內(nèi)燃機部件定位清洗機控制系統(tǒng)設計說明書+梯形圖

課程設計（論文） 題目： 內(nèi)燃機部件定位清洗機 控制系統(tǒng)設計 設計名稱： 機電傳動控制 班級學號： 學生姓名： 指導教師： 2012 年 12 月 24 日 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 成 績 評 定 表 學生姓名 班級學號 專 業(yè) 機械設計制造 及 其自動化 課程設計題目 內(nèi)燃機部件定位清洗機控制系統(tǒng)設計 評 語 組長簽字： 成績 日期 201 年 月 日 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 課程設計任務書 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 班級學號 課程設計題目 內(nèi)燃機部件定位清洗機控制系統(tǒng)設計 實踐教學要求與任務 : 設計內(nèi)容： 1）完成課程設計指導書所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，完成當前循環(huán)后再停。 3）要求可以實現(xiàn)手動、單周期、連續(xù)控制。 設計要求： 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 2）設計并調(diào)試 PLC 控制梯形圖 3） 設計說明書 工作計劃與進度安排 : 進度安排： 1）理解題目要求，查閱資料，確定設計方案 1 天 2） PLC 梯形圖設計與調(diào)試 4 天 3）說明書撰寫 1 天 4）答辯 1 天 指導教師： 李巖 任曉虹 2012 年 11 月 27 日 專業(yè)負責人： 陳白寧 2012 年 11 月 27 日 學院教學副院長： 201 年 月 日 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 目 錄 0 前言 . 1 1 課程設計的任務和要求 . 2 1.1 課程設計的任務 . 2 1.2 課程設計的基本要求 . 3 2 總體設計 . 4 2.1 PLC 選型 . 4 2.2 PLC 端子接線 . 9 3 PLC 程序設計 .10 3.1 設計思想 .10 3.2 順序功能圖 . 11 3.3 PLC 梯形圖 .12 4 程序調(diào)試說明 .22 5 結(jié)束語 .23 6 參考文獻 .24 1 0 前言 隨著微處理器、計算機和 數(shù)字通信 技術(shù) 的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到所有的控制領域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一需求，生產(chǎn)設備的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性， 可編程控制器 就順應而生了。 可編程控制器是 60年代末在美國首先出現(xiàn)，當時叫可編程邏輯控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。 PLC 的基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶 程序存儲器 內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應用。 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 2 1 課程設計的任務和要求 1.1 課程設計的任務 第八組 題目：內(nèi)燃機部件定位清洗機控制系統(tǒng) 清洗機主要由步進式液壓輸送機構(gòu)、清洗泵及清洗液過濾循環(huán)系統(tǒng)、水位控制裝置、油水分離裝置、排屑裝置、集中潤滑系統(tǒng)、異常顯示和事故報警系統(tǒng)等組成。自動運行循環(huán)流程圖如圖所示。 要求： 1完成圖示的工作循環(huán)。 2要求有三種工作方式：手動、單周期、連續(xù)。 3連續(xù)時，循環(huán) 5 次結(jié)束，聲光間斷報警 5秒。 有 工件嗎 ？2 s到 ？擋 板 門 開 啟開 啟到位 ？輸 送 桿 上 升啟 動上 升到位 ？第 一 組 吹 氣1 s到 ？輸 送 桿 前 進前 進到位 ？地 二 組 吹 氣1 s 到 ?輸 送 桿 下 降下 降到位 ？擋 板 門 閉 合閉 合到位 ？噴 嘴 盒 下 降下 降到位 ？換 向 閥 到 A 噴洗7 S到 ？換 向 閥 到 B 噴洗7 S到 ？換 向 閥 到 A 噴洗7 S到 ？ 換 向 閥 到 B 噴洗7 S到 ？換 向 閥 關(guān) 閉關(guān) 閉到 位1 0 S 到噴 嘴 盒 上 升上 升到位 ？輸 送 桿 后 退后 退到 位NYNYNYNYNNNN NNNN NNNNN圖 1.清洗機流程圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 3 1.2 課程設計的基本要求 1初始狀態(tài) 擋板門關(guān)閉位 I0.6，輸 送桿在最左端即輸送桿左限位 I1.2 有效。當傳感器檢測到有元件時該系統(tǒng)處于初始位。 2工作過程 1）啟動按鈕 I0.0，該系統(tǒng)按照以下順序運行。 2） 2 秒后，擋板門開啟。 3)開啟到位后，驅(qū)動輸送桿上升。 4)桿上升到位后，驅(qū)動第一組鼓風機吹氣，延時 1 秒。 5)延時結(jié)束后，驅(qū)動輸送桿前進，關(guān)閉第一組鼓風機。 6)桿前進到位后，驅(qū)動第二組鼓風機吹氣，延時 1 秒。 7)延時結(jié)束后，驅(qū)動輸送桿下降。 8)桿下降到位后，驅(qū)動擋板門閉合。 9)門閉合到位后，驅(qū)動噴嘴盒下降。 10)降到位后，驅(qū)動換向閥到位清洗，延時 1 秒。 11)時結(jié)束后，驅(qū)動換向閥到位清洗，延時 7 秒。 12)時結(jié)束后，再次執(zhí)行第 9 第 10 兩步驟。 13)10 步驟執(zhí)行兩次后，驅(qū)動換向閥時期關(guān)閉。 14)閥關(guān)閉到位后，驅(qū)動噴嘴盒上升。 15)盒上升到位后，驅(qū)動輸送桿后退。 16)桿后退到位后，如果選擇單周期運行則返回到初始步。如果選擇連 續(xù)運行則返回第 1 步。 5 次后聲光警。 3停止過程 按下停止按鈕 I3.0 后執(zhí)行完本周期后回到初始狀態(tài)。 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 4 2 總體設計 2.1 PLC 選型 2.1.1 PLC 型號及內(nèi)燃機部件定位清洗系統(tǒng)主要元器件的選擇 1） PLC 主機：選擇西門子 S7-200 列 PLC 作為內(nèi)燃機部件定位清洗系統(tǒng)的工作主機。根據(jù) I/O 點數(shù)來確定 PLC 型號，為滿足控制要求該系統(tǒng)需要有 35輸入點， 18 個輸出點。因此采用 S7-200 CPU 226 AC/DC/繼電器型工作主機。其基本參數(shù)如下： 本機數(shù)字輸入： 24 路數(shù)字量輸入 本機數(shù)字輸出： 16 路數(shù)字量輸出 內(nèi)部存儲器位： 256 位 定時器總數(shù)： 256 定時器 計數(shù)器總數(shù)： 256 計數(shù)器 電源電壓允許范圍： AC85264V 輸入電流僅 CPU/最 大負載： 40/160 mA,AC240V 電壓范圍： DC20.428.8V 電流限制：約 1.5A 由于該系統(tǒng)要求 28 個輸入點 S7-200 CPU226 不能滿足點數(shù)要求，因此采用EM223 輸入擴展模塊增加輸入點數(shù)。 CPU 總 I/O 點數(shù)為 72 點，系統(tǒng)要求的 I/O 總點為 53 點。 CPU 總 I/O 點數(shù) =（ 1.11.3）系統(tǒng)要求的 I/O 總點數(shù)，所以滿足設計要求。 2）傳感器：用于判讀內(nèi)燃機部件定位清洗系統(tǒng)是否有要清洗的部件。 3)啟動按鈕 I0.0：用于內(nèi)燃機部件定位清洗系統(tǒng)工作的開始。 停止按鈕 I3.0：用于內(nèi)燃機 部件定位清洗系統(tǒng)工作的結(jié)束。 4)轉(zhuǎn)換開關(guān)：用于手動單周期連續(xù)的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換選擇。 5)三位四通換向閥：中位機能為型，用于、位的分別清洗。 6)輸送桿的上升與下降、前進與后退，噴嘴盒的上升與下降。采用電機正反轉(zhuǎn)進行控制。 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 5 2.1.2 內(nèi)燃機定位清洗系統(tǒng) I/O 點及地址及分配 系統(tǒng) I/O 點及地址分配表 輸入 輸出 功能 地址 功能 地址 啟動按鈕 I0.0 擋板門開啟 Q0.0 停止按鈕 I3.0 輸送桿上升 Q0.1 傳感器 I0.1 第一組吹氣 Q0.2 擋板門開啟限位 I0.2 輸送桿 前進 Q0.3 輸送桿上限位 I0.3 第二組吹氣 Q0.4 輸送桿右位 I0.4 輸送桿下降 Q0.5 輸送桿下限位 I0.5 擋板門閉合 Q0.6 擋板門閉合限位 I0.6 噴嘴盒下降 Q0.7 噴嘴盒下限位 I0.7 換向閥換位清洗 Q1.0 換向閥關(guān)閉限位 I1.0 換向閥換位清洗 Q1.1 噴嘴盒上限位 I1.1 換向閥關(guān)閉 Q1.2 輸送桿左限位 I1.2 噴嘴盒上升 Q1.3 擋板門開啟 I1.3 輸送桿后退 Q1.4 輸送桿上升 I1.4 聲報警 Q1.5 第一組吹 氣 I1.5 光報警 Q1.6 輸送桿前進 I1.6 換向閥開啟 Q1.7 第二組吹氣 I1.7 換向閥到 A Q2.0 輸送桿下降 I2.0 換向閥到 B Q2.1 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 6 擋板門閉合 I2.1 噴嘴盒下降 I2.2 位清洗 I2.3 位清洗 I2.4 換向閥關(guān)閉 I2.5 噴嘴盒上升 I2.6 輸送桿后退 I2.7 手動 I3.1 單周期 I3.2 連續(xù) I3.3 回原點 I3.4 換向閥開啟到位 I3.5 換向閥開啟 I3.6 A噴頭限位 I3.7 噴頭限位 I4.0 換向閥到 A I4.1 換向閥到 B I4.2 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 7 2.1.3 電機原理圖 輸送桿的前進、后退；輸送桿的上升與下降；擋板門的開啟與關(guān)閉；噴嘴盒的上升與下降；換向閥到 A 點與 B 點均可以由一號電機實現(xiàn)。為了使電動機能夠正反轉(zhuǎn)，應使接到電動機定子繞組上的三根電源線中的任意兩根對調(diào)。 KM1 線圈得電， KM1 主觸點閉合，電機正向啟動，當 KM1 線圈失電， KM2 線圈得電， KM2主觸點閉合，三相電源兩相對調(diào)，從而使電機反轉(zhuǎn)。 MFRKM1KM2QSL1L2L3FU圖 2.正反轉(zhuǎn)電 動機 電機及電氣元件的選擇：按照工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封沈陽理工大學課程設計專用紙 No 8 閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V， Y132M-6型，額定功率 4KW，同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min，額定電流 9.4A。接觸器型號 CJX2-32,額定電流 32A。熱繼電器型號 JR20-63,32-47A 熱繼電器。熔斷器型號 RT14-32,適用與交流 50HZ，額定電壓交流 380V，額定電 流至 32A 的配電線路中，作過載和短路保護 . MF RK M 1Q SL 1L 2L 3F U圖 3.直接啟動電動機 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 9 2.2 PLC 端子接 線 I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 4I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 3I 1 . 6I 1 . 7I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6I 2 . 7I 3 . 0I 3 . 6I 0 . 0I 3 . 1I 3 . 2I 3 . 3I 3 . 4I 3 . 5I 3 . 7I 4 . 0Q 2 . 1Q 2 . 0Q 1 . 7Q 1 . 6Q 1 . 5Q 1 . 4Q 1 . 3Q 1 . 2Q 1 . 1Q 1 . 0Q 0 . 7Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 0換 向 閥 到 B換 向 閥 到 A 換 向 閥 開 啟聲 報 警光 報 警輸 送 桿 后 退噴 嘴 盒 上 升換 向 閥 關(guān) 閉噴 洗 B噴 洗 A噴 嘴 盒 下 降擋 板 門 閉 合輸 送 桿 下 降第 二 組 吹 氣輸 送 桿 前 進第 一 組 吹 氣輸 送 桿 上 升擋 板 門 開 啟有 工 件擋 板 門 開 啟 到 位上 限 位右 限 位下 限 位擋 板 門 閉 合 到 位噴 嘴 盒 下 限 位換 向 閥 關(guān) 閉 到 位噴 嘴 盒 上 限 位左 限 位擋 板 門 開 啟輸 送 桿 上 升第 一 組 吹 氣輸 送 桿 前 進第 二 組 吹 氣輸 送 桿 下 降擋 板 門 閉 合噴 嘴 盒 下 降噴 洗 A噴 洗 B換 向 閥 關(guān) 閉噴 嘴 盒 上 升輸 送 桿 后 退停 止啟 動手 動單 周 期連 續(xù)回 原 點換 向 閥 開 啟 到 位換 向 閥 開 啟A 限 位B 限 位換 向 閥 到 A換 向 閥 到 BI 4 . 1I 4 . 2A C 2 2 0 VK MK MK ML 1N2 L1 LK MD C 2 4 VL +1 M2 MM圖 4.PLC 端子接線圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 10 3 PLC 程序設計 3.1 設計思想 1.內(nèi)燃機工作過程的控制：系統(tǒng)第一次運行時就利用 SM0.1 給系統(tǒng)提供初始化脈沖。如果是連續(xù)運行狀態(tài)則采用正跳變 EU 提供初始化脈沖。當輸送桿在最底端時，輸送桿在最左端時，說明該系統(tǒng)在初始位，這時如果傳感器檢測到需要清洗的工件，按下啟動按鈕則系統(tǒng)開始運行。該系統(tǒng)的運動部分有擋板門的開啟與閉合，輸送桿的上升與下降，輸送桿的前進與后退，噴嘴盒的上升與下降。以上運動部分均采用電機正反轉(zhuǎn)驅(qū)動行程控制原則控制。 2.鼓風機的控制：該系統(tǒng)有兩組鼓風 機，采用延時 1 秒控制。 3.A、 B 位噴洗控制： A、 B 位的換向噴洗用換向閥來控制。 4.工作狀態(tài)的選擇：采用轉(zhuǎn)換開關(guān)對手動、單周期與連續(xù)工作狀態(tài)的選擇控制。 5.停止：根據(jù)控制要求，按下啟動按鈕后須執(zhí)行本次循環(huán)后才結(jié)束。所以要在掃描周期的最后判讀是否按下停止按鈕。如果按下則回到初始化狀態(tài)；如果沒有按下，待執(zhí)行條件都滿足的情況下繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行。 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 11 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 . 2M 2 . 4M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6M 1 . 7M 2 . 0M 2 . 2T 3 7Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2 T 3 8Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 7Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2T 4 2Q 1 . 3Q 1 . 4C 1T 4 3 Q 1 . 5T 3 9T 4 0T 4 1C 0Q 1 . 6初 始T 3 7I 0 . 2I 0 . 3T 3 8I 0 . 4T 3 9I 0 . 6I 0 . 5I 0 . 7T 4 0T 4 1I 1 . 0T 4 2I 1 . 1M 2 . 3 * I 1 . 2C 1T 4 3Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0S M 0 . 1C 0啟 動 有 工 件計 時 2 s2 s 到擋 板 門 開門 開位輸 送 桿 升桿 上 位一 組 吹 氣 ， 計 時 1 s計 時 1 s 到輸 送 桿 進桿 右 位二 組 吹 氣 ，計 時 1 s1 s 到輸 送 桿 降桿 下 位擋 板 門 關(guān)門 關(guān) 位噴 嘴 盒 下 降盒 下 位A 噴 洗 ， 計 時 7 s7 s 到7 S 到B 噴 洗 ， 計 時 7 s計 數(shù) 2 次2 次 完換 向 閥 關(guān)閥 關(guān)位計 時 1 0 s1 0 s 到噴 嘴 盒 升盒 上 位輸 送 桿 后 退連 續(xù)5 次 完計 數(shù) 5 次計 時 5 s ， 聲 光 報 警5 s 到C 0M 2 . 3 * I 1 . 2AI 0 . 0 * i 0 . 1 * I 0 . 6 * I 1 . 2C 1圖 5.順序功能圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 12 3.3 PLC 梯形圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 13 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 14 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 15 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 16 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 17 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 18 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 19 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 20 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 21 圖 6梯形圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 22 4 程序調(diào)試說明 我們在設計聲光報警過程中，出現(xiàn)了一個錯誤，就是報警結(jié)束后直接進行下一工位，而沒有停止。后來請教同學，在初始步 M0.0 前加入了一個常閉觸點 C1。這樣當 C1 計數(shù) 5 次報警后，初始步 C1 線圈常閉觸點斷開， M0.0 失電，然后停止。 圖 7.舉例圖 沈陽理工大學課程設計專用紙 No 23 5 結(jié)束語 為期 一 周的課程設計就要結(jié)束了，自己學會了 很多 關(guān)于 PLC 的知識！努力學習， 雖然 時間實在是有點短， 想 向往深一點的地方挖挖，感覺到時間真的是不夠用 。 PLC 對我來說是既陌生又熟悉的知識，在上大學時， 就應該 要把幾個軟件學好，就包括這個 PLC。這個軟件會很有用，上了這門課才算對 PLC 有了初步的認識，會應用它編寫一兩個小的程序。當然編寫的程序也遠遠談不上完美，只能用一個詞： “ 湊合 ” 來