食品廠除塵室的PLC控制課程設(shè)計

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)電氣控制與電氣控制與plcplc技術(shù)技術(shù) 課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目： 食品廠除塵室的食品廠除塵室的plcplc控制設(shè)計控制設(shè)計 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：起止時間： 2014.6.302014.7.11 本科生課程設(shè)計（論文）i課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 自動化本科生課程設(shè)計（論文）ii注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算學(xué) 號 學(xué)生姓名

2、專業(yè)班級 課程設(shè)計（論文）題目食品廠除塵室的plc控制設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務(wù)實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能在制藥、食品生產(chǎn)等一些對除塵要求比較嚴(yán)格的車間，都設(shè)置有除塵室，人或貨物進(jìn)入車間之前，首先需要在除塵室進(jìn)行除塵處理，為了保證除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)行，避免人為因素對除塵要求的影響，采用 plc 對除塵室進(jìn)行自動控制?？刂埔螅?、 人進(jìn)入車間時必須先經(jīng)過第一道自動門進(jìn)入除塵室，第一道自動門關(guān)上后，電磁鎖將第二道門鎖上，風(fēng)機(jī)開始吹風(fēng)并定時 2 分鐘；2、 如果在 2 分鐘內(nèi)，又有人進(jìn)入除塵室，則重新開始定時 2 分鐘；3、 時間到，風(fēng)機(jī)停止、電磁鎖自動打開，經(jīng)第二道自動門進(jìn)入車間；4、 人從車間出來時，不需要

3、除塵，風(fēng)機(jī)、電磁鎖均不動作。5、 正常情況下，系統(tǒng)循環(huán)顯示日期：月日。設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)及要求1、根據(jù)系統(tǒng)功能，確定總體控制方案（包括設(shè)計系統(tǒng)組成框圖，分析各部分的作用）2、分析系統(tǒng)的功能與任務(wù)，確定輸入輸出信號和類型，選擇 plc 型號和擴(kuò)展模塊。2、建立 i/o 分配表，完成 plc 與輸入/輸出信號的的外部接線；3、按系統(tǒng)的控制要求，用梯形圖設(shè)計程序；4、上機(jī)調(diào)試、完善程序；5、按學(xué)校規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計說明書一份；設(shè)計說明書應(yīng)在 4000 字以上。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)自動門打開留給人進(jìn)入時間為5s。進(jìn)度計劃1、布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（1 天）2、建立 i/o 分配，完成

4、外部接線和電機(jī)主電路設(shè)計（2 天）3、按系統(tǒng)的控制要求，完成梯形圖設(shè)計（2 天）4、上機(jī)調(diào)試、修改程序（2 天）5、撰寫、打印設(shè)計說明書（2 天）6、答辯（1天）指導(dǎo)教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計（論文）iii摘 要隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展，plc 控制及技術(shù)也應(yīng)用的越來越廣泛，基于智能儀器的設(shè)計技術(shù)不斷的成熟，plc 近年來被廣泛的應(yīng)用于各種控制。本文介紹了在制藥、食品生產(chǎn)等一些對除塵要求比較嚴(yán)格的車間設(shè)有除塵室采用 plc 對除塵室進(jìn)行自動控制的技術(shù)設(shè)計。plc 由于具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、功能完善、可靠性高、體積小、維護(hù)方便等

5、特點。文中確定了 cpu 主機(jī)模塊及其擴(kuò)展模塊的選擇，完成了 i/o 分配、梯形圖的邏輯編程。能夠達(dá)到課程設(shè)計中所要求的用 plc 完成除塵室內(nèi)各個器件的動作，可以應(yīng)用于實際生產(chǎn)中去。 關(guān)鍵詞：控制；除塵室；梯形圖；模塊本科生課程設(shè)計（論文）iv目 錄第 1 章 緒論 .1第 2 章 課程設(shè)計的方案 .22.1 概述 .22.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) .2第 3 章 硬件設(shè)計 .33.1 信號分析 .33.2 模塊編制 .43.3 i/o 分配表 .53.4 plc 外部接線 .63.5 系統(tǒng)示意圖 .73.6 plc 連接器件的選擇 .73.6.1 除塵吹風(fēng)機(jī)的選型.73.6.2 電動門的電動機(jī)

6、選型.83.6.3 傳感器的選型.8第 4 章 軟件設(shè)計 .94.1 主程序流程圖 .94.2 控制程序設(shè)計 .10第 5 章 課程設(shè)計總結(jié) .12參考文獻(xiàn) .13本科生課程設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論在制藥、食品生產(chǎn)等一些對除塵要求比較嚴(yán)格的車間，人或貨物進(jìn)入車間之前，首先需要在除塵室進(jìn)行除塵處理，為了保護(hù)除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)行，避免人為因素對除塵要求的影響，需設(shè)計一套自動化系統(tǒng)來完善此項操作，為了能更好的保證出廠產(chǎn)品的質(zhì)量本文采用西門子 200plc 即 s7-200 對除塵室內(nèi)的除塵進(jìn)行自動控制。s7-200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到

7、更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運動系統(tǒng)。文中除塵室的 plc 控制主要需要完成的控制操作有：人進(jìn)入車間時必須先經(jīng)過第一道自動門進(jìn)入除塵室，第一道自動門關(guān)上后，電磁鎖將第二道門鎖上，風(fēng)機(jī)開始吹風(fēng)并定時 2 分鐘；如果在 2 分鐘內(nèi)，又有人進(jìn)入除塵室，則重新開始定時 2 分鐘；時間到，風(fēng)機(jī)停止、電磁鎖自動打開，經(jīng)第二道自動門進(jìn)入車間；人從車間出來時，不需要除塵，風(fēng)機(jī)、電磁鎖均不動作。plc 一直在飛速發(fā)展中，因此到目前

8、為止，還未能對其下一個十分確切的定義。20 世紀(jì) 90 年代后 plc 被廣泛的在流程工業(yè)自動化系統(tǒng)中使用，一直到現(xiàn)在的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，plc 更是其中主角，其應(yīng)用面越來越廣。plc 之所以被廣泛使用，其主要原因是：價格越來越低；功能越來越強和與時俱進(jìn)地發(fā)展等。綜上所述為了保證除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)行，避免人為因素對除塵要求的影響，應(yīng)該使用 plc 對除塵室門進(jìn)，并且隨著技術(shù)的發(fā)展 plc 的功能更強大，對除塵室控制的精確度會更上一個臺階。本科生課程設(shè)計（論文）2第 2 章 課程設(shè)計的方案2.1 概述本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計除塵室的 plc 控制。此設(shè)計應(yīng)用在制藥、食品生產(chǎn)等一些對除塵

9、要求比較嚴(yán)格的車間，人或貨物進(jìn)入車間之前，首先需要在除塵室進(jìn)行定時除塵處理，為了保證除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)行，避免人為因素對除塵要求的影響，采用 plc 對除塵室進(jìn)行自動控制。系統(tǒng)主要需要完成的控制操作有：人進(jìn)入車間時必須先經(jīng)過第一道自動門進(jìn)入除塵室，第一道自動門關(guān)上后，電磁鎖將第二道門鎖上，風(fēng)機(jī)開始吹風(fēng)并定時2 分鐘；如果在 2 分鐘內(nèi)，又有人進(jìn)入除塵室，則重新開始定時 2 分鐘；時間到，風(fēng)機(jī)停止、電磁鎖自動打開，經(jīng)第二道自動門進(jìn)入車間；人從車間出來時，不需要除塵，風(fēng)機(jī)、電磁鎖均不動作。2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)除塵室的 plc 控制總體結(jié)構(gòu)圖下圖所示。有兩個電動門進(jìn)門出門時都需要傳感器給 plc

10、一個啟動信號，故一共需要使用四個微波雷達(dá)傳感器，當(dāng)有信號傳入時 plc 根據(jù)邏輯控制編程，使相應(yīng)的電動機(jī)、電磁鎖動作。所得總體結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 2.1 總體結(jié)構(gòu)圖微波雷達(dá)傳感器 1s7-200吹風(fēng)機(jī)電磁鎖自動門電動機(jī)微波雷達(dá)傳感器 2微波雷達(dá)傳感器 3微波雷達(dá)傳感器 4本科生課程設(shè)計（論文）3第 3 章 硬件設(shè)計3.1 信號分析s7-200 主機(jī)模塊即 cpu 模塊包括一個中央處理單元、電源以及 i/o 點，這些都被集成在一個緊湊、獨立設(shè)備中。cpu 負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載。最新一代的 cpu 模塊按i/o 點數(shù)多少不同而有五種不同

11、結(jié)構(gòu)配置的品種，即cpu221、cpu222、cpu224、cpu224x、和 cpu226，每個品種里又有兩種類型：一種是 dc24v 供電/晶體管輸出；一種是 ac220v 供電/繼電器輸出。本文的輸入輸出信號均為數(shù)字量，且共需要 8 個輸入信號和 40 個輸出信號。故 cpu 選擇 dc24v 供電/晶體管輸出型的 cpu224 且需接 4 個 em222do8 輸出擴(kuò)展模塊。第一道門的進(jìn)門打開傳感器設(shè)為 i0.0，出門打開傳感器設(shè)為 i0.3，開門到位傳感器設(shè)為 i0.4，關(guān)門到位傳感器設(shè)為 i0.5,；與之相對應(yīng)第二道門的進(jìn)門打開傳感器設(shè)為 i0.1，出門打開傳感器設(shè)為 i0.2，開

12、門到位傳感器設(shè)為 i0.6，關(guān)門到位傳感器設(shè)為 i0.7；吹風(fēng)機(jī)設(shè)為 q0.0;電磁鎖設(shè)為 q0.2；第一道門電動機(jī)的總開關(guān)，正傳/反轉(zhuǎn)分別設(shè)為 q0.6,q0.1，q0.4；第二道門電動機(jī)的總開關(guān)，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)分別設(shè)為 q0.7，q0.3，q0.5.經(jīng)過分析后確定完成本次設(shè)計除了主機(jī)模塊外還需要連接擴(kuò)展模塊，cpu226 主機(jī)模塊與其四個擴(kuò)展模塊 em222 的連接圖如下所示：主機(jī)cpu226模塊 1em222do8dc24v模塊 2em222do8dc24v模塊 3em222do8dc24v模塊 3em222do8dc24vo8dc24v圖 3.1 模塊連接方式圖本科生課程設(shè)計（論文）43.

13、2 模塊編制cpu226 i/o 點數(shù)為 24 輸入/16 輸出，具有兩個通訊口和多種模塊，適用于點數(shù)多、要求高的小型或者中型控制系統(tǒng)。輸出擴(kuò)展模塊 em222 為 8 輸出，表3.1 所列為 cpu226 主機(jī)模塊與其擴(kuò)展模塊 em222 連接所對應(yīng)各模塊的編址情況。表 3.1 各模塊編址主機(jī) i/o模塊 1 i/o模塊 2i/o模塊 3i/o模塊 4i/oi0.0 q0.0i0.1 q0.1i0.2 q0.2i0.3 q0.3i0.4 q0.4i0.5 q0.5i0.6 q0.6i0.7 q0.7 q1.0q1.1q1.2q1.3q1.4q1.5q1.6q1.7q2.0q2.1q2.2q2

14、.3q2.4q2.5q2.6q2.7q3.0q3.1q3.2q3.3q3.4q3.5q3.6q3.7q4.0q4.1q4.2q4.3q4.4q4.5q4.6q4.7本科生課程設(shè)計（論文）53.3 i/o 分配表結(jié)合各個模塊編址以及在邏輯中所使用的輸入輸出的具體控制寫出的具體的i/o 分配表如表 3.2 所示。表 3.2 i/o 分配表i0.0進(jìn)門時第一道門開門傳感器q0.0吹風(fēng)機(jī)i0.1進(jìn)門時第二門開門傳感器q0.1第一道門電動機(jī)正轉(zhuǎn)即開門i0.2出時第二門開門傳感器q0.2電磁鎖i0.3出時第一門開門傳感器q0.3第二道門電動機(jī)正轉(zhuǎn)i0.4第一道門開門到位傳感器q0.4第一道門電動機(jī)反轉(zhuǎn)i0

15、.5第一道門關(guān)門到位傳感器q0.5第二道門電動機(jī)反轉(zhuǎn)i0.6第二道門開門到位傳感器q0.6第一道門電動機(jī)總開關(guān)繼電器i0.7第二道門關(guān)門到位傳感器q0.7第二道門電動機(jī)總開關(guān)繼電器本科生課程設(shè)計（論文）63.4 plc 外部接線本設(shè)計中的 plc 控制單元由圖 3.1 各基本個模塊組成，通過與外部設(shè)備連接，構(gòu)成一個完整的控制系統(tǒng)。根據(jù) i/o 地址分配表，進(jìn)行 plc 與輸入/輸出信號的外部接線，plc 與外設(shè)連接示意圖如圖 3.2 所示：圖 3.2 plc 與外設(shè)連接示意圖本科生課程設(shè)計（論文）73.5 系統(tǒng)示意圖與 plc 相連的器件有八個傳感器，兩臺自動門的電動機(jī)和一臺吹風(fēng)機(jī)。本節(jié)為了使

16、說明更易于理解，畫有系統(tǒng)示意圖和硬件連接圖如下所示。車間內(nèi)除塵室車間外第二道門第一道門風(fēng)機(jī)開門傳感器電磁鎖關(guān)門傳感器開門傳感器圖 3.3 系統(tǒng)示意圖3.6 plc 連接器件的選擇3.6.1 除塵吹風(fēng)機(jī)的選型除塵室中主要是靠吹風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)對進(jìn)入房間中的如貨物進(jìn)行除塵，一次對其的功率選型對除塵的效果非常重要。本文采用了軸流式除塵風(fēng)機(jī)，其工作原理是，含塵空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)動力壓入除塵器，通過振弦過濾器時，在來流方向上設(shè)置的水霧器向振弦過濾板上噴霧，附有水幕的纖維使粉塵濕潤增重或凝并或滯留，同時由于通過的含塵氣體使纖維在氣流沖擊下產(chǎn)生振動，強化了水霧霧滴與含有氣體中粉塵沖突，提高了對微細(xì)粉塵的捕獲，由于振弦過

17、濾器纖維的自凈能力及水霧器不斷向過濾器噴霧，使經(jīng)過過濾器的含塵氣體變成濕潤含塵氣流，含塵氣流通過旋流器葉片行成高速旋轉(zhuǎn)的液氣流，在離心力的作用下，將含塵水霧拋向脫水筒內(nèi)壁形成污水流，通過脫水環(huán)下排污口流出機(jī)外或者進(jìn)入循環(huán)過濾水箱，重新經(jīng)噴霧泵站循環(huán)使用。plc 輸出需接入接觸器后才能與吹風(fēng)機(jī)相連接。本科生課程設(shè)計（論文）83.6.2 電動門的電動機(jī)選型市場上自動門技術(shù)已經(jīng)非常成熟，除塵室可購買成品自動門，本文需要把電動門的電機(jī)單獨提出來。自動門中所使用的電動機(jī)為了達(dá)到很好的控制效果采用交流電動機(jī)，其連接圖如下所示：圖 3.4 電機(jī)主電路3.6.3 傳感器的選型自動門的開門信號是觸電信號，微波雷

18、達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號源。微波雷達(dá)是對物體的位移反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的工作人員通過的場所，它的特點是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動門就會關(guān)閉，對門機(jī)有一定的保護(hù)作用。紅外線傳感器對物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員移動與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)即傳出觸電信號。缺點是紅外線傳感器的反應(yīng)速度較慢，適應(yīng)于有行動遲緩的人員出入的場所。經(jīng)過對比本文設(shè)計中檢測進(jìn)出門采用的傳感器都采用的是微波雷達(dá)傳感器超短型接近開關(guān) 2mm.本文也采用了關(guān)門到位傳感器和開門到位傳感器。本科生課程設(shè)計（論文）9第 4 章 軟件設(shè)計4.1 主程序流程圖人或物進(jìn)

19、入生產(chǎn)車間前經(jīng)過除塵室由plc控制的程序流程圖如下所示。能夠完成進(jìn)入車間時經(jīng)過第一道門進(jìn)入除塵室，第一道自動門關(guān)上后，電磁鎖將第二道門鎖上，風(fēng)機(jī)開始吹風(fēng)并定時2分鐘，時間到，風(fēng)機(jī)停止、電磁鎖自動打開，經(jīng)過二道自動門進(jìn)入車間。 圖4.1 主程序流程圖開始第一道門進(jìn)門傳感器輸入信號第二道門打開 5 秒后關(guān)閉電磁鎖將第二道門鎖上 2 分鐘吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng) 2 分鐘第二道門進(jìn)門傳感器輸入信號第二道門打開 5 秒后關(guān)閉本科生課程設(shè)計（論文）104.2 控制程序設(shè)計根據(jù)要求編制相應(yīng)的控制程序，除塵室控制系統(tǒng)梯形圖程序如下所示。本科生課程設(shè)計（論文）11圖4.2 控制程序梯形圖本科生課程設(shè)計（論文）12第 5 章

20、 課程設(shè)計總結(jié)兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，我設(shè)計的課題是食品廠除塵室plc控制。plc具有很多的優(yōu)點，具有接線少、體積小、靈活性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點。本文介紹了設(shè)計方案的選擇，軟件設(shè)計，硬件設(shè)計方案的過程。硬件方案包括軟件編址，i/o分配表、plc連接圖等過程。軟件方案包括程序主流程圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計的過程。系統(tǒng)設(shè)計完成之后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計同時進(jìn)行，調(diào)試和修改都很方便。能夠完全達(dá)到除塵室的控制要求。即人進(jìn)入車間時必須先經(jīng)過第一道自動門進(jìn)入除塵室，第一道自動門關(guān)上后，電磁鎖將第二道門鎖上，風(fēng)機(jī)開始吹風(fēng)并定時2分鐘；如果在2分鐘內(nèi)，又有人進(jìn)入除塵室，則重新開始定時2分鐘；時間到，風(fēng)機(jī)停止、電磁鎖

21、自動打開，經(jīng)第二道自動門進(jìn)入車間；人從車間出來時，不需要除塵，風(fēng)機(jī)、電磁鎖均不動作。隨著科技的進(jìn)步，plc和所用到的器件都在不斷的完善，結(jié)合本文的除塵室設(shè)計效果會更加的好，也會更加節(jié)能環(huán)保。在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計的能力以及綜合知識運用的能力，體會了學(xué)以致用。突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。感謝我們專業(yè)課的老師，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作學(xué)習(xí)的榜樣；老師訓(xùn)訓(xùn)教導(dǎo)和不拘一格的思路給與我無盡的啟迪；這次課設(shè)每一個細(xì)節(jié)都離不開老師您的細(xì)心教導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠順利的完成了這次課程設(shè)計。同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。由于本人的設(shè)計能