加熱爐自動(dòng)送料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 加 熱 爐 的 自動(dòng) 送 料 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 機(jī)電傳動(dòng)控制 班 級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué) 生姓名： 指 導(dǎo)教師 2012 年 12 月 24 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 成 績(jī) 評(píng) 定 表 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)題目 加熱爐自動(dòng)送料 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 組長(zhǎng)簽字： 成績(jī) 日期 201 年 月 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 加熱爐自動(dòng)送料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)要求與任 務(wù) : 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，立即停止。 3）要求可以實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)控制。 2.設(shè)計(jì)要求： 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 2）設(shè)計(jì)并調(diào)試 PLC 控制梯形圖 3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排 : 1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1 天 2） PLC 梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 4 天 3）說(shuō)明書撰寫 1 天 4）答 辯 1 天 指導(dǎo)教師： 2012年 11 月 27 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2012 年 11月 27 日 學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 201 年 月 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 目錄 0 前言 . 1 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 . 2 1.1 課程設(shè)計(jì)題目 . 2 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 3 1.3 設(shè)計(jì)要求 . 3 2 總體設(shè)計(jì) . 4 2.1 PLC 的選型 . 4 2.2 PLC 外部接線圖 . 5 2.3 I/O 端子分配圖 . 6 3 PLC 程序設(shè)計(jì) . 7 3.1 設(shè)計(jì)思想 . 7 3.2 順序功能圖 . 8 3.3 PLC 梯形圖 .11 4 調(diào)試說(shuō)明 . 26 5 總結(jié) . 27 6 參 考文獻(xiàn) . 28 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 1 0 前言 加熱爐自動(dòng)控制（ automatic control of reheating furnace） 對(duì)加熱爐的出口溫度、燃燒過(guò)程、聯(lián)鎖保護(hù)等進(jìn)行的自動(dòng)控制。早期加熱爐的自動(dòng)控制僅限控制出口溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料進(jìn)口的流量?，F(xiàn)代化大型加熱爐自動(dòng)控制的目標(biāo)是進(jìn)一步提高加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。 自動(dòng)化學(xué)科有著光榮的歷史和重要的地位， 20世紀(jì) 50年代我國(guó)政 府就十分重視自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展和自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)。 現(xiàn)在，世界上有很多非?；钴S的領(lǐng)域都離不開自動(dòng)化技術(shù)，比如機(jī)器人、月球車等。另外，自動(dòng)化學(xué)科對(duì)一些交叉學(xué)科的發(fā)展同樣起到了積極的促進(jìn)作用，例如網(wǎng)絡(luò)控制、量子控制、流媒體控制、生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等學(xué)科就是在系統(tǒng)論、控制論、信息論的影響下得到不斷 的發(fā)展。在整個(gè)世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代的背景下，中國(guó)要完成工業(yè)化的 任務(wù)還很重，或者說(shuō)我們正處在后工業(yè)化的階段。 工業(yè)加熱爐的爐溫應(yīng)當(dāng)按照生產(chǎn)工藝要求維持在一定的數(shù)值。但是 爐的熱負(fù)荷經(jīng)常在變化 (例如常常要打開爐門取出已加熱的工件和送入 冷的工件 )，在這種條件下要靠自動(dòng)控制技術(shù)準(zhǔn)確控制爐溫，保持爐溫的 誤差很小。而靠人力調(diào)整則難以做到，從而會(huì)造成能源的浪費(fèi)甚至影響 產(chǎn)品質(zhì)量。 人們每年都把許多重量達(dá)到噸級(jí)的人造地球衛(wèi)星準(zhǔn)確送入位于數(shù)百千米乃 至數(shù)萬(wàn)千米高空的預(yù)先計(jì)算好的軌道，并一直保持其姿態(tài)正確，也就是使它的太陽(yáng)能電池帆板保持指向太陽(yáng)，使它的無(wú)線電天線保持指向地球。這只有依靠先進(jìn) 的自動(dòng)控制技術(shù)才能做到。 然而在國(guó)際形勢(shì)日益復(fù)雜、科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步的今天，人造地球衛(wèi)星和宇宙 飛船已經(jīng)不能完全滿足 需要，近年來(lái)出現(xiàn)的“空天飛行器”要求既能在大氣層外飛 行，又能在返回大氣層以后轉(zhuǎn)為像飛機(jī)那樣自主地高速航行，而不像人造衛(wèi)星或 宇宙飛船那樣在返回大氣層以后只能被動(dòng)地降落地面。研制這種“空天飛行器”必須解決的技術(shù)難題之一就是智能自主控制技術(shù)。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 2 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 1.1 課程設(shè)計(jì)題目 加熱爐的自動(dòng)送料控制系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)包括自動(dòng)臺(tái)車、機(jī)械臂起吊裝置、冷卻槽和夾緊裝置四部分?？刂苿?dòng)作主要包括：臺(tái)車的前進(jìn)后退、機(jī)械臂的上升下降、夾鉗的夾緊松開、冷卻槽的前進(jìn)后退。示意圖如圖所示。 動(dòng)作控制要 求： 啟動(dòng)裝料臺(tái)取料裝料 1#爐夾鉗冷卻裝料臺(tái)取料裝料 2# 1#爐加熱完畢 爐臺(tái)車退到 1#爐 1#爐出料卸料臺(tái)卸料夾鉗冷卻 2#爐加熱完畢 裝料臺(tái)取料裝料 1#爐臺(tái)車前進(jìn)到 2#爐 2#爐出料 卸料臺(tái)卸料 圖 1 送料系統(tǒng)示意圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 3 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）完成課程設(shè)計(jì)指 導(dǎo) .所要求的控制循環(huán) 。 （ 2）按停止按鈕 .立即停止 。 （ 3）要求可以實(shí) .回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)控制。 1.3 設(shè)計(jì)要求 （ 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 （ 2）設(shè)計(jì)并調(diào)試 PLC 控制 梯形圖 （ 3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 4 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 PLC 的選型 西門子公司的 SIMATIC S7-200 系列屬于小型 PLC，即可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 PLC 的控制主機(jī)，使用西門子 S7 200 系列作為整個(gè)系統(tǒng)的主控制機(jī)。 我們使用的是 18 輸入 /8 輸出共 26 個(gè)數(shù)字量的 I/O 點(diǎn)的 CPU 選用 S7 200 CPU226 AC/DC/繼電器 1、本機(jī)數(shù)字輸入： 24 路數(shù)字量輸入 2、本機(jī)數(shù)字輸出： 16 路數(shù)字量輸出 3、最大的數(shù)字量 I/O： 256 4、最大的模擬量 I/O： 32AI/32AO 5、擴(kuò)展模塊的數(shù)量： 7 個(gè)模塊 6、內(nèi)部存儲(chǔ)器位： 256 位 7、定時(shí)器總數(shù)： 256 定時(shí)器 8、計(jì)數(shù)器總數(shù)： 256 計(jì)數(shù)器 L 1L 2L 3Q SF U 1 F U 2K M 1K M 2F RM圖 2 電動(dòng)機(jī)示意圖 由于加熱爐自動(dòng)送料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求中，既要左行又要右行，既要上升又要下降，也就是要求加熱爐自動(dòng)送料控制系統(tǒng)得做正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，而這些，都是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此我們選擇的控制電路為異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 5 2.2 PLC 外部接線圖 圖 3 PLC 外部接線圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 6 2.3 I/O 端子分配圖 圖 4 I/O 端子分配 圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 7 3 PLC 程序設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì) PLC 應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控制對(duì)象的功能和工節(jié)要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和必備的條件。然后是進(jìn)行PLC 應(yīng)用系統(tǒng)功能分析，即通過(guò)分析系統(tǒng)功能，提出 PLC 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、控制信號(hào)的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定 PLC 的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及其步驟如下：（ 1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和被控要求，如控制的本方式，操作方式。 （ 2）根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系 統(tǒng)的功能要求和所需要的輸入、輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)等，選擇合適類型的 PLC。 （ 3）根據(jù)控制要求所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)，并設(shè)計(jì)I/O 端口的接線圖。 （ 4）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出系統(tǒng)工作循環(huán)圖表。 （ 5）根據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)圖表設(shè)計(jì)出梯形圖。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 8 3.2 順序功能圖 M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 5M 0 . 6M 0 . 7M 1 . 0M 1 . 1M 1 . 2Q 0 . 1Q 0 . 4Q 0 . 0Q 0 . 3Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0Q 0 . 2Q 0 . 6Q 0 . 1M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6M 1 . 7M 2 . 0M 2 . 1M 2 . 2M 2 . 3M 2 . 4M 2 . 5I 2 . 1T 3 7Q 0 . 1Q 0 . 7Q 0 . 1Q 0 . 4Q 0 . 0Q 0 . 3Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0Q 0 . 2I 1 . 7I 1 . 3I 2 . 1I 1 . 0I 1 . 7I 0 . 5I 1 . 1T 3 7I 1 . 7I 1 . 2I 0 . 7I 1 . 7I 2 . 1I 1 . 0I 1 . 7I 1 . 5 I 1 . 3I 2 . 0I 1 . 4I 0 . 7I 0 . 0 I 0 . 5 I 1 . 7I 2 . 113 4沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 9 M 2 . 6M 2 . 7M 3 . 0M 3 . 1M 3 . 2M 3 . 3M 3 . 4M 3 . 5M 3 . 6M 3 . 7M 4 . 0Q 0 . 4Q 0 . 0Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0Q 0 . 2Q 0 . 6Q 0 . 1T 3 7M 4 . 1M 4 . 2M 4 . 3M 4 . 4M 4 . 5M 4 . 6M 4 . 7M 5 . 0M 5 . 1M 5 . 2M 5 . 3I 0 . 7Q 0 . 0Q 0 . 7Q 0 . 1Q 0 . 4Q 0 . 0Q 0 . 3Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0Q 0 . 3Q 0 . 1Q 0 . 1I 2 . 1I 1 . 1I 2 . 0T 3 7I 2 . 1I 1 . 7I 1 . 4 I 1 . 6I 1 . 7I 1 . 3I 0 . 7I 0 . 6I 2 . 1I 1 . 7I 1 . 2I 2 . 1I 1 . 7I 1 . 0I 1 . 7I 0 . 5I 2 . 1I 1 . 012343 4沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 10 M 5 . 4M 5 . 5M 5 . 6M 5 . 7M 6 . 0M 6 . 1Q 0 . 0Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0Q 0 . 4I 1 . 7M 6 . 2 Q 0 . 2I 0 . 4 I 1 . 7連 續(xù)單 周 期I 0 . 7I 2 . 1I 0 . 6I 1 . 0I 0 . 3 I 1 . 7I 0 . 5 S M 0 . 123 4圖 5 順序功能圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 11 3.3 PLC 梯形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 12 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 13 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 14 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 15 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 16 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 17 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 18 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 19 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 20 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 21 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 22 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 23 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 24 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 25 圖 6 PLC 梯形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 26 4 調(diào)試說(shuō)明 當(dāng)運(yùn)行主程序時(shí)，在任意時(shí)刻按下停止按鈕，程序立即停止運(yùn)行，仿真時(shí)輸出燈滅，但是，當(dāng)運(yùn)行回原點(diǎn)的子程序時(shí)候，按下停止按鈕，程序并沒有響應(yīng)，依然正常運(yùn)行，并 能回到原點(diǎn)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查梯形圖，分析并修改梯形圖后，發(fā)現(xiàn)設(shè)置停止過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)時(shí)還沒有加入回原點(diǎn)的子程序，所以在計(jì)算停止后應(yīng)該有多少線圈復(fù)位的時(shí)候，未計(jì)算子程序的三個(gè)線圈，所以，運(yùn)行主程序的過(guò)程中任意時(shí)刻按下停止按鈕，程序便停止運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行子程序時(shí)，按下停止按鈕，程序未響應(yīng)，所以在將停止按鈕后的復(fù)位線圈數(shù)量加上三之后，便符合了任意時(shí)刻按下停止按鈕便立即停止的要求。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 27 5 總結(jié) 經(jīng)過(guò) 1 周的實(shí)訓(xùn)，使我學(xué)會(huì)了很多。在這 1 周里，我和我的小組完成了實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。首先我學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作，沒有我們組一起的努 力，也就沒有最終的成果。在這次實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，我負(fù)責(zé)整報(bào)告、畫圖這些部分，這也是我第一次接觸到 Visio這個(gè)軟件，通過(guò)老師的教導(dǎo)，我學(xué)會(huì)了如何去將項(xiàng)目的一些電路圖和分布圖完成，這讓我受益匪淺。 在這次的實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，我對(duì) PLC 的使用也有了近一步的了解，雖然我們組分工明確，但在程序編寫或者調(diào)試的時(shí)候，大家都參與了進(jìn)來(lái)，也互相彌補(bǔ)著自己的不足。我本來(lái)對(duì)一些 PLC 梯形圖的編寫不太熟練，也對(duì)項(xiàng)目分析得不太準(zhǔn)確，但是有了老師和組員的幫助，我還是有著不少的了解，但還是存在著自己的不足