电气控制与PLC应用 生产线小车送料

1《电气控制与PLC应用》课程设计题目∶生产线小车送料专业班级∶机电工程系~班姓名：~~~学号∶~指导教师∶2011年~月~日2目录摘要……………………………………………………………………………1一、课题背景…………………………………………………………………31、课题背景……………………………………………………………………32、研究目的和意义……………………………………………………………33、本文的主要工作……………………………………………………………4二、课程设计任务书…………………………………………41、课程设计名称……………………………………………………………………52、课程设计内容……………………………………………………………………53、课程设计要求……………………………………………………………………5三、解决方案……………………………………………………………………………6四、总体设计思路……………………………………………………………7五、程序设计及调试…………………………………………………………81、PLC的选型及I/0分配图…………………………………………………92、拟定程序的SFC顺序功能图……………………………………………93、梯形图…………………………………………………………………9六、电气设计…………………………………………………………………311、小车顺控设备电气接线线原理图……………………………………322、小车顺控设备电气元件明细表………………………………………34七、后期工作…………………………………………………………………351、操作过程简要说明………………………………………………………352、常见故障及排除方案……………………………………………………363、编写并提交（课程）设计说明书…………………………………………36八、尚存在的问题及方案建议………………………………………………36九、课程设计总结……………………………………………………………37十、参考文献………………………………………………………………………38十一、致谢………………………………………………………………………………393一·课题背景1·课题背景随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC、变频器和人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电气控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展。在现在化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样讲给企业造成重大损失。送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。所以，对送料小车控制系统的设计要予以重视。2、研究目的和意义随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的小车装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器小车控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下四个原因：4①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；③抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司S7-200型PLC。西门子PLC有小型化、高速度、高性能等特点，是S7-200系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控制。3、本文的主要工作首先，回顾小车送料的历史，随着社会经济的发展，小车送料的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了小车控制系统，才会满足稳定可靠的自动控制系统需求。然后，叙述了可编程程序控制器的产生、发展、应用的历程，通过论述可编程程序控制器的各种优点、卓越性能、结构、原理，有一个感性的总体认识。然后，结合交通灯控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。然后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。1、课程设计名称5用PLC和触摸屏实现某“生产线送料小车”的顺控与监控2、课程设计内容某生产流水线小车由1台Y系列三相异步电动机驱动，电动机规格为2.2ＫＷ、380V、4.7A，不频繁起动。该电动机正转时，使小车前进；反转时，使小车回退。生产流水线小车主要工作过程(工作流程)SQ0原位SQ11#位SQ22#位SQ33#位前进→←回退起初：小车[停在SQ0处](1)SB[第1次按下]→小车[前进至SQ1处]→SQ1[动作]→小车[停止]→延时3s→小车[返回SQ0处]→SQ0[动作]→小车[停止]；(2)SB[第2次按下]→小车[前进至SQ2处]→SQ2[动作]→小车[停止]→延时5s→小车[返回SQ0处]→SQ0[动作]→小车[停止]；(3)SB[第3次按下]→小车[前进至SQ3处]→SQ3[动作]→小车[停止]→延时8s→小车[返回SQ0处]→SQ0[动作]→小车[停止]；(4)SB[再次按下]→重复以上过程。3、设计任务要求（1）.要求本次设计的控制装置采用PLC和触摸屏等技术设备实现。（2）.要能完全满足控制要求；（3）.要按照电气设计惯例，提供短路、过载、联锁等故障保护措施；（4）.本次设计的控制装置应由操作屏、电气控制箱(柜)等部分组成，要尽量与生产设备进行一体化安装，具体安装尺寸另行商定；（5）.要有点动、自动单周等2种工作模式；6．要按照设计惯例，提供完整的设计说明书(电子书1份、书写或印刷书1份)。64.创新要求（完成创新要求的加分）(1)能用按钮和触摸屏调整送料号（1～3），并能用数码管和触摸屏显示送料号；(2)能用按钮和触摸屏调整送料停留时间（3～9秒），并能用数码管和触摸屏显示送料停留时间；(3)能用数码管和触摸屏显示当前工作步的步号；(4)有急停功能，当急停解除之后，设备能从急停处继续工作。三．解决方案根据控制要求设计要求选用的plc为：S7-200CPU224它是德国西门子公司生产的S7系列小型PLC，PLC有小型S7-200、中型S7-300、大型S7-400的它的区分是通过输入输出的点数多少。我们这次设计的小车送料根据控制要求等情况选择小型S7-200，在小型PLCS7-200按输入输出点数中再将其划分CPU221、CPU222、CPU224、CPU226输入输出点数分别为6/48/614/1024/16，根据控制要就选择S7-200CPU22414/10，有继电器输出和晶体管输出型在这次任务中应要控制步进电机需要发高速脉冲和数码管显示为使视觉效果好选用晶体管输出型。PLC选定为S7-200CPU224DC/DC/DC7四．总体设计思路根据已知情况、控制要求、设计要求，PLC-控制装置的设计可按照“大而化小，分而治之”的思路，划分为以下5个部分，依序进行，各部分的设计任务分配如下:(1)程序设计及调试拟采用切换法，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试；(2)电气设计完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、互连图、元件明细表的设计；(3)*柜屏设计完成电气元件安装图、控制箱（柜）、操作的设计(4)安装、接线、联合测试完成电气元件的安装、接线、并对程序与线路进行联合测试；(5)后期工作说明操作过程、拟定常见故障排除方案、编写设计说明书等。下面按照这个总体设计思路的任务安排，逐步展开。8五、程序设计及调试送料I/O分配图9SFC顺序功能图生产线小车送料程序主程序1011SBR-01213141516SBR-1171819202122SBR-22324SBR-1025262728SBR-30SBR-3129SBR-113031六、电气设计元件布置图32操作屏布置图33PLC编程元件明细表编程元件作用输入I0.0调整送料号I0.1送料启动I0.2点动送料进I0.3点动送料退I0.4暂停I0.5点动档位I0.6自动档位I0.7I1.0上料位34I1.1A工位I1.2B工位I1.3C工位I1.4输出Q0.0=1电机正转Q0.1=1电机反转Q0.2Q0.3aQ0.4bQ0.5cQ0.6dQ0.7eQ1.0fQ1.1g电气元件明细表序号文字符号名称型号规格单位数量备注1PLCPLCS7-200CPU22414路输入10路输出台1德国西门子生产2M1电动机39BYG250-26DC24V0.2N.M0.4A台13驱动器ZD-6209-V2台14QF漏电断路器DZ267LE-32只5稳压电源盒台16FU熔断器RT18-32/2只27SB按钮LAY39只58SA旋钮LAY3-X9SBS急停按钮LAY3只13510SQ行程开关YBLXW-6/11只411EL指示灯D09只211XT1端子板UK-3N套12堵头14导线BV5000.75mm215导轨TH35-7535x1000mm510mm470mm170mm16线槽18x1000mm17同步带mm820mm18联轴器只119数码管只220七、后期工作1、操作过程简要说明(1)将SA打到自动挡，按下送料SB1小车前进到A工位，停留卸料，退回上料位，再按下送料SB1小车一次送到相应的B工位、C工位，在自动挡时可以调整送料工位号(1~3)。将SA打到手动挡时可以通过点进SB2和点退SB3任意调整小车的位置，此时还可以调整小车停留时间（3~9S），在紧急情况是可按SB4急停（自锁）防止出现事故，在紧急情况过后按下SB4复位小车继续（防止产品出现废品）,（2）在组态软件有相应的按钮、数码显示、动画显示。.2、常见故障及其排除方案(1)无法启动：检查PLC[RUN]指示灯亮没，没亮程序错误→编程错误或程序未运行排除方法：从新编程，运行程序（2）小车不能送料到相应的工位：程序错误36排除方法：从新编程（3）手动无效程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线（4）急停无效程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线（5）电机不能反转程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线八、尚存在的问题及方案建议本设计方案虽然“设计简约，考虑面广，满足要求”，但至少存在以下2个问题尚未解决：(1)电源问题：在设计过程中，为了简化操作过程，对PLC未加装分电源开关，这样不利于操作。(2)PLC电源净化问题：西门子PLC供电电压为DC24V,适应电源范围较宽，；但为了减弱电网对PLC的干扰，仍应加装电压净化元件，如电源滤波器、隔离变压器等。建议采取以下方案解决：(1)针对电源问题，建议加一个电源分开关来解决。(2)针对PLC电源净化问题，建议加装电源滤波器或隔离变压器的方案来解决。37课程设计总结PLC和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是一个由三个部分组成的浇灌系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方