基于PLC的加热炉自动上料控制系统.docx

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基于PLC的加热炉自动上料控制系统

摘要

可编程逻辑控制器是集微处理器，存储器，输入输出接口与中断系统于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造，冶金，化工，能源，交通等各个行业。

PLC具有较强的逻辑运算能力，可以实现各种开关量从简单到复杂的逻辑控制，在现代工业生产过程中，有许多连续变化的模拟量，如温度，压力，流量，液位等，可编程逻辑控制器可实现对模拟量的控制。

本次设计针对加热炉自动上料控制系统，考虑到生产实际工程，以工业生产中常见的加热炉为主体，分析并设计它的自动上料控制系统。

控制运料小车在生产轨道上的动作，生产轨道上设有行程开关，可以让小车自动发出信号，控制炉门的开闭，同时小车前进后退与卸料过程都可以自动实现。

这次设计完成了主电路，辅助电路的设计。

另外设计出了控制系统对应的梯形图，通过PLC编程程序，用STEP-7软件和S7-200联机调试，成功地仿真了整个生产工程，运行良好，达到了设计的目标。

通过组态王软件和S7-200联机调试，模拟加热炉自动上料控制系统的生产现场，也取得了很好的效果。

关键词：

S7-200PLC，加热炉，自动上料，STEP-7

PLC-BASEDAUTOMATICFEEDINGOFTHEFURANCECONTROLSYSTEM

ABSTRACT

Programmablelogiccontrollerisamicroprocessor,memory,input-outputinterfacewiththeinterruptionofthesysteminonedevice,hasbeenwidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,chemicalindustry,energy,transportationandotherindustries.PLClogicwithstrongcomputingpower,canachieveavarietyofswitchfromthesimpletothecomplexlogiccontrol,intheprocessofmodernindustrialproduction,therearemanyanalogcontinuouschange,suchastemperature,pressure,flow,level,etc.,Programmablelogiccontrollercanberealizedontheanalogcontrol.

Thedesignforthefurnacecontrolsystemforautomaticfeeding,takingintoaccounttheproductionoftheactualworkstothecommonindustrialproductionforthemainfurnace,analysisanddesignofitscontrolsystemforautomaticfeeding.Thecontrolledcartrackintheproductionoftheaction,theproductionontrackwithtripswitch,sothatcarscanautomaticallysendasignaltocontroltheopeningandclosingdoor,atthesametimedischargingcarforwardandbackwardprocesscanbeself-fulfilling.Thedesigniscompletedthemaincircuit,auxiliarycircuitdesign.Inadditiontodesignacontrolsystemcorrespondstotheladder,throughthePLCprogrammingprocedures,theSTEP-7softwareandS7-200onlinedebugging,thesuccessfulsimulationoftheentireproductionengineering,agoodrun,reachingthedesigngoals.KingviewthroughS7-200softwareandonlinedebugging,simulationfurnaceautomaticcontrolsystemfortheproductionofmaterialsatthescene,butalsoachievedgoodresults.

KEYWORDS:

S7-200PLC,furnace,automaticfeeding,STEP-7

摘要

ABSTRACT

前言

第1章可编程控制器概述

1.1可编程控制器的产生背景

1.2继电器控制系统与PLC控制系统的比较

1.3可编程控制器的综述与发展趋势

1.3.1可编程控制器的特点

1.3.2可编程控制器的分类

1.3.3可编程控制器的应用范围

1.3.4可编程控制器的发展趋势

第2章可编程控制器的硬件结构和工作原理

2.1PLC的硬件结构

2.2PLC的扫描工作原理

2.3S7-200系列PLC

2.3.1S7-200系列PLC的主要功能

2.3.2S7-200系列的组网

2.4PLC的基本编程元件

第3章可编程控制器的设计技巧

3.1可编程控制器的编程

3.1.1可编程控制器的编程原则和技巧

3.1.2可编程控制器控制系统的设计步骤

3.2可编程控制器应用中常见的问题

第4章加热炉自动上料控制系统的设计

4.1设计的具体过程

4.1.1设计任务

4.1.2设计意义

4.1.3设计方案的选择

4.1.4设计流程图

4.2加热炉自动上料控制系统的方案实施

4.2.1分析生产过程并确定I/O点数

4.2.2合理分配I/O端口并制表

4.3绘制电路图与梯形图

4.3.1绘制主电路图

4.3.2绘制辅助电路接线图

4.3.3画出梯形图

4.4用STEP-7软件与S7-200联机调试

第4章组态王工程的建立与仿真

5.1组态主画面的建立

5.1.1组态画面的建立

5.1.2定义IO设备

5.1.3构造数据库

5.2建立动画连接

5.3组态王软件与S7-200联机模拟生产过程

致谢

参考文献

附录

外文资料译文

前言

可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController）通常称为可编程控制器，英文缩写为PLC，是以微处理器为基础，综合计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。

它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，特别是它的高可靠性和较强的恶劣工业环境适应能力更是得到用户的好评。

它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理技术的优点结合起来，成为工业自动化领域中最重要，应用最多的控制设备。

目前已广泛应用于冶金、能源、化工、交通、电力等行业，并已跃居现代工业控制三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）的首位。

可编程控制器在工业控制领域中应用十分广泛，用继电器控制的系统中，要完成一个任务，需要有导线接入设备（按钮、控制开关、限位开关、传感器等）与用若干中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的具有一定逻辑功能的控制电路相连接，然后通过输出设备（接触器、电磁阀等执行系统）去控制被控对象的动作或运行。

这种控制系统称作接线控制系统，所实现的逻辑称为布线逻辑，即输入对输出的控制作用是通过“接线程序”来实现的。

这种控制系统的设备体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高、通用性和灵活性差，已不能满足现代化生产过程中生产工艺复杂多变的控制要求。

传统的继电器—接触器控制模式，它是由接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制系统。

尤其是它在辅助电路方面的设计较为复杂，接线繁多。

另外它的使用具有单一性，即一台控制装置是针对某一固定程序的设备而设计，当程序变更是，就需要重新配线。

PLC以微处理器为核心的新兴工业控制器。

它把计算机的功能完备、灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制系统的操作方便、价格低、简单易懂等优点结合起来，成为一种适应工业环境的通用控制装置，并独具一格地采用以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使编程方法和程序输入更加简捷，即使不熟悉计算机的人员也能很快掌握其使用技术。

对于工业生产尤其是车床或生产流水线的控制采用PLC控制，很容易实现，另外它的成本低，通用性和耐用性都很强.

在国外，可编程控制器产生于20世纪60年代末期，当时美国的汽车工业竞争十分激烈，各生产厂家为适应市场需求，不断更新汽车型号，要求相应的加工生产线随之改变，整个继电器—接触器顺序控制系统也要重新设计和配置。

这样不但造成设备的浪费，而且新系统的接线也十分费时。

为了尽可能减少重新设计继电器控制系统和接线所需的成本和时间，1968年美国最大的汽车制造商—通用汽车公司（GM）向全球招标开发研制新型的工业控制装置以取代继电器控制装置，特定10项招标的技术要求：

（1）编程简单方便，可在现场修改程序。

（2）硬件维护方便，采用插件式结构。

（3）可靠性要高于继电器控制装置。

（4）体积小于继电器控制装置。

（5）可将数据直接送入管理计算机。

（6）成本上可与继电器控制装置竞争。

（7）输入可以是交流115V。

（8）输出交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀。

（9）扩展时，原有系统只需做很小的改动。

（10）用户程序存储器的容量至少可以扩展到4KB。

1969年美国数字设备公司（DEC）根据通用汽车公司（GM）向全球招标的技术要求，研制了第一台可编程逻辑控制器，投入通用汽车公司的生产线过程控制系统中，取得了极佳的效果。

1971年，日本从美国引进了这项技术，并很快研制成了日本第一台可编程控制器。

随后德国，法国也研制了自己的可编程控制器并在工业领域开始使用。

我国从1974年开始研制，并与1977年开始工业应用。

20世纪70年代末到80年代初，随着微电子技术的发展，微处理技术日趋成熟，使可编程控制器的处理速度大为提高，同时增加了许多特殊的功能：

数值运算、函数运算、查表等，使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制。

进入20世纪80年代后，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化可编程控制器得到了惊人的发展，使之在概念、设计、性价比等方面有了重大突破。

可编程控制器具有了高速计数、中断技术、PID控制等功能，同时联网通信能力也得到了加强，这些都使得可编程控制器的应用范围和领域不断扩大。

近10年来，我国的PLC研制、生产、应用也发展很快。

特别是在应用方面，在引进一些成套设备的同时，也配套引进不少PLC。

如上海宝刚第一期工程，就采用了250台，第二期也采用了108台。

又如天津化纤厂、秦川电站、北京吉普车生产线、西安的彩电和冰箱生产线等等都采用了PLC控制。

第1章可编程控制器概述

1.1可编程控制器的产生背景

在20世纪60年代以前，工厂里实现生产过程自动控制的设备