自動(dòng)化刨冰制作系統(tǒng)

1、項(xiàng)目報(bào)告題目：自動(dòng)化刨冰制作系統(tǒng)課 程 名 稱： 電氣控制與PLC 學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2008090401107、15 姓 名： 黃玲輝、王晶晶 成 績： 2009年6 月 26 日1控制系統(tǒng)描述該自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)制作刨冰的功能。該系統(tǒng)放冰和放果汁過程分別用電磁閥YV1，YV2實(shí)現(xiàn)。傳送帶左行和右行由電機(jī)KM2，KM1實(shí)現(xiàn)。工作臺(tái)卡緊杯子由電磁閥YV3控制。攪拌棒的上升和下降由電磁閥YV5和YV4實(shí)現(xiàn)。攪拌棒的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)KM3控制。放冰和放水的液位由SQ0，SQ1進(jìn)行監(jiān)測。傳送帶的左右限位開關(guān)為SQ2和SQ3。攪拌棒的下位和上位由限位開關(guān)SQ4和SQ5

2、檢測。圖1.1 自動(dòng)刨冰系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖如下：2繼電接觸器控制系統(tǒng)本系統(tǒng)中的繼電接觸器控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，自動(dòng)運(yùn)行過程中的前3步的控制功能，并且在任何時(shí)候按下停止按鈕SB2時(shí)立即停止。該繼電接觸器控制系統(tǒng)部分所要完成的任務(wù)如下：工作臺(tái)在左限位并且工作臺(tái)沒有卡緊的情況下，按下啟動(dòng)按鈕SB1，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行：工作臺(tái)卡緊電磁閥得電， 工作臺(tái)卡緊，并計(jì)時(shí)2秒，確定已經(jīng)卡緊；2秒時(shí)間到，放冰電磁閥得電，放冰，直至到達(dá)并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0為止；之后放果汁電磁閥得電，放果汁，直至到達(dá)水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1為止；之后傳送帶右行電機(jī)得電，傳送帶右行，直至壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3為止；之

3、后攪拌棒下降電磁閥得電，攪拌棒下降.直至壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4為止；之后攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)得電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并計(jì)時(shí)10秒，確認(rèn)攪拌均勻；之后攪拌棒上升電磁閥得電，攪拌棒上升，直至壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5；最后傳送帶左行電機(jī)得電，傳送帶左行，直至壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2為止。停止：按下停止按鈕SB2，所有設(shè)備均停止工作。2.1繼電接觸器控制系統(tǒng)原理圖本自動(dòng)刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示：圖2.1 自動(dòng)刨冰系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)原理圖2.2線路說明本自動(dòng)刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的主電路連接兩個(gè)電機(jī)M1、M2，M1控制傳送帶左、右行，M2為攪拌棒電機(jī)，用來攪拌刨冰?？刂齐娐吠瓿上鄳?yīng)的

4、控制動(dòng)作，其中的一些自鎖采用繼電器KA來完成，用時(shí)間繼電器KT來完成一些時(shí)間的定時(shí)。本自動(dòng)刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，保護(hù)上，主電路用到了低壓斷路器QF，又被成為自動(dòng)空氣開關(guān)，該電器是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行欠壓、失壓、過載和短路保護(hù)的電器。同時(shí)還用到了熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)?？刂齐娐分性趦呻姍C(jī)及本身涉及到正反轉(zhuǎn)的電機(jī)上在接觸器線圈的得失電上還用到了互鎖，以免斷路。本系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)的工作過程為：工作臺(tái)在左限位并且工作臺(tái)沒有卡緊的情況下，合上自動(dòng)空氣開關(guān)QF后，按下啟動(dòng)按鈕SB1，工作臺(tái)卡緊電磁閥YV3、繼電器KA1，時(shí)間繼電器KT1得電，工作臺(tái)卡緊，繼電器KA1的常開觸點(diǎn)閉合，

5、用來自鎖，用時(shí)間繼電器KT1來定時(shí)2秒時(shí)間，以確定卡緊；2秒時(shí)間到，放冰電磁閥YV1得電，開始放冰；到達(dá)并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0后，放冰電磁閥YV1失電，放果汁電磁閥YV2得電，停止放冰，開始放果汁；到達(dá)水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1后，放果汁電磁閥YV2失電，傳送帶電機(jī)接觸器線圈KM1得電，停止放果汁，傳送帶電機(jī)正轉(zhuǎn)，傳送帶右行；壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3后，傳送帶電機(jī)接觸器線圈KM1失電，攪拌棒下降電磁閥YV4得電，傳送帶停止運(yùn)行，攪拌棒下降；壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4后，攪拌棒下降電磁閥YV4失電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器線圈KM3、時(shí)間繼電器KT2得電，攪拌棒停止下降，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并用時(shí)間繼電器定時(shí)10秒，

6、以確定攪拌均勻；10秒時(shí)間到，攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器線圈KM3、時(shí)間繼電器KT2失電，攪拌棒上升電磁閥YV5、繼電器KA2得電，停止攪拌，攪拌棒上升，用KA2來自鎖；壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5后，攪拌棒上升電磁閥YV5、繼電器KA2失電，傳送帶電機(jī)接觸器線圈KM2得電，攪拌棒停止上升，傳送帶電機(jī)反轉(zhuǎn)，傳送帶左行；壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2后，傳送帶電機(jī)接觸器線圈KM2失電，傳送帶停止運(yùn)行。任何時(shí)候按下停止按鈕SB2，所有設(shè)備均停止工作。3.PLC控制系統(tǒng)本系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)如下：啟動(dòng)：工作臺(tái)在左限位并且工作臺(tái)沒有卡緊的情況下，按下啟動(dòng)按鈕SB1，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。停止：按下停止按鈕

7、SB2，所有設(shè)備均停止工作。復(fù)位：按下復(fù)位按鈕SB3，攪拌棒先停止旋轉(zhuǎn)，然后上行.傳送帶左行至傳送帶左限位，然后工作臺(tái)松開卡緊的杯子。系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行：工作臺(tái)卡緊電磁閥得電置1，并計(jì)時(shí)2秒，確定已經(jīng)卡緊；放冰電磁閥得電，放冰，直至到達(dá)并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0為止；放果汁電磁閥得電，放果汁，直至到達(dá)水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1為止；傳送帶右行電機(jī)得電，傳送帶右行，直至壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3為止； 攪拌棒下降電磁閥得電，攪拌棒下降.直至壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4為止；攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)得電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并計(jì)時(shí)10秒，確認(rèn)攪拌均勻；攪拌棒上升電磁閥得電，攪拌棒上升，直至壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5；傳送帶左行電機(jī)得電，傳

8、送帶左行，直至壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2為止；工作臺(tái)卡緊電磁閥得電置0，并計(jì)時(shí)2 秒，確認(rèn)已經(jīng)松開。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)刨冰的杯數(shù)，并輸出顯示在數(shù)碼顯示管上。3.1硬件設(shè)計(jì)3.1.1 I /O設(shè)備此系統(tǒng)中輸入為9點(diǎn)，輸出為12點(diǎn)。在該控制系統(tǒng)中，使用了5個(gè)電磁閥分別來控制卡緊、放冰、放果汁、攪拌棒的下降和上升5個(gè)動(dòng)作，相應(yīng)的電磁閥可稱為放冰電磁閥、放果汁電磁閥、水杯卡緊電磁閥、攪拌棒下降電磁閥和攪拌棒上升電磁閥；使用了3個(gè)接觸器分別控制傳送帶的右行、傳送帶的左行和攪拌棒電機(jī)旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的接觸器可稱為傳送帶右行接觸器、傳送帶左行接觸器和攪拌棒接觸器。另外還使用了4個(gè)限位開關(guān)分別檢測傳送左行到位、傳送帶右行

9、到位、攪拌棒下降到位和攪拌棒上升到位這4個(gè)狀態(tài)，以及2個(gè)傳感器分別檢測冰到位和果汁到位。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入、輸出設(shè)備表如下：表3.1輸入設(shè)備輸出設(shè)備名稱符號(hào)名稱符號(hào)放冰限位開關(guān)SQ0放冰電磁閥YV1放水限位開關(guān)SQ1放果汁電磁閥YV2傳送帶左限位SQ2卡緊電磁閥YV3傳送帶右限位SQ3攪拌棒下降電磁閥YV4攪拌棒下行限位SQ4攪拌棒上升電磁閥YV5攪拌棒上行限位SQ5傳送帶右行接觸器KM1開始按鈕SB1傳送帶左行接觸器KM2停止按鈕SB2攪拌棒電機(jī)KM3復(fù)位按鈕SB3數(shù)碼顯示輸出3.1.2 可編程控制器的選型CPU及擴(kuò)展模塊的型號(hào)是根據(jù)輸入輸出設(shè)備所需要PLC的I/O點(diǎn)數(shù)來選擇的.本次設(shè)計(jì)中，需要

10、輸入點(diǎn)數(shù)9個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)12個(gè)，選用CPU模塊SIMATIC S7-200.該CPU有16個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，所以需選用擴(kuò)展模塊.本次設(shè)計(jì)選用的擴(kuò)展模塊為EM222，有8個(gè)輸出點(diǎn)。3.1.3 PLC輸入輸出硬件接線圖本系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)硬件接線圖如圖3.1所示：圖3.1 PLC系統(tǒng)硬件接線圖3.1.4 I /O點(diǎn)及內(nèi)存地址分配該自動(dòng)刨冰系統(tǒng)所使用的輸入和輸出設(shè)備的I/O分配表如表3.2所示： 表3.2輸入輸出I0.0放冰限位開關(guān)SQ0Q0.0攪拌棒下降電磁閥YV4I0.1放水限位開關(guān)SQ1Q0.1傳送帶右行電機(jī)1正轉(zhuǎn)I0.2傳送帶左限位SQ2Q0.2傳送帶左行電機(jī)1反轉(zhuǎn)I0.3傳送帶右限位SQ

11、3Q0.3攪拌棒電機(jī)電機(jī)2I0.4攪拌棒下行限位SQ4Q0.4放冰電磁閥YV1I0.5攪拌棒上行限位SQ5Q0.5放果汁電磁閥YV2I1.1開始按鈕SB1Q0.6卡緊電磁閥YV3I1.2停止按鈕SB2Q0.7攪拌棒上升電磁閥YV5I1.3復(fù)位按鈕SB3Q2.0數(shù)碼顯示輸出Q2.1Q2.2Q2.3在該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，對(duì)于順序控制的每一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)作狀態(tài)，稱之為步，每一步的狀態(tài)（步標(biāo)記）使用存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，應(yīng)用到定時(shí)器及計(jì)數(shù)器。程序中使用到的M、T、C內(nèi)存單元如下表：表3.3所用內(nèi)存單元地址功能說明MM0.0初始狀態(tài)M0.1自動(dòng)運(yùn)行的第1步步標(biāo)記M0.2自動(dòng)運(yùn)行的第2步步標(biāo)記M0.3自動(dòng)運(yùn)行的第3步

12、步標(biāo)記M0.4自動(dòng)運(yùn)行的第4步步標(biāo)記M0.5自動(dòng)運(yùn)行的第5步步標(biāo)記M0.6自動(dòng)運(yùn)行的第6步步標(biāo)記M0.7自動(dòng)運(yùn)行的第7步步標(biāo)記M1.0自動(dòng)運(yùn)行的第8步步標(biāo)記M1.1自動(dòng)運(yùn)行的第9步步標(biāo)記M1.2自動(dòng)運(yùn)行的第10步步標(biāo)記M1.3復(fù)位運(yùn)行第1步步標(biāo)記M1.4復(fù)位運(yùn)行第2步步標(biāo)記M1.5復(fù)位運(yùn)行第3步步標(biāo)記TT41定時(shí)卡緊確定時(shí)間2sT42定時(shí)攪拌時(shí)間10sT43定時(shí)松開確定時(shí)間2sCC1記錄刨冰的杯數(shù)3.2軟件程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)自動(dòng)化刨冰制作系統(tǒng)，是一個(gè)典型的順序控制模型。編程過程中，將每一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)成為一步，每一步按順序在存儲(chǔ)器中設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，畫出順序控制圖，然后按照順序控制圖編寫程序。整個(gè)控

13、制系統(tǒng)可以分為兩個(gè)程序階段：復(fù)位程序和啟動(dòng)程序。復(fù)位程序目的是讓攪拌棒停止旋轉(zhuǎn)，然后上行，傳送帶左行至左限位，工作臺(tái)松開卡緊的杯子；啟動(dòng)程序在一定的條件控制下，完成放冰、放水、攪拌、計(jì)數(shù)等基本指令。具體程序結(jié)構(gòu)見下圖：啟動(dòng)卡緊放冰放果汁果汁到位冰到位傳送帶右行攪拌棒下降攪拌攪拌棒停、上升傳送帶左行卡緊松開到達(dá)右限位到達(dá)下限位上升到位到達(dá)左限位T=10sT=2s復(fù)位圖3.2 自動(dòng)刨冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖T=2s3.2.1 控制系統(tǒng)的流程圖本自動(dòng)刨冰系統(tǒng)的控制系統(tǒng)流程圖如圖3.3所示：M0.0等待M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.7M1.0M1.1M1.2卡緊Q0.6=1，T41定時(shí)2

14、秒放冰，Q0.4=1放果汁，Q0.5=1傳送帶右行，Q0.1=1攪拌棒下降，Q0.0=1攪拌棒旋轉(zhuǎn)，Q0.3=1， T42定時(shí)10秒攪拌棒上升，Q0.7=1傳送帶左行，Q0.2=1卡緊失電，Q0.6=0，T43定時(shí)2秒計(jì)數(shù)器加1M1.3棒停轉(zhuǎn)Q0.3=0，上升Q0.7=0M1.4傳送帶左行，Q0.2=1M1.5加緊松開，Q0.6=0時(shí)間到， T41=1，確定卡緊到達(dá)冰限位，I0.0=1到達(dá)果汁限位，I0.1=1到達(dá)右限位，I0.3=1到達(dá)左限位，I0.2=1按下啟動(dòng)按鈕，I1.1=1到達(dá)下限位，I0.4=1定時(shí)時(shí)間到，T42=1到達(dá)上限位，I0.5=1定時(shí)時(shí)間到，T43=1，確定松開按下復(fù)位按

15、鈕，I1.3=1在左限位，I0.2=1，加緊松開圖3.3 自動(dòng)刨冰系統(tǒng)控制系統(tǒng)流程圖3.2.2 程序清單及注釋4.遇到的問題和解決的方法(1)硬件故障，由于在與實(shí)驗(yàn)箱端口接線之前沒有，檢測所用的導(dǎo)線和各個(gè)接線端子是否都處于良好導(dǎo)通狀態(tài)，在調(diào)試過程中對(duì)軟件程序作出了錯(cuò)誤判斷，經(jīng)仔細(xì)排查，找出真正問題所在.不過為了做到嚴(yán)謹(jǐn)萬無一失，我們組將所有的導(dǎo)線均用萬用表測量是否導(dǎo)通，將實(shí)驗(yàn)箱上的每個(gè)輸出端口都用導(dǎo)線與PLC上的輸入口相連，檢測是否連接正常。對(duì)于實(shí)驗(yàn)箱上的輸入端口，在調(diào)試程序的過程中可以進(jìn)行驗(yàn)證性檢測。(2)CPU停機(jī)故障，由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人員較多，并且有時(shí)兩組共用一個(gè)插座很有可能被誤操作導(dǎo)致CPU斷電，為了防止給調(diào)試程序帶來不必要的麻煩，在每次調(diào)試程序的時(shí)候都會(huì)注意將程序保存在優(yōu)盤上。(3)為了防止程序因多次調(diào)試導(dǎo)致自己思路混亂，將程序的每次修改都會(huì)有專門的備份，用時(shí)間命名，并附有程序說明。(4)自動(dòng)化刨冰系統(tǒng)的調(diào)試中復(fù)位和啟動(dòng)可以看成是兩個(gè)字程序，在兩個(gè)子程序中