PLC加料自动控制设计.docx

PLC加料自动控制设计.docx

《PLC加料自动控制设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC加料自动控制设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC加料自动控制设计

天津工程师范大学

课程设计报告

PLC加料控制系统设计

PLC课程设计报告

——PLC加料控制系统

一、概述

PLC加料控制系统是工业流程中的一环，他通过PLC控制，接触器、传感器等配合。

再辅以开关元件、热继电器等元件设备，以达到自动下料、称量、并将原料运走的全程自动运作。

其中操作人员只需控制启动与停止按钮即可，并可在任何时候按下停车按钮，系统将在完成当前流程后再停车于初始状态，不用考虑因停车时间不对、原料滞留而引起的下次启动时过程错误，从而降低了对工作人员的操作要求及其劳动强度。

二、工作原理

加料控制系统的流程如图所示（图见任务书）。

既整个过程大致分为下料、称量、与运输等三步进行。

大致过程为：

启动流程后，料仓下料于上方传送带上，由传送带将原料运送至称斗之中。

称斗装有测其装满与卸空的传感器。

称斗满后，上方传送带停止下料，称斗闸门开启、下放原料至下方传送带上。

下放完原料后，称门关闭，同时下方传送带再运行10S、以保证下放原料全部运走。

待称门完全关闭后，料仓再次下料、重复上述过程。

若前面流程中已按过停车按钮，则系统停于料仓再次下料之前，待机并等待下一次启动信号。

三、系统构成

系统主体由三台电动机与四个传感器构成，并配有启动停止按钮与热继电器、低压继电器、接触器等。

工艺流程如下：

⑴.驱动后，电机M3得电带动上方传送带运转，将原料送入称斗。

此前称斗应为空状态，并且下方称门关闭。

⑵.称斗原料达到预定重量后，传感器满信号S3发出信号，使M3停转。

称斗内不再进料，并开启称门。

⑶.开启称门由电动机M1正转动作，至完全打开，即传感器称门开信号S1动作，M1停转。

⑷.称门开启同时，电动机M4动作，拖动下方传送带将由称斗中下方原料运走。

⑸.称斗中原料下放完毕后，有传感器空信号S4动作，启动电机M1反转，以关闭称门。

并使电动机M4再运行10S，以保证传送带上的原料全部运走后再停止动作。

⑹.当称门传感器闭信号S2动作和，称门完全关闭，电动机M1停止反转。

此时若之前已按下停止信号且M4已停转，则系统停止工作，等待下一次启动；若此前未按下停车按钮，则重复上述过程，开始新一轮的工作。

四、设计内容

Ⅰ、控制系统的I/O点及地址分配

控制系统的I/O地址分配、元器件代码、说明见下方表格所示。

其中SF1、SF2为按钮；BG1~BG4为传感器触点。

QA1、QA2对应电动机M1正反转；QA3、QA4控制电机M3、M4，以带动传送带转动。

输入输出表

输入

输出

端口

元器件

说明

端口

元器件

说明

I0.0

SF1

启动按钮

Q0.0

QA1

闸门开、既电动机M1正转

I0.1

SF2

停止按钮

Q0.1

QA2

闸门闭、既电动机M1反转

I0.2

BG1

传感器S1、既称门开信号

Q0.2

QA3

送料入称斗、既电动机M3运动

I0.3

BG2

传感器S2、既称门闭信号

Q0.3

QA4

运走原料、既电动机M4运动

I0.4

BG3

传感器S3、既称斗满信号

I0.5

BG4

传感器S4、既称斗空信号

Ⅱ、PLC系统选型

通过对系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点六个、开关量输出点四个。

再考虑一定的输入输出点裕量，所以选用西门子S7—200系列的CPU222（8DI/6DO）。

由于系统无模拟量输入输出要求，故无需再选用扩展模块。

Ⅲ、电气控制系统原理图

电气控制系统原理图包括主电路图及PLC外部接线图。

1.主电路图

主电路图如下所示。

三台电动机分别为MA1、MA2、MA3。

接触器QA1、QA3、QA4分别控制MA1、MA2、MA3的正转运行；接触器QA2控制MA1的反转运行；BB1、BB2、BB3分别为三台电动机的过载保护热继电器；QA20、QA30、QA40分别为三台电机与主电路的隔离开关；QA10为主电路接通开关。

2.PLC外部接线图

如下所示PLC硬件接线图。

其中将热继电器触点BB1、BB2、BB3接于接触器线圈所在线路中,以起到过载保护作用,确保电路安全。

Ⅳ、电气元器件选型

鉴于电动机与传感器是设计要求中给出器件，故在此主要给出接触器与热继电器的选型。

接触器：

由三个电动机均采用异步三相交流电机，故采用AC—3型接触器；其中传送带电机M3、M4的功率为4KW，额定电压为380V，故QA3、QA4采用CJX2—12型接触器（12A）；而带动闸门开关的电动机M1为2KW，额定电压为380V电机，故采用CJX2—12型接触器（9A）作为QA1、QA2。

热继电器：

由于M3、M4的额定电流为10A，于是BB2、BB3采用TK—E02W—C（9—13A）型热过程继电器，调制9.5~10.5A既可；又M1的额定电流为5A，故BB1采用TK—E02S—C（4—6A）型热过程继电器，调至4.75~5.25A既可。

Ⅴ、系统程序设计

系统流程图如下所示，其中进行下个流程与否由各个传感器状态决定，而判断停车条件则在所有电动机停止，下一次启动之前。

系统程序设计梯形图如下所示。

其中启动条件由I0.0（启动按钮按下）闭合、或未停车及称门完全闭合信号（I0.3+M0.0）所决定。

而且用一计时器T37做十秒的延时以控制运走传送带电机M4的运行。

以保证称斗中原料下完后传送带再运行一段时间把已下原料全部运走。

而停止按钮则使中间继电器M0.0失电，既使称门完全关闭（I0.3闭合），也无法再次启动。

Ⅵ、系统程序调试

使用Micro/win32软件输入梯形图后，编译、连接、检查无误后下载入PLC之后打开模拟坚实按钮，观察程序运行。

I0.0得电、中间继电器M0.0得电并自锁、Q0.2得电并自锁；

I0.4得电、Q0.2被断开、Q0.0得电并自锁、Q0.3得电并自锁；

I0.2得电、Q0.0失电断开；

I0.5得电、Q0.1得电并自锁、中间继电器M0.1得电并自锁，使得开通延时继电器T37得电并开始计时；

I0.3得电、Q0.1失电断开、并使得Q0.2再次得电运行；

T37计时到后、断开Q0.3、并断开自身计时回路；

I0.1得电、中间继电器M0.0被断开、既I0.3得电后无法启动Q0.2。

上述过程中利用PLC开关量与软件模拟实际流程运行过程。

程序完成指定设计要求，能较好的完成工程任务，调试成功。

五、小结

我们这次所做的课程设计是PLC加料控制系统，在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。

在这段日子里面，也曾经为解决课程设计上的问题，而去翻我所学专业的书籍，请教老师及其他同学。

经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。

刚开始接触PLC设计的时候，脑子里一片空白，不知道从哪下手。

但在通过与同学交流探讨之后，心里知道了大概框架，也理清了头绪。

先编写软件程序，接下来通过上机调试，发现了一些问题，改正之后得到了正确程序。

通过本次PLC课程设计，我觉得在这三年的大学生活里，我对本专业的认识还是不够,在之前学院曾为我们组织了一个星期的金工实习，但由于当时所学知识涉及本专业知识不多，所看到的东西与本专业很难联系起来,所以对本专业掌握并不是很理想.。

为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能，这两周我们做了PLC课程设计。

通过此次的分析，我更加明白了专业课程的重要性。

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让我懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，虽说都是学过的知识，但平时没有怎么练习，也对一些知识不怎么了解，于是图书馆和网络成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。

有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。

自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。

为以后的工作积累了经验，增强了信心。

六参考资料

 [1]龚炳铮等.机电一体化技术应用实例.机械工业出版社,1995

[2]陈立定，吴玉香等.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社，2001

[3]吉顺平，孙承志，路名等.西门子PLC与工业网络技术.机械工业出版社,2008

[4]西门子公司.S7-200中文系统手册，2002

课程设计任务书、指导书

课程设计题目：

PLC加料控制系统设计

Ⅰ.课程设计任务书

一、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作量）

1．课程设计的内容

实现基于S7-200加料系统控制设计。

进行加料控制系统研究和分析；进行PLC应用研究和分析；进行加料PLC系统硬件设计，PLC软件编程设计，对程序进行调试。

三个电机均采用三相交流异步机，其中传送带电机M3、M4功率为4000瓦，额定电压为380V,额定电流为10A，M1功率为2000瓦，额定电压为380V,额定电流为5A。

加料系统工艺过程

与控制要求：

（1）启动后，M3

得电，输送带运

转和开始进料。

当称斗中的原料

达到设定重量，S3

动作，接通M4,切

断M3，停止进料，

同时M1得电，M1

电机正转，打开

称斗闸门，下料

至传送带，当闸

门完全打开，碰

撞S1，切断M1。

（2）当称斗中原

料下完，S4动作，加料系统原理图

接通M1电机的反

转，关闭闸门，当闸门完全关闭，碰撞S2，切断M1，接通M3，料仓重新开始下料。

（3）当按停车时，应等称斗中的原料下完，再延长10秒，待传送带上的原料输送完毕，才切断电源。

2．课程设计的要求

设计一个PLC控制系统，实现以上工艺要求。

设计完成后应提交PLC硬件电路图（包括主电路图、PLC实际接线图）和PLC软件流程图和PLC软件程序，每人提交一份课程设计报告。

二、课程设计参考资料

[1]龚炳铮等.机电一体化技术应用实例.机械工业出版社,1995

[2]陈立定，吴玉香等.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社，2001

[3]吉顺平，孙承志，路名等.西门子PLC与工业网络技术.机械工业出版社,2008

[4]西门子公司.S7-200中文系统手册，2002

[5]西门子公司.S7-200中文选型手册，2002

Ⅱ.课程设计指导书

一、课程设计要点、设计步骤

1.课程设计要点

（1）根据加料工艺特点写出其控制要求；

（2）总体方案设计，元器件选型；

（3）硬件电路设计；

（4）画出软件流程图；

（5）PLC软件程序设计。

2.课程设计步骤

（1）根据工艺特点写出其控制要求；

（2）总体方案设计，进行元器件选型；

（3）硬件电路设计，画出主电路和PLC实际接线图，画出PLC输入、输出定义表；

（4）根据控制要求画出其软件流程图；

（5）熟悉Micro/Win32PLC编程软件；

（6）编写PLC控制程序及调试。

二、主要技术关键的分析、解决思路

1．主要技术关键的分析

根据加料工艺特点进行分析，得到其对控制的控制要求，根据电机参数来进行相应的元器件选型，根据其控制要求进行分析，画出PLC输入、输出定义表，根据所选元器件进行硬件主电路设计和PLC硬件电路设计,根据控制要求画出软件流程图，进行软件程序设计和调试。

2.解决思路

通过查阅相关资料（包括加料工作原理、元器件选择示例、PLC硬件电路设计实例和PLC软件例程），进行加料系统分析，学习如何进行相关内容的设计。

三、课程设计进度安排

起迄日期

工作内容

2011年12月9日～2011年12月12日

熟悉题目，查阅文献资料

2011年12月13日～

2011年12月26日

总体设计，写出控制要求，元器件选型，画出PLC输入、输出定义表

硬件电路设计、画出硬件原理图

画出软件流程图、软件设计及调试

2011年12月27日～2011年12月30日

完善所设计部分内容，编写设计报告

2011年12月31日

提交设计报告，设计提问.