基于plc自動(dòng)配料系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、摘要PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接

2、口。配料工人收到每天的生產(chǎn)作業(yè)表后, 將依次對(duì)每種原料進(jìn)行稱重根據(jù)配料的多少, 先計(jì)算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱上進(jìn)行稱重,最后進(jìn)行包裝在這個(gè)過(guò)程中工人工作繁重,出錯(cuò)率高,稱重重量無(wú)監(jiān)測(cè),生產(chǎn)數(shù)據(jù)無(wú)紀(jì)錄等不能保證企業(yè)的生產(chǎn)工藝文中以PC機(jī)編程,可編程邏輯控制器(PLC),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等現(xiàn)代工控技術(shù)為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)了以PC機(jī)為上位機(jī), 以PLC作為下位機(jī)的自動(dòng)配料系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,一旦生產(chǎn)計(jì)劃制定完成,計(jì)算機(jī)將按照計(jì)劃對(duì)每種原料進(jìn)行稱重,不再需要人工來(lái)干預(yù)在這個(gè)過(guò)程中工人只是進(jìn)行取料,由計(jì)算機(jī)通過(guò)電子稱發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)校核重量,減輕了工人的工作負(fù)擔(dān),提高了工作效率關(guān)鍵詞：通

3、信，傳送，配料，故障目 錄 1 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能.211 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).21.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能.22 監(jiān)控系統(tǒng)控制過(guò)程221 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過(guò)程.2211 自動(dòng)稱料.2212 自動(dòng)配料322 后配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過(guò)程.323 監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警控制過(guò)程.3231 報(bào)警事件3232 切換報(bào)警.32. 3 .3 配料鍋滿報(bào)警.32. 34 急停33 配料工藝33.1 前配工藝.332 后配工藝.44 自動(dòng)配料系統(tǒng).44. 1 控制要求.44.2輸入輸出列表.44.2自動(dòng)配料系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)面板圖44.4 工作過(guò)程.54.4.1初始狀態(tài).54.4.2裝車(chē)控制.54.4.3停機(jī)控制54.5 I/O

4、接線圖.54.6 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)圖.64.6.1 裝車(chē)過(guò)程64.6.2故障檢測(cè)75 PLC指令表86 PLC控制梯形圖.127 傳送系統(tǒng)調(diào)試.17結(jié)語(yǔ)參.18考文獻(xiàn).191 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能11 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)界面。其中一臺(tái)為主站，完成全部系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、過(guò)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄；另一臺(tái)作為從站，以主站為依托，主管后配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)設(shè)定、過(guò)程監(jiān)控。主站直接同西門(mén)子S7300 PLC系統(tǒng)、前配料秤自動(dòng)控制儀表和后配料秤相通信。前配料監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號(hào)傳輸可靠。前配料秤儀表采用專用工業(yè)過(guò)程控制儀，通過(guò)RS一485總線與中控室實(shí)

5、現(xiàn)通信，既可獨(dú)立控制，又可實(shí)現(xiàn)PLC聯(lián)機(jī)控制。各閥位及卸料器位置信號(hào)檢測(cè)采用霍爾傳感器，具有無(wú)觸點(diǎn)、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點(diǎn)。料倉(cāng)倉(cāng)位采用重錘式料位計(jì)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)倉(cāng)位檢測(cè)。后配料監(jiān)控系統(tǒng)主秤采用高精度配料皮帶秤，附料采用減量秤（失重秤），非離子泵、香精泵、流量檢測(cè)采用間接方式，即通過(guò)壓力變送器實(shí)時(shí)檢測(cè)管道壓力，由壓力變化判斷出料口、進(jìn)料口是否堵塞。1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能監(jiān)控系統(tǒng)具有人機(jī)交互、通訊、顯示及存儲(chǔ)、打印等功能，并具有數(shù)據(jù)、圖形顯示，狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)輸入、信息存儲(chǔ)等各種有關(guān)操作的功能畫(huà)面。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)監(jiān)視、模擬顯示工藝流程、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄查閱、系統(tǒng)操作員權(quán)限設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)定

6、、設(shè)置運(yùn)行過(guò)程事件報(bào)警及手動(dòng)與自動(dòng)控制切換。監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)控制儀表實(shí)時(shí)顯示流量、載荷、累計(jì)值、溫度等。溫度指示通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)溫度顯示儀表、壓力指示通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)壓力顯示儀表及電機(jī)的電流經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表遠(yuǎn)傳至中控室集中顯示。變頻器調(diào)節(jié)配備自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，與主控計(jì)算機(jī)通訊。2 監(jiān)控系統(tǒng)控制過(guò)程21 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過(guò)程211 自動(dòng)稱料自動(dòng)稱料控制單元主要為l0臺(tái)稱重控制儀表，PLC作為輔助控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)人機(jī)界面顯示配比參數(shù)（配方）及監(jiān)控記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在自動(dòng)控制方式下，單擊前配工藝畫(huà)面中自動(dòng)配料“啟動(dòng)”按鈕，或前配控制柜“啟動(dòng)”按鈕，稱重控制儀表就按設(shè)定好的配方打開(kāi)10臺(tái)秤的稱料閥。如果系統(tǒng)檢測(cè)到某臺(tái)秤配料閥

7、未關(guān)，會(huì)發(fā)生報(bào)警并進(jìn)入暫停狀態(tài)。每臺(tái)秤根據(jù)稱料快慢設(shè)有提前量，當(dāng)控制儀表檢測(cè)到秤稱料重量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，會(huì)減去提前量，控制儀表則關(guān)閉進(jìn)料閥。提前量可人為修正或自動(dòng)修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值。212 自動(dòng)配料自動(dòng)配料是將已經(jīng)稱好的原料按一定的順序投放到攪拌鍋中，同時(shí)開(kāi)啟攪拌和加熱。這一控制過(guò)程由溫控儀表與PLC共同完成。溫控儀表控制溫度上限，加熱由PLC控制完成。自動(dòng)配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。在固定順序方式下，各種原料的放料順序是固定的，不可改變。在可編程序方式下，各種原料的放料順序可根據(jù)配方在人機(jī)界面上人為沒(méi)定。23 監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警控制過(guò)程231 報(bào)警事件自

8、動(dòng)稱料開(kāi)始時(shí)，如果某個(gè)放料閥未關(guān)，或系統(tǒng)檢測(cè)不到放料閥關(guān)閉信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲響，暫停稱重儀表的稱料過(guò)程，并使運(yùn)行指示燈閃爍。出現(xiàn)報(bào)警，自動(dòng)放料不會(huì)進(jìn)行，待消除故障或認(rèn)為產(chǎn)生的報(bào)警原因不影響放料，按復(fù)位按鈕后，再按“放料”按鈕，則繼續(xù)放料。232 切換報(bào)警自動(dòng)放料開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)首先檢查每種原料切換是否到位，如果切換不到位或切換不一致，報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警，自動(dòng)放料就不能進(jìn)行。通過(guò)檢查，認(rèn)為可以放料，按復(fù)位按鈕后，再按“放料”按鈕，則開(kāi)始放料。23.3 配料鍋滿報(bào)警如果配料鍋中已配原料漿未放出，仍往該鍋放料，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)放料就不能啟動(dòng)。待檢查確認(rèn)可以放料，按復(fù)位按鈕，再按“放料”按鈕，則開(kāi)始進(jìn)

9、行自動(dòng)放料。2.34 急停稱料過(guò)程中，由于緊急情況需要停止稱料，按下自鎖“稱料急停”按鈕，各個(gè)秤的進(jìn)料閥就全部關(guān)閉，停止稱料。需要重新開(kāi)始稱料時(shí)，旋起“急?！卑粹o，再按“啟動(dòng)”按鈕，則重新開(kāi)始稱料。自動(dòng)放料時(shí)，按一下“放料急?！卑粹o，系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉所有放料閥，停止放料、攪拌和輸送。3 自動(dòng)配料前后工藝3.1 前配工藝前配工藝流程界面中可以實(shí)時(shí)顯示前配料秤的瞬時(shí)流量、配方比例、稱料配料狀態(tài)、料位以及閥門(mén)關(guān)閉信號(hào)、鍋的溫度、電機(jī)電流等。在界面上還有其他一些操作，如自動(dòng)手動(dòng)控制按鈕、自動(dòng)稱料的單次和連續(xù)切換按鈕、物料按鈕及復(fù)位按鈕等。32 后配工藝后配工藝流程界面可以實(shí)時(shí)顯示基粉秤、輔料秤、失重秤的流量

10、、累積值、重量，顯示基粉秤的載荷、預(yù)混器電流、卸料器狀態(tài)、非離子瞬時(shí)流量、香精瞬時(shí)流量等。在界面上還可以進(jìn)行一些按鈕控制操作，如失重秤的運(yùn)行與停止、頻率調(diào)節(jié)、手動(dòng)與自動(dòng)轉(zhuǎn)換，以及幾種物料的配比設(shè)定等。4 配料系統(tǒng)4. 1 控制要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車(chē)到位情況和能夠自動(dòng)對(duì)貨車(chē)進(jìn)行配料，當(dāng)車(chē)裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉。4.2輸入輸出列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.14.2自動(dòng)配料系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)面板圖4.4 工作

11、過(guò)程4.4.1初始狀態(tài)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開(kāi)啟進(jìn)料（D4亮）。當(dāng)S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進(jìn)料（D4滅）。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3和M4均為OFF。4.4.2裝車(chē)控制裝車(chē)過(guò)程中，當(dāng)汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝車(chē)位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號(hào)燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)M4，經(jīng)過(guò)2S后，再啟動(dòng)啟動(dòng)M3，再經(jīng)2S后啟動(dòng)M2，再經(jīng)過(guò)2S最后啟動(dòng)M1，再經(jīng)過(guò)2S后才打開(kāi)出料閥（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。當(dāng)車(chē)裝滿時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在

12、M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同時(shí)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車(chē)可以開(kāi)走。4.4.3停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，自動(dòng)配料裝車(chē)的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。4.5. I/O接線圖4.6 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)圖4.6.1 裝車(chē)過(guò)程4.6.2故障檢測(cè)M2.M3.M4依次2秒后停止M1停D2關(guān)閉M1故障 Y NM3.M4依次2秒后停止M2故障M1.M2停D2關(guān)閉 Y NM4在2秒后停止M1.M2.M3停D2關(guān)閉M3故障 Y NM1.M2.M3.M4停止D2關(guān)閉M4故障 Y5 PLC指令表 6 PLC控制梯形圖 7 傳送系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車(chē)到位情況和能夠自動(dòng)對(duì)貨車(chē)進(jìn)行配料，當(dāng)車(chē)

13、裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉。紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OOF（料斗中的物料已滿），則停止進(jìn)料（D4亮）。當(dāng)S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進(jìn)料（D4滅）。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3和M4均為OFF。裝車(chē)過(guò)程中，當(dāng)汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝車(chē)位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號(hào)燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)M4，經(jīng)過(guò)2S后，再啟動(dòng)啟動(dòng)M3，再經(jīng)2S后啟動(dòng)M2，再經(jīng)過(guò)2S最后啟動(dòng)M1，再經(jīng)過(guò)2S后才打開(kāi)出料閥（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。當(dāng)車(chē)裝滿時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停

14、止，M4在M3停止2S后最后停止。同時(shí)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車(chē)可以開(kāi)走。停機(jī)控制時(shí)按下停止按鈕SB2，自動(dòng)配料裝車(chē)的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行，料斗關(guān)閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)完全停止。當(dāng)某條皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)及其前面的皮帶機(jī)立即停止，料斗出料口關(guān)閉，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待運(yùn)完后才停止。例如M1故障，M1，立即停，料斗出料口D2關(guān)閉，經(jīng)過(guò)2秒延遲，M2停。在經(jīng)過(guò)2秒，M3停止。經(jīng)過(guò)2秒，M4停。當(dāng)某條皮帶機(jī)上有重物時(shí)，該皮帶機(jī)前面的皮帶機(jī)停止，該皮帶機(jī)運(yùn)行2秒后停，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待料運(yùn)完后才

15、停止。結(jié)語(yǔ)自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、功能齊全、投資低、升級(jí)方便等特點(diǎn)，采用全漢化操作界面，在線組態(tài)，形象直觀，易于操作。監(jiān)控系統(tǒng)提供了較完善的系統(tǒng)運(yùn)行信息和產(chǎn)品信息，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員創(chuàng)造了高效率的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了較為先進(jìn)的過(guò)程控制和管理技術(shù)水平，并減輕了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，并極大地改善了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，明顯地提高了生產(chǎn)效率精細(xì)化工的自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)，采用DCS集散控制方式分析監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，研究其控制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話自動(dòng)控制、集中管理、實(shí)時(shí)記錄、顯示與報(bào)警等功能。在精細(xì)化工生產(chǎn)工藝中，自動(dòng)配料系統(tǒng)是一道非常重要的工序，它由前、后配料兩個(gè)子系

16、統(tǒng)組成。選用西門(mén)子S7300 PLC構(gòu)成數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。全自動(dòng)配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用已屢見(jiàn)不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過(guò)程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對(duì)配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開(kāi)方性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是工廠自動(dòng)化FA所追求的一致目標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)采用PLC控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料傳送、下料控制、故障檢測(cè)等功能。配料裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車(chē)到位情況和能夠自動(dòng)對(duì)貨車(chē)進(jìn)行配料，當(dāng)車(chē)裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行提高了配料精度和速度。參考文獻(xiàn)1 段梅，李新PLC在混料控制系統(tǒng)的應(yīng)用J控制系統(tǒng).2003年.(4)：50542