電器與可編程控制課程課程設(shè)計(jì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的模擬

1、changzhou institute of technology電器與可編程控制課程題目： 自動(dòng)配料系統(tǒng)的模擬 二級學(xué)院（直屬學(xué)部）： 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 2011年 12月26日電器與可編程控制課程二級學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級： 學(xué)生姓名指導(dǎo)老師職稱講師課題名稱課題：指標(biāo)及要求達(dá)到設(shè)計(jì)課題的控制要求，上機(jī)調(diào)試plc控制程序，打印plc程序，計(jì)算機(jī)繪圖。課題工作內(nèi)容工作內(nèi)容：1、熟悉課題工作原理。2、設(shè)計(jì)方案論證，系統(tǒng)建立，電氣原理控制設(shè)計(jì)。3、元器件選擇，梯形圖設(shè)計(jì)（控制分析）。4、完成設(shè)計(jì)圖紙，完成設(shè)計(jì)任務(wù)書。5、設(shè)

2、計(jì)測評。進(jìn)程安排第一天：下達(dá)任務(wù)，收集資料，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，方案確定。第二天：電氣原理控制設(shè)計(jì)，元器件選擇。第三至九天：梯形圖設(shè)計(jì)（控制分析），上機(jī)調(diào)試。第十天：完成設(shè)計(jì)圖紙，完成設(shè)計(jì)任務(wù)書，設(shè)計(jì)測評。主要參考文獻(xiàn)可編程控制原理與應(yīng)用北京理工大學(xué)出版社 范次猛可編程控制應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)化學(xué)工業(yè)出版社 李俊秀電氣控制與plc應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社 余雷生 方宗達(dá)電氣控制與可編程控制器技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社 史國生地點(diǎn)b411教室起止日期2011.12.262012.1.6指導(dǎo)教師：2011年12月26日1. 緒論可編程控制器(programmable controller)簡稱pc。個(gè)人計(jì)算機(jī)(perso

3、nal computer)也稱pc，為了避免混淆，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做plc(programmable logic controller)?？删幊炭刂破魇且环N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)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(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

4、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)議的接口。plc是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，plc技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。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

5、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)通信及pid回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代plc。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及cpu+通信+i/o的基本結(jié)構(gòu)。plc之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價(jià)格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。plc的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而 上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們在應(yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編plc是采用大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)

6、技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的plc系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。它最適合用于以開關(guān)量為主的控制功能；通過模擬/數(shù)字（a/d）轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬（d/a）轉(zhuǎn)換器，也可以控制模擬量，例如控制溫度、壓力、流量、成分等參數(shù)。近年來，可編程控制器技術(shù)的發(fā)展異常迅猛，各生產(chǎn)廠家也推出了許多功能強(qiáng)大的新型plc、各種特殊功能模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具，在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。plc的主要特點(diǎn)：1

7、、可靠性高。plc的mtbf一般在4000050000h以上，有的在1020萬h，且均有完善的自診斷功能。2、結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機(jī)床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的plc只有6點(diǎn)，而ab的controllogix系統(tǒng)的容量達(dá)128000點(diǎn)。3、功能強(qiáng)大。4、編程方便?？刂凭哂袠O大靈活性。5、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。適應(yīng)高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。6、安裝、維修簡單 7、與dcs相比，價(jià)格低。 8、當(dāng)前plc產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)展潮流。目 錄1.緒論32.課程介紹63.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求73.1控制要求73.2設(shè)計(jì)要求73.3 控制原理介紹及圖示84.硬件

8、設(shè)計(jì)94.1元器件選擇94.2元器件清單104.3 硬件控制原理圖115.軟件設(shè)計(jì)125.1 設(shè)計(jì)思想及程序框圖125.2 i/o地址表175.3 程序設(shè)計(jì)與說明175.4 plc外部接線圖186.運(yùn)行調(diào)試211、調(diào)試方案：212、調(diào)試過程記錄：217.小結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄231.主電路232.控制電路243.完整的梯形圖252.課程介紹學(xué)校為了加強(qiáng)學(xué)生對plc的理解與應(yīng)用，并使大家在今后的崗位中有競爭的優(yōu)勢，給我們布置了本次電氣控制與plc設(shè)計(jì)任務(wù)，我的課題為自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)。配料工人收到每天的生產(chǎn)作業(yè)表后, 將依次對每種原料進(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

9、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)過程中工人工作繁重,出錯(cuò)率高,稱重重量無監(jiān)測,生產(chǎn)數(shù)據(jù)無紀(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)場總線技術(shù)等現(xiàn)代工控技術(shù)為基礎(chǔ),開發(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)劃對每種原料進(jìn)行稱重,不再需要人工來干預(yù)在這個(gè)過程中工人只是進(jìn)行取料,由計(jì)算機(jī)通過電子稱發(fā)來的數(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3.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3.1控制要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車到位情況和能夠自動(dòng)對貨車進(jìn)行配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動(dòng)

10、關(guān)閉。3.2設(shè)計(jì)要求用基本邏輯指令編程，自動(dòng)配料系統(tǒng)中，進(jìn)料閥d4受料位傳感器s1的控制，s1無監(jiān)測信號(hào)，表明料不滿，裝料后，s1有信號(hào)表明料已滿，終止進(jìn)料。送料系統(tǒng)啟動(dòng)，可以通過臺(tái)秤下面的位置檢測傳感器或位置開關(guān)sq1實(shí)現(xiàn)，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，在其自重作用下，接通sq1，送料系統(tǒng)啟動(dòng)；當(dāng)車裝到噸位時(shí)，位置開關(guān)sq2為on，停止送料。拓展每五次為一個(gè)周期，每個(gè)周期間停5s。3.3 控制原理介紹及圖示裝車控制裝車過程中，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(hào)燈l2亮，綠燈l1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)m4，經(jīng)過2s后，再啟動(dòng)啟動(dòng)m3，再經(jīng)2s后啟動(dòng)m2，再經(jīng)過2s最后啟動(dòng)m1，再經(jīng)過2s

11、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，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。同時(shí)紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明汽車可以開走4.硬件設(shè)計(jì)4.1元器件選擇在小型控制系統(tǒng)中，大量的控制為順序控制。順序控制是指根據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序或條件，對控制過程各個(gè)階段順序地進(jìn)行自動(dòng)控制。本課題要求如下：某原料從料斗經(jīng)過m1、m2、m3三臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)送出。從料斗向皮帶1供料由電磁閥d2控制，皮帶1、皮帶2、皮帶3分別由電動(dòng)機(jī)m1、m2、m3驅(qū)動(dòng)。通過紅燈l2、綠燈l1控制裝料車的進(jìn)出。由傳感器s1控制料斗的開關(guān)。

12、根據(jù)自動(dòng)送料車系統(tǒng)的工藝流程，控制系統(tǒng)的被控系數(shù)有電磁閥d2的開啟與關(guān)閉、傳感器s1的接通與斷開、信號(hào)燈l1、l2的亮滅，電動(dòng)機(jī)m1、m2、m3對皮帶的驅(qū)動(dòng)等。考慮到現(xiàn)場工作環(huán)境比較惡劣等情況，采用日本三菱電工的fx2n-48mr系列可編程控制器（plc）的cpu216為核心，配以外部接口及驅(qū)動(dòng)單元組成自動(dòng)送料車生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)采用0.75kw，級數(shù)為6級；電動(dòng)機(jī)采用1.1kw，級數(shù)為6級；限位開關(guān)采用lx5-11。時(shí)間繼電器采用3s7-3a。變頻器采用日本三菱fx2n-48mr系列產(chǎn)品。限流電阻采用rt-0.125。fx2n-48mr（晶體管輸出型）自帶32個(gè)i/o點(diǎn)，其中16個(gè)

13、輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)其輸出為直流型輸出，可以滿足高頻輸出的要求。fx2n plc的體積比fx2 plc小50%以上，但控制功能和性能相同4.2元器件清單序號(hào)名稱數(shù)量備注1fx2n-48mr 1plc2開關(guān)53指示燈6220v4接線端子排15導(dǎo)線216傳感器2wbc017電動(dòng)機(jī)4jl14-25z8熔斷器3rl6-259壓力繼電器1jt422a10自動(dòng)配料控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模擬演示版14.3 硬件控制原理圖5.軟件設(shè)計(jì)程序流程圖開始紅燈l2滅綠燈l1亮s1是否為on進(jìn)料閥門d4亮否是進(jìn)料閥門d4滅sq1為on否是電機(jī)m4啟動(dòng)紅燈l2亮綠燈l1滅2s后m3啟動(dòng)2s后m2啟動(dòng)停止5.1 設(shè)計(jì)思想及程序框圖2

14、s后m1啟動(dòng)sq2為on漏斗關(guān)閉2s后m1停止2s后m2停止2s后m3停止2s后m4停止紅燈l2滅綠燈l1亮是否2s后打開除了閥（d2亮）按下sb1（x000），m0導(dǎo)通并自鎖，程序開始執(zhí)行。指示燈l1（y004）亮，表示汽車允許開進(jìn)裝料，此時(shí)s1置0，d4（y003）亮，表示料車裝料，s1(x002)置1，d4滅，d3（y002）亮表示料斗裝滿料；按下sq1(x003)表示小車到位，l1滅l2（y005）亮，m4（y011）被置1，m4啟動(dòng)，同時(shí)定時(shí)器t0啟動(dòng)，開始計(jì)時(shí)，m4,m3,m2，m1每隔兩秒依次啟動(dòng)；直到d2(y001)亮表示出料口打開按下sq2（x004），y001復(fù)位，d2滅d

15、1亮，表示小車裝滿出料口關(guān)閉。t4導(dǎo)通后2秒y006復(fù)位，m1停止工作，導(dǎo)通t5t5導(dǎo)通后2秒y007復(fù)位，m2停止工作，導(dǎo)通t6t6導(dǎo)通后2秒y010復(fù)位，m3停止工作，導(dǎo)通t7t7導(dǎo)通后y011復(fù)位，m4停止工作，同時(shí)y004置1,l1亮。程序正常工作結(jié)束。按下sb2（x001），整個(gè)系統(tǒng)立刻停止。每計(jì)數(shù)五次為一周期，周期間停5s。5.2 i/o地址表輸入地址表編號(hào)地址說明功能 1x0sb1 啟動(dòng) 2x1sb2 停止 3x2s1輸入 s1料斗滿信號(hào)4x3sq1輸入 sq1車未到位信號(hào) 5 x4sq2輸入sq2車裝滿信號(hào)輸出地址表編號(hào)地址說明功能1y0接指示燈d1車裝滿d1亮2y1接指示燈d

16、2料斗下口下料d2亮3y2接指示燈d3料都裝滿d3亮4y3接指示燈d4料斗上口下料d4亮5y4接指示燈l1車未到位l1亮6y5接指示燈l2車到位l2亮7y6接指示燈m1控制電機(jī)m1轉(zhuǎn)8y7接指示燈m2控制電機(jī)m2轉(zhuǎn)9y10接指示燈m3控制電機(jī)m3轉(zhuǎn)10y11接指示燈m4控制電機(jī)m4轉(zhuǎn)5.3 程序設(shè)計(jì)與說明初始狀態(tài)，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(dòng)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)sq

17、1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2s后，再啟動(dòng)啟動(dòng)m3，再經(jīng)2s后啟動(dòng)m2，再經(jīng)過2s最后啟動(dòng)m1，再經(jīng)過2s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，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。同時(shí)紅燈l2滅，綠燈l1亮，表明汽車可以開走。停機(jī)控制，下停止按鈕sb2，自動(dòng)配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行5.4 plc外部接線圖6.運(yùn)行調(diào)試1、調(diào)試方案：（1）軟件仿真調(diào)試將程序正確輸入和虛擬下載并啟動(dòng)仿真測試，仿真測試系統(tǒng)功能無誤后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。（2）輸入回路調(diào)試：plc

18、設(shè)置為“stop”模式，將輸入設(shè)備依次進(jìn)行通斷設(shè)置，觀察plc輸入回路指示燈是否發(fā)亮，若某一指示燈不發(fā)亮，則檢查輸入設(shè)備和輸入回路；（3）輸出回路調(diào)試：plc設(shè)置為“run”模式，按控制系統(tǒng)要求進(jìn)行輸入設(shè)備動(dòng)作，觀察輸出設(shè)備是否符合控制要求，若與控制要求不符，則檢查輸出設(shè)備和輸出回路；2、調(diào)試過程記錄： 軟件仿真調(diào)試過程記錄輸入繼電器動(dòng)作情況輸出繼電器動(dòng)作情況是否符合控制要求故障原因啟動(dòng)x000紅燈滅，綠燈亮。出料口關(guān)閉符合傳感器s1置為off進(jìn)料口打開d4亮符合限位開關(guān)sq1置為on紅燈l2亮，綠燈l1滅。m4，m3，m2，m1相隔2s依次啟動(dòng)。2s后，出料閥d2亮符合周期工作每五次停5s符合7.小結(jié)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)場操作人員創(chuàng)造了高效率的工作