課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 自動(dòng)配料的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動(dòng)化班 20 14 年 2 月 24日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 自動(dòng)配料的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動(dòng)化1191 班 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中不可缺少的一個(gè)綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生得到工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解決工程實(shí)際問題的能力。 二. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制自動(dòng)配料的PLC控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。 4. 上機(jī)調(diào)試程序。5. 編寫設(shè)計(jì)說明書 三. 課程設(shè)計(jì)的要求 1.所選控制方案合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖、GB715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。 3.所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)重點(diǎn)突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計(jì)條件1.實(shí)物PLC及其編程軟件，PLC實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)說明書裝訂順序1.課程設(shè)計(jì)說明書封面。2.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。3.說明書目錄。4.正文（按設(shè)計(jì)內(nèi)容逐項(xiàng)書寫）。5.參考文獻(xiàn)。6.附錄。7.課程設(shè)計(jì)評分表。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排1. 第一周星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，收集設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列。4. 第二周星期二：試驗(yàn)調(diào)試5. 第二周星期三第二周星期五：編寫設(shè)計(jì)說明書,答辯。參考文獻(xiàn)1 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用M. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.PLC編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用M. 重慶：重慶大學(xué)出版社4 工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊M.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動(dòng)與控制M.北京： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社6 劉星平.可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院附錄：課題簡介及控制要求有一個(gè)配料系統(tǒng)有四條傳送帶的傳送系統(tǒng)，分別用四臺電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，控制要求如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識別貨車到位情況及對貨車進(jìn)行自動(dòng)配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉。1.初始狀態(tài)系統(tǒng)啟動(dòng)后，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。2.裝車控制當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)M4，經(jīng)過1S后，再啟動(dòng)M3，再經(jīng)1S后啟動(dòng)M2，再經(jīng)過1S最后啟動(dòng)M1，再經(jīng)過1S后才打開出料閥（D2亮），料斗出料。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，1S后M1停止，M2在M1停止1S后停止，M3在M2停止1S后停止，M4在M3停止1S后最后停止。同時(shí)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。3.停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，自動(dòng)配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。試設(shè)計(jì)滿足控制要求的PLC控制系統(tǒng)。目錄1緒論12課題介紹23設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3 3.1控制要求4 3.2設(shè)計(jì)要求5 3.3控制原理介紹及圖示6 3.4控制方案74 硬件設(shè)計(jì)8 4.1元器件選擇9 4.2元器件清單案104.3 硬件控制原理圖115軟件設(shè)計(jì)12 5.1設(shè)計(jì)思想13 5.2 I/O地址表146運(yùn)行與調(diào)試157.小結(jié)168.參考文獻(xiàn)17附錄181順序功能圖192完整的梯形圖20一 緒論可編程控制器是一種數(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儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部儲(chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(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)。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)通行及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是仍能沿用著順序掃描，程序控制等基本模式及CPU+通行+I/O等基本結(jié)構(gòu)。二課題介紹全自動(dòng)配料控制系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開放性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是工廠自動(dòng)化FA所追求的一致目標(biāo)。2.1自動(dòng)配料系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）配料現(xiàn)場粉塵大，環(huán)境惡劣；（2）各組分在配方中所占比例不同，有時(shí)甚至 差異懸殊；（3）配料速度和精度要求高；（4）配方可能經(jīng)常變換，調(diào)整；（5）物料可能受環(huán)境影響，濕度影響；2.2自動(dòng)配料系統(tǒng)的組成自動(dòng)配料系統(tǒng)是對粉?；蛞后w物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合這一工業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于冶金，建材，化工，醫(yī)藥，糧食及飼料的行業(yè)。（1）給料部分：給料部分是料倉向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)物料的不同特性，可以選用的給料設(shè)備。（2）稱量部分：稱量部分由傳感器，標(biāo)準(zhǔn)連接件，接線盒和稱量斗組成與稱量儀表一起進(jìn)行物料的稱量及誤差的檢測（3）配料控制系統(tǒng)：配料控制系統(tǒng)由稱量儀表，可編程控制器，上位工控機(jī)及其他控制器件等組成。（4）校秤系統(tǒng)：配料系統(tǒng)傳感器應(yīng)進(jìn)行定期調(diào)校，以保證系統(tǒng)配料精度。三設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 3.1控制要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識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)關(guān)閉。3.2設(shè)計(jì)要求PLC要實(shí)現(xiàn)各種下料量 的采集，喂料裝置的啟停，物料下料量的控制；3.3 控制原理皮帶輸送機(jī)由料斗，皮帶檢測系統(tǒng)和裝車系統(tǒng)組成。其工作原理是通過檢測料斗量來對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)物料不足時(shí)料斗進(jìn)料，當(dāng)料斗物料充足時(shí)，車到位皮帶啟動(dòng)，料斗進(jìn)行卸料，當(dāng)車裝滿時(shí)皮帶依次停止，料斗關(guān)閉輸送過程結(jié)束。 3.4控制方案1根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案與控制方式。2合理選擇元器件型號，正確選擇進(jìn)行硬件電路 的設(shè)計(jì)與軟件的調(diào)試。3完成電路設(shè)計(jì)，編寫完成實(shí)時(shí)控制程序或編寫完成防真程序。 四硬件設(shè)計(jì)4.1元器件的選擇PLC的機(jī)型選擇原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠，維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定，環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體結(jié)構(gòu)式的PLC，其他情況最好選用模塊式的PLC。4.2元器件的清單名稱 數(shù)量電器與可編程控制器 FX2N-48RM紅綠燈 6電動(dòng)機(jī) 4開關(guān)與按鈕 5傳感器 1熔斷器 12繼電器 44.3 硬件控制原理圖 五軟件設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)思想（1）軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候最好將使用的軟元件（如內(nèi)部繼電器，定時(shí)器，計(jì)算器等）列表，表明用途，以便于程序設(shè)計(jì)，調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)，檢修時(shí)查閱。（2）模擬調(diào)試。將設(shè)計(jì)好的程序下載到PLC的主單元中。由外界信號源加入測試信號，可用按鈕或小開關(guān)模擬輸入信號，用指示燈模擬負(fù)載，通過各種指示燈的亮暗情況了解程序運(yùn)行的情況，觀察輸入/輸出之間的變化關(guān)系及邏輯狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)的要求，并及時(shí)修改和調(diào)整程序，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。5.2 I/O表輸入SB1SB2S1SQ1SQ2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4輸出D1D2D3D4L1L2M1M2M3M4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1六運(yùn)行與調(diào)試系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識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)關(guān)閉。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OOF（料斗中的物料已滿），則停止進(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)SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)M4，經(jīng)過1S后，再啟動(dòng)啟動(dòng)M3，再經(jīng)1S后啟動(dòng)M2，再經(jīng)過1S最后啟動(dòng)M1，再經(jīng)過1S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1S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止1S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。七小結(jié)本實(shí)驗(yàn)采用PLC控制方式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料傳送，下料控制，等功能。配料裝置能自動(dòng)識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)關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)高 了配料精度和速度。在本次課程設(shè)計(jì)中，得到了老師和同學(xué)的幫組，借此機(jī)會(huì)向他們表示誠摯的謝意，通過這一階段的努力，我對PLC這門課程有了更深刻的理解，對PLC編程，調(diào)試更加熟練，對我們將來工作有很大的幫助。這次自動(dòng)配料系統(tǒng)模擬的設(shè)計(jì)與老師，同學(xué)的幫助，鼓勵(lì)是分不開的。八參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用M. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.PLC編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用M. 重慶：重慶大學(xué)出版社4 工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊M.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動(dòng)與控制M.北京： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社6 劉星平.可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院附錄： 順序功能圖SM0.1I0.0*I0.2I0.0*I0.2I0.3T40T41T42M0.6M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5Q0.4Q0.4Q0.3SQ0.5SQ1.1T40SQ1.0T41SQ0.7T42SQ.6T43M0.7Q0.1M1.0M1.1M1.2M1.3T44T43I0.4T44RQ0.6T45T45RQ0.7T46T46RQ1.0T47M1.4T47RQ1.1RQ0.5Q0.4I0.1 梯形圖程序電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評分表項(xiàng) 目評 價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)方案合理性與創(chuàng)造性（10%）開發(fā)板焊接及其調(diào)試完成情況*（10%）硬件設(shè)計(jì)或軟件編程完成情況（20%）硬件測試或軟件調(diào)試結(jié)果*(10%)設(shè)計(jì)說明書質(zhì)量(20%)答辯情況(10%)完成任務(wù)情況(10%)獨(dú)立工作能力(10%)出勤情況(10%)綜 合 評 分 指導(dǎo)教師簽名：_ 日 期：_注：表中標(biāo)*號項(xiàng)目是硬件制作或軟件編程類課題必填內(nèi)容； 此表裝訂在課程設(shè)計(jì)說明書的最后一頁。課程設(shè)計(jì)說明書裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評分表、附件（非16K大小的圖紙