加热炉自动送料控制系统设计

目录0．前言..................................................................21．课程设计的任务和要求..................................错误!未定义书签。1.1课程设计的任务...................................错误!未定义书签。1.2课程设计的基本要求...............................错误!未定义书签。2．总体设计..............................................错误!未定义书签。2.1PLC选型..........................................................32.2PLC端子连线......................................错误!未定义书签。3．PLC程序设计..........................................错误!未定义书签。3.1设计思想..........................................错误!未定义书签。3.2顺序功能图.......................................错误!未定义书签。3.3PLC梯形图........................................错误!未定义书签。4．程序调试说明..........................................错误!未定义书签。5．结束语................................................错误!未定义书签。6．参考文献..............................................错误!未定义书签。0．前言本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、可编程序控制器（PLC）控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法、常用电器元件的选择方法，并具备熟练运用的能力。可编程序控制器（ProgrammableLogicController）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络技术的通用工业控制装置。简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，简称PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是使生产机械设备，生产线，车间，甚至整个工厂都实现自动化。从狭义上讲，就是通过控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量的增加，质量的提高，生产成本的降低，工人的劳动条件的改善以及能量的合理利用。1．课程设计的任务与要求1.1设计任务1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。2）按停止按钮，立即停止。3）要求可以实现回原点、单周期、连续控制。1.2设计要求1）画出端子分配图和顺序功能图。2）设计并调试PLC控制梯形图；3）设计说明书。1.3任务分析设计题目：加热炉自动送料控制系统设计机械系统包括自动台车、机械臂起吊装置、冷却槽和夹紧装置四部分。控制动作主要包括：台车的前进/后退、机械臂的上升/下降、夹钳的夹紧/松开、冷却槽的前进/后退。示意图如图所示。动作控制要求：图1：送料系统示意图2．总体设计2.1PLC选型西门子公司的SIMATICS7-200系列属于小型PLC，即可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。PLC的控制主机，使用西门子S7―200系列作为整个系统的主控制机。控制系统中需要22个输入端口和8个输出端口，根据输入和输出端口数，还有系统对应的相应功能，所以在这个控制系统中选择S7-200CPU226AC/DC/继电器性PLC。2.2PLC端子分配启动单周期连续回原点取料限位卸料限位1#炉限位2#炉限位上限位中限位下限位伸出限位缩回限位1#炉热传感器2#炉热传感器夹紧限位松开限位停止I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6上升下降左行右行夹紧松开伸出Q0.7缩回I2.4I2.5松开开关上升开关左行开关下降开关图2：端子分配图2.3外部电路接线启动单周期连续回原点取料限位卸料限位1#炉限位2#炉限位上限位中限位下限位伸出限位缩回限位1#炉热传感器2#炉热传感器夹紧限位松开限位停止I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5松开开关上升开关左行开关下降开关AC220VQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.61L2LNL1KMKMQS急停启动上升下降左行右行夹紧松开伸出KMKMQ0.7缩回1M2MML+DC24V图3：外部电路接线图2.4主电路图及电动机的选型图4.电动机正反转控制电路2.5.1电动机的选型根据加热炉自动送料控制系统要求可选择三相交流异步电动机。按下正向启动按钮，相应线圈得电，其主触点KM1闭合，电动机实现正传。当要求电动机反转时，需要按下正向停止按钮，使相应线圈失电，再按反向启动按钮，使反向相应线圈得电，其主触点KM2闭合，三相电源的两相对调，因而使电动机反转。3PLC程序设计3.1设计思想设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控制对象的功能和工节要求，明确系统必须要做的工作和必备的条件，然后是进行PLC系统的功能分析，即通过分析系统的功能，即提出PLC应用系统的功能分析，提出PLC控制系统结构形式控制信号的种类，数量，系统的规模，布局。最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。其控制系统的设计思想及其步骤如下：（1）深入了解分析被控对象工艺条件和被控要求，如控制的本方式，操作方式。（2）根据被控对象对PLC控制系统的功能要求和所需要的输入，输出信号的点数等，选择合适的类型的的PLC.(3)根据被控制要求所需的用户输入，输出设备，确定PLC的I/O点数，并设计I/O端口接线图。（4）根据生产工艺要求，画出系统工作循环表。（5）根据系统工作循环图表设计出梯形图。3.2顺序功能图M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.7M1.0M1.1M1.2M1.3I0.0·I0.4·I1.0取料子程序Q0.3放料子程序Q0.2冷却子程序取料子程序Q0.3放料子程序Q0.2取料子程序Q0.2I1.0I0.6I1.0I0.4I1.4I1.0I0.7I1.0I0.6﹒I1.5I1.01#炉放料右行原点启动左行夹钳冷却2#炉放料1#炉内取料M1.4M1.5M1.6M1.7M2.0M2.1M2.2M2.3M2.4M2.5放料子程序Q0.2冷却子程序取料子程序Q0.3放料子程序Q0.3取料子程序Q0.2放料子程序1#炉卸料2#炉取料2#炉卸料I0.5I1.0I0.4I1.0I0.6I1.0I1.0I0.5I1.4﹒I0.2I0.1﹒I1.4连续单周期I0.7﹒I1.5SM0.1I0.2·I1.0连续I0.2·I1.0M2.6Q0.2单周期I0.4图5：顺序功能图3.3PLC梯形图3.3.1主程序图6：主程序梯形图3.3.2自动图7：自动梯形图3.3.3回原点图8：回原点梯形图3.3.4取料子程序图9：取料子程序梯形图3.3.5放料子程序图10：放料子程序梯形图3.3.6冷却子程序图11：冷却子程序梯形图4.程序调试说明仿真软件不能直接收到S7-200的程序代码，必须使用编程软件的导出功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASCⅡ文件。选择合适的CPU然后装载程序。初始界面如图所示：图12：初始界面本程序需要完成单周期、连续、回原点三种工作方式。调试过程中，小灯亮代表相应的步工作正常，可进行下一步调试。自动程序调试，打开启动按钮I0.0，闭合停止按钮I2.1。单周期阶段，按单周期按钮I0.1，运行1次结束。连续阶段，按连续按钮I0.2之后逐步调试，对应的小灯亮并循环工作。图13：单周期阶段图14：连续阶段回原点阶段按回原点按钮I0.3，之后开启各个按钮，对应的灯泡亮，代表运行正常。图15：回原点阶段5．结束语这次课程设计在老师和同学的帮助下顺利完成了。通过本次课程设计使我对PLC有了进一步的了解。在编程和调试过程中熟练掌握机电传动控制系统的基本原理、可编程序控制器（PLC）控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法、常用电器元件的选择方法，并具备熟练运用的能力。本次课程设计教会我做事要细心和有耐心，一点小小的错误都可能导致程序不能运行。在不断改正的过程中对PLC有了更深的了解。参考文献（1）《机电传动控制》主编：陈白宁，段智敏，刘文波东北大学出版社，第一版.（2）《可编程控制器原理与应用》主编：涂明武北京航空航天出版社（3）《PLC应用技术》主编：冯新强北京邮电大学出版社