工業(yè)自動清洗機系統(tǒng)設計

電氣信息學院課程設計任務書課題名稱工業(yè)自動清洗機的限制系統(tǒng)設計姓名專業(yè)班級學號指導老師課程設計時間一、任務及要求設計任務以PLC為核心，設計一個工業(yè)自動清洗機的限制系統(tǒng)，為此要求完成以下設計任務：1.依據工藝過程和限制要求，確定限制方案。2.配置電器元件，選擇PLC型號。3.繪制工業(yè)自動清洗機的限制線路原理圖和PLCI/O接線圖。設計PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。4.上機調試程序。5.編寫設計說明書。設計要求1.一般要求：（1）所選限制方案應合理，所設計的限制系統(tǒng)應能夠滿意限制對象的工藝要求，并且技術先進，平安牢靠，操作便利。（2）所繪制的設計圖紙符合國家標準局頒布的GB4728－84《電氣圖用圖形符號》、GB6988－87《電氣制圖》和GB7159－87《電氣技術中的文字符號制定通則》的有關規(guī)定。（3）所編寫的設計說明書應語句通順，用詞精確，層次清晰，條理分明，重點突出。2.具體要求：（1）課題簡介在工業(yè)現場有一種自動清洗機，工作時將須要清洗的部件放在小車上，按啟動按鈕后小車自動進入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小車再接著前行到另一位置B,然后返回到位置A，打開排酸閥門將酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入堿性洗料，清洗過程同酸洗。等堿性洗料完全放出后，小車從位置A回到起始位置，等待下次啟動信號。（2）限制要求該清洗設備的小車前進后退通過電動機的正反轉限制，酸性洗料和堿性洗料通過兩個泵分別注入，通過打開電磁閥排放洗料，在這里洗料的注入和放出都通過時間限制，實際的清洗也可以用液位開關限制。二、進度支配1.第一周星期一：布置課程設計任務，講解設計思路和要求，查閱設計資料。2.第一周星期二～星期四：具體了解清洗機的基本組成結構、工藝過程和限制要求。確定限制方案。配置電器元件，選擇PLC型號。繪制清洗機的限制線路原理圖和PLCI/O接線圖。設計PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。4.第一周星期五：上機調試程序。5.其次周星期二～星期四：編寫設計說明書。6.其次周星期五：答辯。目錄第1章PLC的概述...........................................4第2章限制方案設計.........................................52.1設計目的..............................................52.2限制要求及設計方案....................................52.3確定輸入、輸出及PLC機型..............................5限制系統(tǒng)硬件設計.....................................63.1I/O接口地址安排......................................63.2PLC的外部硬件接線圖.................................73.3依次功能圖............................................83.4梯形圖................................................9PLC程序調試.........................................134.1調試規(guī)則.............................................134.2調試方法與結果.......................................14第5章設計心得與體會......................................15第1章PLC的概述可編程限制器(ProgrammableLogicalController)簡稱PLC，是一種以微處理器為基礎，綜合了現代計算機技術、自動限制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動限制裝置。它是從早期的繼電器邏輯限制系統(tǒng)發(fā)展而來的，從最初的邏輯限制、依次限制，發(fā)展為具有邏輯推斷、定時、計數、記憶和算術運算、數據處理、聯網通信及PID回路調整等功能的現代PLC。它具有牢靠性高、模塊化組合敏捷、功能強、編程便利、適應工業(yè)環(huán)境、安裝維護簡潔以及運行速度快等特點。由于它具有體積小、功能強、程序設計簡潔、維護便利等優(yōu)點，特殊是它適應惡劣工業(yè)環(huán)境的實力和它的高牢靠性，使它的應用越來越廣泛，已經被稱為現代工業(yè)的三大支柱(即PLC、機器人和CAD／CAM)之一。PLC是基于計算機技術和自動限制理論發(fā)展而來的，它既不同于一般的計算機，又不同于一般的計算機限制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計算機限制裝置，它在系統(tǒng)結構，硬件組成，軟件結構以及多通道用戶界面等很多方面都有其特殊性。從原理上說，可編程限制器和計算機是一樣的，為了和工業(yè)限制相適應，PLC采納掃描原理來工作。之所以采納這樣的工作方式，是因為PLC是由繼電器限制發(fā)展而來的，而CPU掃描用戶程序的時間遠遠短于繼電器的動作時間，只要采納循環(huán)掃描的方法就可以解決其中的沖突。循環(huán)掃描的工作方式是PLC區(qū)分于一般的計算機限制系統(tǒng)的一個重要方面。雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結構上是基本相同的，一般由CPU、存儲器、輸入輸出設備(I/O)和其他可選部件組成。其他的可選部件包括編程器、外存儲器、模擬I/O盤、通信接口、擴展接口等。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預定的任務起到了大腦的作用；存儲器包括隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM，通常將程序以及全部的指定參數同化在ROM中，RAM則為程序運行供應了存儲實時數據與計算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)(I/O)使過程狀態(tài)和參數輸入到PLC的通道以及實時限制信號輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關量輸入、脈沖量輸入等，使PLC的應用特別廣泛。第2章限制方案設計2.1設計目的通過試驗了解和熟識FX系列PLC的結構和外部接線方法，了解實際程序的調試方法、斷電保持協(xié)助繼電器的應用,了解PLC的幾種編程。明白PLC的特點，知道自己學習的不足。2.2分析限制要求、確定設計方案（1）動作依次：裝完須要清洗的工件，按下啟動按鈕，小車前進進入清洗池，到達A位置加入酸性洗料5秒鐘，小車接著前進，到達B位置后小車后退，當到達A位置放出酸性洗料5秒鐘，再加入堿性洗料5秒鐘，小車又前進到達B位置，然后小車后退至A位置，放出堿性洗料5秒鐘，小車后退至起始位置，完成一個清洗周期。（2）動作要求：該清洗設備的小車前進后退通過電機正反轉限制，酸性洗料和堿性洗料通過兩個泵分別注入，通過打開電磁閥排放洗料，在這里洗料的注入和放出都是通過時間限制的。經過分析本程序為單序列運行程序，確定用以轉換為中心的編程方法設計。2.3確定輸入、輸出及PLC機型（1）輸入：6個，分別為啟動按鈕、A點限位開關、B點限位開關、放酸閥開關、放堿閥開關、回到起始按鈕位置。（2）輸出：6個，電動機正轉、電動機反轉、加酸泵工作、放酸泵工作、加堿泵工作、放堿泵工作。第3章限制系統(tǒng)硬件設計3.1I/O地址安排確定系統(tǒng)的輸入設備和輸出設備，進行PLC的I/O安排，畫出I/O口地址安排表。3.2PLC的外部硬件接線圖了解和熟識被限制設備的工藝限制和機械的動作狀況，依據繼電器電路圖分析和駕馭限制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設計和調試限制系統(tǒng)時心中有數。在分析PLC限制系統(tǒng)的功能時，可以將他想像成一個繼電器限制系統(tǒng)中的限制系統(tǒng)，其外捕接線圖描述了這個限制箱的外部接線。畫出PLC的外部接線圖后，同時也確定了PLC的個輸入信號和輸出負載對應的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號。3.3依次功能圖依次限制設計法與依次功能圖依次限制是依據生產工藝預先規(guī)定的依次,在各個輸入信號的作用下,依據內部狀態(tài)和時間的依次,在生產過程中各個執(zhí)行機構自動地有秩序地進行操作。3.4設計梯形圖程序梯形圖是這個限制箱的內部“線路圖”，梯形圖中的輸入繼電器和輸出繼電器是這個限制箱與外部世界聯系的“接口繼電器”，這樣就可以用分析繼電器電路圖的方法來分析PLC限制系統(tǒng)。依據上述的對應關系，將繼電器電路圖“翻譯”成對應的“梯形圖”，再依據梯形圖的編程規(guī)則將“梯形圖”轉換成結構合理的梯形圖。對于困難的限制電路可劃整為零，先進行局部的轉換，最終再綜合起來。寫出以下的完整梯形圖。第4章PLC程序調試4.1調試規(guī)則系統(tǒng)調試應首先按限制要求將電源、外部電路與輸入/輸出端子連接好，然后將限制程序送入可編程限制器中，并使PLC處于運行狀太。然后即可對整個系統(tǒng)進行運行調試，具體方法和過程如下：（1）對每個現場信號和限制量作單獨測試對于一個系統(tǒng)說，現場信號和限制量一般不只一個，但可以人為地使各現場信號或限制量一個一個單獨滿意要求。當一個現場信號或限制量滿意要求時，視察可編程限制器輸出端和相應驅動的外部設備的運行狀況是否正確，當接線精確時再檢查程序；修改限制程序不妥之處，直到對每一個現場信號和限制量單獨作用時均滿意要求為止。（2）對現場信號和限制量作模擬實況組合測試，通過現場信號和限制量的不同組合來調試系統(tǒng)，即人為地使兩個或多個現場信號或限制量同時滿意要求，以此來視察可編程限制器輸出端和外部設備的運行狀況是否滿意系統(tǒng)的限制要求。一旦出現問題，此時的故障基本上是屬于限制程序的問題，請細致檢查限制程序并加以修改，直到滿意系統(tǒng)要求為止。（3）系統(tǒng)整體綜合調試整個系統(tǒng)的綜合調試是對各現場信號和限制量按實際限制要求進行模擬運行，以視察整個系統(tǒng)的運行狀況和性能是否符合系統(tǒng)的限制要求。若限制規(guī)律古符合要求。絕大多數是因為限制程序有問題，應細致檢查并修改程序；若性能指標不滿意要求，應當從硬件和軟件兩個方面加以分析，調整硬件參數，優(yōu)化程序，使系統(tǒng)達到志向要求。用于工業(yè)限制的可編程限制器系統(tǒng)要求有很高的牢靠性，為提高可編程限制器本身的牢靠性和抗干擾實力。（4）軟硬件調試：接通電源，檢查三菱FX2N-16EX可編程限制器是否可以正常工作，接頭是否件調試：按要求輸入梯形圖，轉換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程限制器ROM中，進行下一步的調試。

運行調試：在硬件調試和軟件調試正確的基礎上，打開三菱FX2N-16EX可編程限制器的“RUN”開關進行調試；視察運行的狀況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待100個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。依據以上的調試狀況，本彩燈循環(huán)點亮的PLC限制系統(tǒng)設計符合要求。4.2調試方法與結果1.酸洗步驟：將清洗部件放在小車上，此時小車處于起始位置，按下啟動按鈕I0.0，繼電器Q0.0動作，電機正轉，小車前進；到達A點后，閉合A點限位開關I0.0，繼電器Q0.1動作，打開加酸閥門加入酸性洗料并計時5分鐘，計時5分鐘后，繼電器Q0.0動作，電機正轉，小車接著前進；到達B點后，閉合B點限位開關，繼電器Q0.2動作，電機反轉，小車后退；回到A點后，閉合A點限位開關，繼電器Q0.3動作，打開排酸閥門將酸性洗料放出并計時5分鐘，完成一次酸洗。2.堿洗步驟：完成酸洗后，此時小車仍處于位置A,繼電器Q0.4動作，打開加堿閥門加入堿性洗料并計時5分鐘，計時5分鐘，繼電器Q0.0動作，電機正轉，小車接著前進；到達B點后，閉合B點限位開關，繼電器Q0.2動作，電機反轉，小車后退；回到A點后，閉合A點限位開關，繼電器Q0.5動作，，打開排堿閥門將堿性洗料放出并計時5分鐘，完成一次堿洗；計時5分鐘，小車回到起始位置。第5章設計心得與體會通過這次對工業(yè)自動清洗機系統(tǒng)的PLC限制的試驗，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關于PLC設計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最適合的設計方法。課程設計不僅是對前面所學學問的一種檢驗，而且也是對自己實力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來學問還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應當不斷的學習，努力提高自己學問。在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間相互幫助，有什么不懂的大家在一起商議，聽聽不同的看法對我們更好的理解學問，所以在這里特別感謝幫助我的同學。在此要感謝我們的指導老師沈細群對我們悉心的指導，感謝老師們給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學溝通閱歷和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少學問，也經驗了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設