高爐上料PLC控制系統(tǒng)設(shè)計報告.doc
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中南民族大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)院PLC課程設(shè)計報告課 程 PLC技術(shù)與應(yīng)用 設(shè)計題目 高爐上料PLC控制系統(tǒng) 年級專業(yè) 12級自動化 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2015年 6 月 22 日目 錄引言31. 課題要求32. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計32.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理32.2 系統(tǒng)變量定義及分配表42.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計52.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計53 控制系統(tǒng)設(shè)計63.1 控制過程工藝流程圖設(shè)計63.2 控制程序順序功能圖設(shè)計73.3 控制程序設(shè)計思路74 人機界面設(shè)計84.1 選用界面介紹84.2 畫面制作與設(shè)計85 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析85.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題85.2 結(jié)果分析9結(jié)束語9參考文獻(xiàn)10附錄一:源程序10附錄二:調(diào)試運行中的部分運行圖15高爐上料PLC控制系統(tǒng)引言高爐上料PLC控制系統(tǒng)主要運用于工業(yè)現(xiàn)場,例如混凝土加工廠、煉鋼廠等大型工業(yè)現(xiàn)場。這些大型工業(yè)現(xiàn)場由于設(shè)備笨重、車間安全系數(shù)低,容易發(fā)生事故等原因,采用PLC控制可以輕松、方便、安全操作設(shè)備,防止意外事故發(fā)生,并能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制,大量的減輕了工人的工作強度,提高了生產(chǎn)效益。1. 課題要求高爐上料控制系統(tǒng)主要是在工業(yè)現(xiàn)場中對物料混合加工進(jìn)行配料控制,自動或者手動實現(xiàn)控制,方便人員操作,減輕工作負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)備:運料小車、小鐘、大鐘、料尺、各相關(guān)位置開關(guān)。 工作過程描述:初始小車停在底部,人工啟動后20秒時間裝料,裝料完畢小車上行,到達(dá)頂部位置自動卸料到小鐘內(nèi)(卸料時間5秒);而后小車自動下行到底部。 物料從小車中放到小鐘后,小鐘下放,使物料落入大鐘。小鐘下放到位5秒后提升,提升到位(關(guān)到位)后下放大鐘,使物料落入高爐,大鐘下放到位延時7秒后提升到位(注意互鎖關(guān)系:大、小鐘不得同時下放)料尺每隔2分鐘下探一次料位。當(dāng)料位上限開關(guān)動作,表明爐內(nèi)物料已滿,應(yīng)停止上料(將本次上料完成后停止上料),直到料位下降到上極限以下。 可由人工在任何時間停止所有設(shè)備,但大小鐘在停止操作發(fā)生時應(yīng)先確保都提升到位才不再工作。人工停止后轉(zhuǎn)手動控制,PLC不再干預(yù)。 相關(guān)時間參數(shù):小車運行時間:30S; 小鐘下放/提升時間:10S 大鐘下放/提升時間:15S; 料尺下探/提升時間:10S 2. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理該系統(tǒng)采用CJ1M系列PLC控制器作為開發(fā)設(shè)備,使用CJ1M-CPU22型號設(shè)備,該設(shè)備程序容量10Ksteps、DM(字)32K、I/O點數(shù)320點,可以從以太網(wǎng)、Controller-Link、DeviceNet和CompoBus/S中選擇最適合的網(wǎng)絡(luò)。能基本實現(xiàn)高爐上料工業(yè)現(xiàn)場的控制。外圍器件使用行程開關(guān)作為行程指示信息,使用觸摸屏和CJ1M組合系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控,從而達(dá)到自動和手動監(jiān)控功能。2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表 輸入分組地址符號、功能系統(tǒng)按鈕0.00SB0,停止按鈕0.01SB1,啟動按鈕方式選擇0.09HAND,手動開關(guān)0.10AUTO,自動開關(guān)行程開關(guān)0.02SQ2,車初始位置行程開關(guān)0.03SQ3,小車高位行程開關(guān)0.04SQ4,小鐘初始位置行程開關(guān)0.05SQ5,小鐘低位行程開關(guān)0.06SQ6,大鐘初始位置行程開關(guān)0.07SQ7,大鐘低位行程開關(guān)限位開關(guān)0.08SQ8,料尺限位開關(guān)手動控制按鈕2.00CAR1,小車上行控制2.01CAR2,小車下行控制2.02SC1,小鐘上行控制2.03SC2,小鐘下行控制2.04BC1,大鐘上行控制2.05BC2,大鐘下行控制輸出小車1.01C1,小車裝料1.02C2,小車上行1.03C3,小車下行1.10D0,小車卸料小鐘1.04C4,小鐘上行1.05C5,小鐘下行1.11D1,小鐘卸料大鐘1.06C6,大鐘上行1.07C7,大鐘下行1.12D2,大鐘卸料料尺1.08C8,料尺上升1.09C9,料尺下降1.00F1,料滿報警圖2:系統(tǒng)I/O表2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計 圖3:系統(tǒng)接線圖2.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計 首先,該系統(tǒng)采用PLC設(shè)計,可以抵抗干擾,可靠性強;此外,為了防止各道工序交互操作使加工失敗,充分考慮了各道工序間的先后順序和互鎖條件。比如:當(dāng)小鐘到達(dá)底部將物料卸下時,大鐘要等到小鐘完全到達(dá)頂部才能開始下行,否則當(dāng)物料小車到達(dá)頂部直接卸料到小鐘時,小鐘還未到位,物料已經(jīng)卸下到大鐘了,這樣就會是物料混合不均勻,達(dá)不到制作要求,從而使整個系統(tǒng)癱瘓。系統(tǒng)采用觸摸屏進(jìn)行模擬控制,可以清楚的看到各道工序進(jìn)行位置,并在第一時間找到故障位置,為工人操作、調(diào)試、檢查故障節(jié)約了大量時間。3 控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 控制過程工藝流程圖設(shè)計 料尺每隔3分鐘下探一次,若到達(dá)限位開關(guān),等小車,小鐘,大鐘到達(dá)初始位置時停止按住小車上行控制按鈕,直至到其達(dá)末位置,待小鐘到達(dá)初始位置,小車開始卸料到小鐘,時間5s小鐘自動上行至其初始位置,大鐘開始下行至末位置,并自動卸料5s,上行至初始位置大鐘等待小鐘到達(dá)其初始位置,按住大鐘下行按鈕,直至其到達(dá)末位置,5s卸料到高爐。按住小車下行控制按鈕,直至到達(dá)其初始位置;按小鐘下行按鈕,小鐘開始下行,直至其末位置,若大鐘在其初始位置,則卸料5s到大鐘,按住小鐘上行按鈕,小鐘上行小車到達(dá)其末位置后,等待小鐘到達(dá)其初始位置,小車開始5s卸料到小鐘小車在初始位置,裝料20s,裝料完畢上行,至末位置小鐘下行至其末位置,若大鐘在其初始位置,小鐘則5s卸料到大鐘小車在初始位置,裝料20s,等待命令自動手動手動or自動啟動圖4:工藝流程圖3.2 控制程序順序功能圖設(shè)計 物料限位開關(guān)料滿警示燈亮小車下行到初始位置T2小鐘上行到初始位置大鐘下行到末位置,卸料5s小鐘下行,自動卸料5s到大鐘小鐘初始位置大鐘初始位置,T1小車、小鐘、大鐘初始位置大鐘下行到末位置,卸料5s小車上行,卸料5s到小鐘BC2大下SC1小上小鐘上行到初始位置小鐘下行,自動卸料5s到大鐘SC2小下CAR2下小車下行到初始位置小車上行,卸料5s到小鐘CAR1上料尺自動下行W0.02(自動)W0.01(手動)01圖5:順序功能圖3.3 控制程序設(shè)計思路 主控制程序采用IL與ILC組合指令選擇自動、手動控制程序,在主程序下,有料尺的掃描工作程序,即每兩分鐘下行一次,查看物料是否已經(jīng)到達(dá)限度。自動控制程序通過時間繼電器和位置行程開關(guān)實現(xiàn)自動流程,手動程序則依照按鈕條件進(jìn)行操作控制。整個程序清晰明朗,易于查看。4 人機界面設(shè)計 4.1 選用界面介紹 本次系統(tǒng)設(shè)計界面采用CX-Designer。它是歐姆龍公司系列PT專用的組態(tài)王軟件,主要用指示燈指示位置狀況和報警情況,實現(xiàn)了手動和自動控制的模擬過程,下面是界面效果。圖6:PT界面效果圖4.2 畫面制作與設(shè)計 高爐上料系統(tǒng)輸入、輸出點比較多,17個輸入點,13個輸出點??刂瓢粹o輸入采用按鈕界面控制,位置行程開關(guān)采用開關(guān)裝置控制,輸出都使用指示燈顯示,便于查看。5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 系統(tǒng)調(diào)試時按照需求進(jìn)行手動或者自動調(diào)試。首先要模擬現(xiàn)場環(huán)境,將小車、小鐘、大鐘都放置于初始位置,小車置于“小車低位”、“小鐘高位”、“大鐘高位”。手動操作是步進(jìn)方式進(jìn)行。手動調(diào)試時,按下啟動按鈕,選擇HAND操作,指示燈小車裝料,時間20s,然后按下CAR1按鈕,小車上行指示燈亮,這時為了模擬現(xiàn)場環(huán)境,將“小車低位”指示燈熄滅,“小車高位”指示燈點亮,表示小車到達(dá)高位,然后“小車卸料燈”亮5s,停止,然后按住“CAR2下”按鈕,“小車下行燈”亮;按住“SC1小下”,“小鐘下行燈”亮,轉(zhuǎn)換小鐘位置指示燈,模擬現(xiàn)場環(huán)境,熄滅“小鐘高位燈”,點亮“小鐘低位燈”,模擬小鐘下行到低位置,然后“小鐘下行燈”滅掉,“小鐘卸料燈”亮5s,然后熄滅;按住小鐘上行按鈕“SC1上”,切換小鐘高低位行程指示,按下“小鐘高位”行程指示開關(guān),指示小鐘到達(dá)高位。按住大鐘下行按鈕“BC2大下”,“大鐘下行燈”亮,復(fù)位大鐘高位開關(guān),置位大鐘低位開關(guān),“大鐘卸料燈”亮7s,表示大鐘卸料7s,然后按住大鐘上行控制按鈕“BC1大上”,“大鐘上行燈”亮,置位“大鐘高位”開關(guān),復(fù)位“大鐘低位”開關(guān)。此時一次手動操作完成了。自動操作只需要切換到自動運行狀態(tài),按下“AUTO”按鈕,程序就開始自動進(jìn)行,為了體現(xiàn)自動的快捷性,方便性,將小車裝料時間設(shè)置為5s。小車裝料5s后,自動上行到頂端,等到小鐘到達(dá)初始位置之后,5s自動卸料到小鐘,然后開始自動下行;小鐘則下行到末位置,等到大鐘到達(dá)初始位置時就卸料到大鐘,時間5s,然后自動上行到初始位置;大鐘燈小鐘到達(dá)初始位置后則開始下降,到達(dá)末位置之后進(jìn)行卸料,時間7s,將物料卸到高爐內(nèi),完成一次自動過程,大鐘上行到初始位置。5.2 結(jié)果分析 整個仿真過程很順利,能夠達(dá)到設(shè)計要求,并能充分考慮到大小鐘之間的互鎖關(guān)系,還有自動與手動操作的互鎖。從而使系統(tǒng)能安全運行,使物料能充分混合。高爐上料PLC控制系統(tǒng)在功能上已經(jīng)能滿足題目需求及其用戶需求,但是對于一個安全、可靠、高效率的PLC控制系統(tǒng)來說,還是存在許多的問題:沒有時間預(yù)警功能,若操作工人選擇自動操作離開工作臺,機器發(fā)生故障,沒有報警提示功能反饋給工人,不能及時處理故障,影響生產(chǎn)效率;此外,在手動、自動間進(jìn)行切換的時候沒有充分考慮到運行狀況,若小鐘還在上升途中就切換到了自動運行模式,那么自動過程將會失效,因為小鐘沒有到達(dá)初始位置,程序不會進(jìn)行。結(jié)束語 本次PLC課程設(shè)計能夠加深對書本知識的掌握,鍛煉實際操作能力,真正進(jìn)行上機調(diào)試的時候,要考慮的問題很多,如何連接PLC,如何下載程序到PLC,以及如何使用組態(tài)王或者PT軟件進(jìn)行模擬調(diào)試,這些都是課堂上學(xué)不到的。在實際編程過程中也能夠充分去理解各種編程指令,去使用已經(jīng)掌握的各種指令,從而更加了解PLC編程。在模擬仿真時,上機模擬和在線模擬又是不同的效果,仔細(xì)分析這些不同之處,然后找到實際原因,并進(jìn)行處理。實際過程中比如這臺機器下不進(jìn)去程序,原因可能是沒有安裝驅(qū)動程序、沒有選對機型、沒有選用正確的下載鏈路USB or TOOLBUS、程序沒有編譯通過等,很多原因,這些都是實際操作過程中才能發(fā)現(xiàn)并學(xué)習(xí)去解決的,所以,PLC課程設(shè)計是一個非常好的課程,可以學(xué)到很多課堂不能學(xué)到的。參考文獻(xiàn) 樊金榮歐姆龍CJ1系列PLC原理與應(yīng)用第一版北京:機械工業(yè)出版社,20089王冬青. 歐姆龍CP1系列PLC原理與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社,201110附錄一:源程序 附錄二:調(diào)試運行中的部分運行圖小車第二次裝料燈亮,小鐘裝料結(jié)束下行燈亮:自動裝料結(jié)束,小車上行燈亮,大鐘上行燈亮,料尺下行燈亮:- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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