plc课程设计--自动配料的PLC控制系统设计.doc

课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 自动配料的PLC控制系统设计 专业班级 自动化班 20 14 年 2 月 24日 课程设计任务书课程名称 电气控制与PLC 课题名称 自动配料的PLC控制系统设计 专业班级 自动化1191 班 设计内容与要求一. 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制自动配料的PLC控制系统的电气原理图、控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4. 上机调试程序。5. 编写设计说明书 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图、GB715987电气技术中的文字符号制定通则。 3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。主要设计条件1.实物PLC及其编程软件，PLC实验室设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写）。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排1. 第一周星期一上午：课题内容介绍。2. 第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3. 第一周星期二第一周星期五：确定控制方案。绘制皮带运输机电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列。4. 第二周星期二：试验调试5. 第二周星期三第二周星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献1 刘星平.PLC原理及工程应用M. 北京： 中国电力出版社2 廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社3 万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社4 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册M.北京：水利电力出版社5 谢桂林.电力拖动与控制M.北京： 中国矿业大学出版社6 刘星平.可编程控制器实验指导书. 湖南工程学院附录：课题简介及控制要求有一个配料系统有四条传送带的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。1.初始状态系统启动后，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。2.装车控制当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过1S后，再启动M3，再经1S后启动M2，再经过1S最后启动M1，再经过1S后才打开出料阀（D2亮），料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，1S后M1停止，M2在M1停止1S后停止，M3在M2停止1S后停止，M4在M3停止1S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。3.停机控制按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。试设计满足控制要求的PLC控制系统。目录1绪论12课题介绍23设计内容及要求3 3.1控制要求4 3.2设计要求5 3.3控制原理介绍及图示6 3.4控制方案74 硬件设计8 4.1元器件选择9 4.2元器件清单案104.3 硬件控制原理图115软件设计12 5.1设计思想13 5.2 I/O地址表146运行与调试157.小结168.参考文献17附录181顺序功能图192完整的梯形图20一 绪论可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。目前，PLC在小型化，大型化，大容量，强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制，顺序控制发展成为具有逻辑判断，定时，计数，记忆和算术运算，数据处理，联网通行及PID回路调节等功能的现代PLC。但是仍能沿用着顺序扫描，程序控制等基本模式及CPU+通行+I/O等基本结构。二课题介绍全自动配料控制系统在各个行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开放性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA所追求的一致目标。2.1自动配料系统的特点（1）配料现场粉尘大，环境恶劣；（2）各组分在配方中所占比例不同，有时甚至 差异悬殊；（3）配料速度和精度要求高；（4）配方可能经常变换，调整；（5）物料可能受环境影响，湿度影响；2.2自动配料系统的组成自动配料系统是对粉粒或液体物料进行单秤称重并按所选配方混合这一工业进行实时监控管理的自动化系统已广泛应用于冶金，建材，化工，医药，粮食及饲料的行业。（1）给料部分：给料部分是料仓向称重设备中加料的执行机构。根据物料的不同特性，可以选用的给料设备。（2）称量部分：称量部分由传感器，标准连接件，接线盒和称量斗组成与称量仪表一起进行物料的称量及误差的检测（3）配料控制系统：配料控制系统由称量仪表，可编程控制器，上位工控机及其他控制器件等组成。（4）校秤系统：配料系统传感器应进行定期调校，以保证系统配料精度。三设计要求及内容 3.1控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。3.2设计要求PLC要实现各种下料量 的采集，喂料装置的启停，物料下料量的控制；3.3 控制原理皮带输送机由料斗，皮带检测系统和装车系统组成。其工作原理是通过检测料斗量来对整个系统进行控制。当物料不足时料斗进料，当料斗物料充足时，车到位皮带启动，料斗进行卸料，当车装满时皮带依次停止，料斗关闭输送过程结束。 3.4控制方案1根据课程设计任务书上提出的控制要求选择系统方案与控制方式。2合理选择元器件型号，正确选择进行硬件电路 的设计与软件的调试。3完成电路设计，编写完成实时控制程序或编写完成防真程序。 四硬件设计4.1元器件的选择PLC的机型选择原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠，维护使用最方便以及性能价格比最的最优化机型。在工艺过程比较固定，环境条件较好的场合，建议选用整体结构式的PLC，其他情况最好选用模块式的PLC。4.2元器件的清单名称 数量电器与可编程控制器 FX2N-48RM红绿灯 6电动机 4开关与按钮 5传感器 1熔断器 12继电器 44.3 硬件控制原理图 五软件设计5.1设计思想（1）软件设计的主要任务是根据控制系统的要求将顺序功能图转换为梯形图在程序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器，定时器，计算器等）列表，表明用途，以便于程序设计，调试和系统运行维护，检修时查阅。（2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC的主单元中。由外界信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计的要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。5.2 I/O表输入SB1SB2S1SQ1SQ2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4输出D1D2D3D4L1L2M1M2M3M4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1六运行与调试系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OOF（料斗中的物料已满），则停止进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过1S后，再启动启动M3，再经1S后启动M2，再经过1S最后启动M1，再经过1S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭1S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止1S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。七小结本实验采用PLC控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送，下料控制，等功能。配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。整个系统自动进行调高 了配料精度和速度。在本次课程设计中，得到了老师和同学的帮组，借此机会向他们表示诚挚的谢意，通过这一阶段的努力，我对PLC这门课程有了更深刻的理解，对PLC编程，调试更加熟练，对我们将来工作有很大的帮助。这次自动配料系统模拟的设计与老师，同学的帮助，鼓励是分不开的。八参考文献参考文献1 刘星平.PLC原理及工程应用M. 北京： 中国电力出版社2 廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社3 万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社4 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册M.北京：水利电力出版社5 谢桂林.电力拖动与控制M.北京： 中国矿业大学出版社6 刘星平.可编程控制器实验指导书. 湖南工程学院附录： 顺序功能图SM0.1I0.0*I0.2I0.0*I0.2I0.3T40T41T42M0.6M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5Q0.4Q0.4Q0.3SQ0.5SQ1.1T40SQ1.0T41SQ0.7T42SQ.6T43M0.7Q0.1M1.0M1.1M1.2M1.3T44T43I0.4T44RQ0.6T45T45RQ0.7T46T46RQ1.0T47M1.4T47RQ1.1RQ0.5Q0.4I0.1 梯形图程序电气信息学院课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案合理性与创造性（10%）开发板焊接及其调试完成情况*（10%）硬件设计或软件编程完成情况（20%）硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(20%)答辩情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况(10%)综 合 评 分 指导教师签名：_ 日 期：_注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容； 此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸