计，说明PLC的工业应用。
目前我国大部分的轧钢机的控制系统都是从国外引进的，不仅成本昂贵，而且在维护等方面也非常不方便，一旦出现故障就有停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。
针对这种情况，应对轧钢机控制系统进行改造，使其本地化，这就是设
计本系统的主要目的。
轧钢机的控制系统在国外已经比较普遍，但在我国国内对于这方面的研究还是比较少，因此国产的控制系统几乎没有，这就更加有了对此系统进行改造的必要性。
在对系统进行改造前，必须对工艺流程、机械设备、原有的控制系统进行分析研究，只有在彻底搞清楚原理之后才能进行改造工作，因此分析这一步是非常重要的，并且也是很难很大的工作，之后的硬件设计、软件编程相对简单一些。
进行改造之后的控制系统不仅在维护方面更加方便，并且也降低了成本，在产品的一致性上也有了提高，为产品的各项参数指标的提高创造了更好的前提条件，有利于质量的提高。
轧钢机的应用越来越广泛，前景是非常好的。
第二章方案设计
用PLC构成自动送料装车控制系统。
第一节课题介绍
在小型控制系统中，大量的控制为顺序控制。
顺序控制是指根据预先规定的程序或条件，对控制过程各个阶段顺序地进行自动控制。
用PLC进行顺序控制十分方便，它可以采用多种编程方法，除了用基本逻辑指令和移位指令来编程以外，还可以用专用的顺序控制指令（例如步进指令）来编程。
本课题要求如下：
某原料从料斗经过M1、M2、M3三台皮带运输机送出。
从料斗向皮带1供料由电磁阀K2控制，皮带1、皮带2、皮带3分别由电动机M1、M2、M3驱动。
通过红灯L1、绿灯L2控制装料车的进出。
由传感器S1、S2控制料斗的开关。
如图1-1：
图1-1自动送料车系统示意图
第二节硬件设计
该系统硬件控制要求如下：
红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电机M1、M2、M3皆为OFF。
当汽车到来时（用S2接通表示），L1亮，L2灭，M3运行，电机M2在M3接通后2S后运行，M1在M2接通后2S后运行，K2在M1接通后2S后打开出料。
当料满后（用S2断开表示），料斗K2关闭，电机M1延时2S后关断，M2在M1停2S后停止，M3在M2停2S后停止，L2亮，L1灭，表示汽车可以开走。
FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。
由于FX2n系列具备如下特点：
最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计器。
定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开度模块。
对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。
连接到世界上最流行的开放式网络CC-Link，ProfibusDp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要
根据自动送料车系统的工艺流程，控制系统的被控系数有电磁阀K2的开启与关闭、传感器S1、S2的接通与断开、信号灯L1、L2的亮灭，电动机M1、M2、M3对皮带的驱动等。
考虑到现场工作环境比较恶劣等情况，采用日本三菱电工的FX2N-32MT-001系列可编程控制器（PLC）的CPU216为核心，配以扩展模块、外部接口及驱动单元组成自动送料车生产过程自动控制系统。
FX2N-32MT-001（晶体管输出型）自带32个I/O点，其中16个输入点、16个输出点，其输出为直流型输出，可以满足高频输出的要求。
FX2NPLC的体积比FX2PLC小50%以上，但控制功能和性能相同。
FX2NPLC的编程，可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSEMEDOC进行。
第三节元器件选择
元器件选择列表
序号
名称
型号
数量
1
灯泡
220V
2
2
电磁阀
34EF30-E10B
2
4
电动机
JL14-25Z
3
5
传感器
WBC01
2
6
PLC
FX2N-32MT-001
1
7
通讯电缆
YDSLG
1
8
皮带
PDSIECA-2
3
9
电源
SITOP
3
10
熔断器
RL6-25
3
11
低压隔离器
HD-11
3
12
时间继电器
JR0
3
13
按钮
LA25
2
15
压力继电器
JT4-22A
3
16
热继电器
JR16-20/3
3
元器件选择如下表：
第四节软件设计
一、I/O地址分配表，该系统需要11个输入点和5个输出点。
I/O地址分配表
输入设备
输入点编号
输出设备
输出点编号
启动按钮
X1
电磁阀
Y0
停止按钮
X2
电动机M1
Y1
灯L1
X3
电动机M2
Y2
灯L2
X4
电动机M3
Y3
传感器
X5
Y4
X6
Y5
X7
X8
X9
X10
X11
二、根据控制要求状态图如图1-2所示。
图1-2自动送料车系统状态转移图
三、用基本逻辑指令编程
根据流程图用基本逻辑指令编制的梯形图如图1-3所示。
程序运行过程如下：
按下启动按钮，X0闭合，M8002接通。
X1闭合，红灯L1灭，绿灯L2亮，允许汽车进装料，X1断开。
X2闭合，红灯L1亮，绿灯L2灭，汽车到位装料，X2断开。
X3闭合，电机M3启动，T0开始计时，T0计时到，X3断开。
X4闭合，电机M2开始启动,T1开始计时，T1计时到，X4断开。
X5闭合，电机开始M1启动，T2开始计时，T2计时到，X5断开。
X6闭合，阀K2打开，根据传感器S2，X6断开。
X7闭合，阀K2关闭，X7断开。
X8闭合，电机M1停止运转，T0开始计时，T0计时到，X8断开。
X9闭合，电机M2停止运转，T1开始计时，T1计时到，X9断开。
X10闭合，电机M3停止运转，T2开始计时，T2计时到，X10断开。
X11闭合，红灯L1灭，绿灯L2亮，允许汽车开走，X11断开。
程序结束，等待循环。
该程序的控制示意图如下：
1.起动：
起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序启动。
其起动顺序为:
2.停止：
停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。
其停止顺序为：
四、自动送料车系统梯形图如图1-3所示。
图1-3自动送料车系统梯形图
五、自动送料车系统指令表如图1-4所示
LD
M8002
运行开始对状态S0驱动
SET
SO
STL
SO
激活初始状态S0，PLC运行
LD
X000
SET
S21
STL
S21
LD
X001
SET
S22
STL
S22
LD
X002
OUT
YO
OUT
Y1
SET
S23
STL
S23
LD
X003
OUT
Y2
OUT
T1
SET
S24
STL
S24
LD
X004
OUT
Y3
OUT
T1
SET
S25
STL
S25
OUT
Y4
OUT
T2
LD
X005
SET
S26
STL
S26
LDI
S2
OUT
K2
LD
X006
SET
S27
AND
S1
OUT
K2
LD
X007
SET
S28
STL
S28
OUT
Y2
OUT
T1
LD
X008
SET
S29
STL
S29
OUT
Y3
OUT
T1
LD
X009
SET
S30
STL
S30
OUT
Y4
OUT
T2
LD
X010
SET
S31
STL
S31
OUT
Y0
OUT
Y1
LD
X011
OUT
S0
RET
步进程序结束返回S0
END
图1-4自动送料车系统指令表
第三章设计中碰到的问题及处理方法
第三章设计中碰到的问题及处理方法
1在设计初期因为不能确认所设计的系统如何工作而不能确定设计方案，后通过查阅有关资料以及不断改进从而确定了设计路线及设计方案。
2 在使用软件模块做设计时，启动和运行过程的操作都被错误和分析中断所监控。
错误将被报告给系统并通过模块上的LED显示。
3在选用有关元器件时遇到了一些麻烦，因为不能确定所选择元器件是否满足设计要求以及是否合理等问题，这很重要，后通过查阅有关文献资料设计工具书等，以及参考其他有关类型的实例从而确定了元器件。
4在编程过程中因为编程方法不是很合理，遇到了很多麻烦。
从书上找到了一些经验编程方法：
（1）PLC的编程，从梯形图来看，其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件，这些条件又总是用机内各种器件按一定逻辑关系组合来实现的。
（2）梯形图的基本模式为启-保-停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。
（3）梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节，它们都有一定的功能，可以在许多地方借以应用。
（4）在准确了解控制要求后，合理的为控制系统中的事件分配输入输出端。
选择必要的机内器件，如定时器、计数器、辅助继电器。
（5）对于一些控制要求较简单的输出，可直接写出它们的工作条件，依启-保-停电路模式完成相关的梯形图支路。
工作条件稍复杂的可借助辅助继电器。
（6）将关键点用梯形图表达出来。
（7）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。
使用关键点综合出来最终输出的控制要求。
（8）审查以上草绘图纸，在此基础上，补充遗漏的功能，更正错误，进行最后的完善。
第四章小结
通过本次课程设计，充分锻炼了自己理论结合实际的能力，同时对PLC可编程知识有了更深刻的认识和理解，为以后的自身发展又打下了些基础。
短短一周的课程设计即将结束，每次课程设计总会有所感悟，课程设计是一门实践性课程，是对所学进行一次应用，是有实际意义的，从中可以检验我们到底学到了什么，有掌握到什么程度。
这次的课程设计还是有一定难度的，只能说明自己学的不够好，因为我们并不是专业学电器方面的，再加上平时花的工夫不够，所以在此次课程设计中遇到了不少困难，还有找资料等，都花了不少时间和精力，不过毕竟也是花了不少工夫去努力完成了，在找资料方面真是花费了不少心思的，上图书馆查资料借书，上网搜索此方面的资料、请教学的比较好的同学等。
这次设计因为时间短，所以也不可能做到很好，很多问题都没处理到很好，这其实只是为了日后能熟悉设计过程做的准备，学多一点将来也不会一点都不懂，一切都是为了自己的将来，设计过程是短暂的，但是留给我们的是设计的经验，每一行都是有前途的，只要做的好都会有好的出路，要不断磨练才会有所成绩，做课程设计的这一周还是很辛苦的，有的时候为了找有关方面的资料要做很多工作，他们有的人甚至夜以继日的工作，为的只是完成一份比较满意的设计。
我们要时刻提醒自己，不进则退，为了适应这个社会环境日益强烈的竞争，我们只有不断的学习！
附录一：
梯形图
附录二：
外部接线图及PLC主电路控制图
PLC主电路控制图
附录三：
元器件清单
元器件选择列表
序号
名称
型号
数量
1
灯泡
220V
2
2
电磁阀
34EF30-E10B
2
4
电动机
JL14-25Z
3
5
传感器
WBC01
2
6
PLC
FX2N-32MT-001
1
7
通讯电缆
YDSLG
1
8
皮带
PDSIECA-2
3
9
电源
SITOP
3
10
熔断器
RL6-25
3
11
低压隔离器
HD-11
3
12
时间继电器
JR0
3
13
按钮
LA25
2
15
压力继电器
JT4-22A
3
16
热继电器
JR16-20/3
3
附录四：
参考书及查考网站
1.《电气控制与可编程控制器技术》史国生主编
2.《可编程控制器原理及应用实例》张进秋、陈永利、张中民主编
3.《可编程控制器基础及编程技巧》陈宇主编
4.《可编程序控制器选用手册》袁任光主编
5.《可编程序控制器（PC）应用技术与实例》袁任光编著
6.上海香岛机电制造有限公司ACMY-S80可编程序控制器用户手册
7.中国工控网站
8.北京鹭岛自动化工程公司www.bjludao-
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