plc課程設(shè)計(jì)--自動配料的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 電氣控制與plc 課題名稱 自動配料的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動化班 20 14 年 2 月 24日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱 電氣控制與plc 課題名稱 自動配料的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動化1191 班 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計(jì)是自動化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中不可缺少的一個(gè)綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生得到工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知

2、識和技術(shù)去解決工程實(shí)際問題的能力。 二. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制自動配料的plc控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的plc i/o接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。 4. 上機(jī)調(diào)試程序。5. 編寫設(shè)計(jì)說明書 三. 課程設(shè)計(jì)的要求 1.所選控制方案合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的gb472884電氣圖用圖形符號、gb698887電氣制圖、gb715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通

3、則。 3.所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)重點(diǎn)突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計(jì)條件1.實(shí)物plc及其編程軟件，plc實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)說明書裝訂順序1.課程設(shè)計(jì)說明書封面。2.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。3.說明書目錄。4.正文（按設(shè)計(jì)內(nèi)容逐項(xiàng)書寫）。5.參考文獻(xiàn)。6.附錄。7.課程設(shè)計(jì)評分表。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排1. 第一周星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，收集設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的plc i/o接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列。4. 第

4、二周星期二：試驗(yàn)調(diào)試5. 第二周星期三第二周星期五：編寫設(shè)計(jì)說明書,答辯。參考文獻(xiàn)1 劉星平.plc原理及工程應(yīng)用m. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.plc編程及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用m. 重慶：重慶大學(xué)出版社4 工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊m.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動與控制m.北京： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社6 劉星平.可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院附錄：課題簡介及控制要求有一個(gè)配料系統(tǒng)有四條傳送帶的傳送系統(tǒng)，分別用四臺電動機(jī)帶動，控制要求如下：系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況及對貨車進(jìn)行自動配料，當(dāng)

5、車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。1.初始狀態(tài)系統(tǒng)啟動后，紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明允許汽車開進(jìn)裝料。料斗出料口d2關(guān)閉，若傳感器s1置為off（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開啟進(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）。電動機(jī)m1、m2、m3和m4均為off。2.裝車控制當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開關(guān)sq1置為on，紅燈信號燈l2亮，綠燈l1滅；同時(shí)啟動電機(jī)m4，經(jīng)過1s后，再啟動m3，再經(jīng)1s后啟動m2，再經(jīng)過1s最后啟動m1，再經(jīng)過1s后才打開出料閥（d2亮），料斗出料。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)sq2為on，料斗關(guān)閉，1s后m1停止，m2在m1停止1s后停止，m3在

6、m2停止1s后停止，m4在m3停止1s后最后停止。同時(shí)紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明汽車可以開走。3.停機(jī)控制按下停止按鈕sb2，自動配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。試設(shè)計(jì)滿足控制要求的plc控制系統(tǒng)。目錄1緒論12課題介紹23設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3 3.1控制要求4 3.2設(shè)計(jì)要求5 3.3控制原理介紹及圖示6 3.4控制方案74 硬件設(shè)計(jì)8 4.1元器件選擇9 4.2元器件清單案104.3 硬件控制原理圖115軟件設(shè)計(jì)12 5.1設(shè)計(jì)思想13 5.2 i/o地址表146運(yùn)行與調(diào)試157.小結(jié)168.參考文獻(xiàn)17附錄181順序功能圖192完整的梯形圖20一 緒論可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，

7、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儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(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)。目前，plc在小型化，大型化，大容量，強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的plc從最初的邏輯控制，順序控制發(fā)展成為具有邏輯判斷，定時(shí)，計(jì)數(shù)，記憶和算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理，聯(lián)網(wǎng)通行及pid回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代plc。但是仍能沿用著順序掃描，程序控制等基本模式及cpu+通行+i/o等基本結(jié)構(gòu)。二課題介紹全自動配料控制系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用

8、已屢見不鮮，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)效益的的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開放性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是工廠自動化fa所追求的一致目標(biāo)。2.1自動配料系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）配料現(xiàn)場粉塵大，環(huán)境惡劣；（2）各組分在配方中所占比例不同，有時(shí)甚至 差異懸殊；（3）配料速度和精度要求高；（4）配方可能經(jīng)常變換，調(diào)整；（5）物料可能受環(huán)境影響，濕度影響；2.2自動配料系統(tǒng)的組成自動配料系統(tǒng)是對粉粒或液體物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合

9、這一工業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于冶金，建材，化工，醫(yī)藥，糧食及飼料的行業(yè)。（1）給料部分：給料部分是料倉向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)物料的不同特性，可以選用的給料設(shè)備。（2）稱量部分：稱量部分由傳感器，標(biāo)準(zhǔn)連接件，接線盒和稱量斗組成與稱量儀表一起進(jìn)行物料的稱量及誤差的檢測（3）配料控制系統(tǒng)：配料控制系統(tǒng)由稱量儀表，可編程控制器，上位工控機(jī)及其他控制器件等組成。（4）校秤系統(tǒng)：配料系統(tǒng)傳感器應(yīng)進(jìn)行定期調(diào)校，以保證系統(tǒng)配料精度。三設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 3.1控制要求系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進(jìn)行配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。3.2設(shè)計(jì)要求plc

10、要實(shí)現(xiàn)各種下料量 的采集，喂料裝置的啟停，物料下料量的控制；3.3 控制原理皮帶輸送機(jī)由料斗，皮帶檢測系統(tǒng)和裝車系統(tǒng)組成。其工作原理是通過檢測料斗量來對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)物料不足時(shí)料斗進(jìn)料，當(dāng)料斗物料充足時(shí)，車到位皮帶啟動，料斗進(jìn)行卸料，當(dāng)車裝滿時(shí)皮帶依次停止，料斗關(guān)閉輸送過程結(jié)束。 3.4控制方案1根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案與控制方式。2合理選擇元器件型號，正確選擇進(jìn)行硬件電路 的設(shè)計(jì)與軟件的調(diào)試。3完成電路設(shè)計(jì)，編寫完成實(shí)時(shí)控制程序或編寫完成防真程序。 四硬件設(shè)計(jì)4.1元器件的選擇plc的機(jī)型選擇原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠，維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比

11、最的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定，環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體結(jié)構(gòu)式的plc，其他情況最好選用模塊式的plc。4.2元器件的清單名稱 數(shù)量電器與可編程控制器 fx2n-48rm紅綠燈 6電動機(jī) 4開關(guān)與按鈕 5傳感器 1熔斷器 12繼電器 44.3 硬件控制原理圖 五軟件設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)思想（1）軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候最好將使用的軟元件（如內(nèi)部繼電器，定時(shí)器，計(jì)算器等）列表，表明用途，以便于程序設(shè)計(jì)，調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)，檢修時(shí)查閱。（2）模擬調(diào)試。將設(shè)計(jì)好的程序下載到plc的主單元中。由外界信號源加入測試信號，可用按鈕或小開關(guān)模擬輸入

12、信號，用指示燈模擬負(fù)載，通過各種指示燈的亮暗情況了解程序運(yùn)行的情況，觀察輸入/輸出之間的變化關(guān)系及邏輯狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)的要求，并及時(shí)修改和調(diào)整程序，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。5.2 i/o表輸入sb1sb2s1sq1sq2i0.0i0.1i0.2i0.3i0.4輸出d1d2d3d4l1l2m1m2m3m4q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.7q1.0q1.1六運(yùn)行與調(diào)試系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進(jìn)行配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明允許汽車開進(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

13、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）。電動機(jī)m1、m2、m3和m4均為off。裝車過程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開關(guān)sq1置為on，紅燈信號燈l2亮，綠燈l1滅；同時(shí)啟動電機(jī)m4，經(jīng)過1s后，再啟動啟動m3，再經(jīng)1s后啟動m2，再經(jīng)過1s最后啟動m1，再經(jīng)過1s后才打開出料閥（d2亮），物料經(jīng)料斗出料。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)sq2為on，料斗關(guān)閉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。同時(shí)紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明汽車可以開走。七小結(jié)本實(shí)驗(yàn)采用plc控制方式來實(shí)現(xiàn)自動配料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物

14、料傳送，下料控制，等功能。配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進(jìn)行配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)自動進(jìn)行調(diào)高 了配料精度和速度。在本次課程設(shè)計(jì)中，得到了老師和同學(xué)的幫組，借此機(jī)會向他們表示誠摯的謝意，通過這一階段的努力，我對plc這門課程有了更深刻的理解，對plc編程，調(diào)試更加熟練，對我們將來工作有很大的幫助。這次自動配料系統(tǒng)模擬的設(shè)計(jì)與老師，同學(xué)的幫助，鼓勵(lì)是分不開的。八參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 劉星平.plc原理及工程應(yīng)用m. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.plc編程及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用m. 重慶：重慶大學(xué)出版社4 工廠常

15、用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊m.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動與控制m.北京： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社6 劉星平.可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院附錄： 順序功能圖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 梯形圖程序電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評分表項(xiàng) 目評