自动配料系统控制的PLC课程设计

**大学PLC课程设计说明书题目：自动配料系统控制的PLC设计二级学院（直属学部）：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：职称：年月日PLC课程设计任务书专业：班级：学生姓名指导老师职称课题名称自动配料系统控制的PLC设计指标及要求达到设计课题的控制要求，上机调试PLC控制程序，打印PLC程序，计算机绘图。课题工作内容工作内容：1、熟悉课题工作原理。2、设计方案论证，系统建立，电气原理控制设计。3、元器件选择，梯形图设计（控制分析）。4、完成设计图纸，完成设计任务书。5、设计测评。进程安排1、收集课程设计的资料及其相关背景（1天）2、设计实验的总体方案（1天）3、硬件电路和软件程序的设计（1天）4、软硬件的调试，写实验报告（1天）5、修改实验报告，打印（1天）。主要参考文献范次猛《可编程控制原理与应用》北京理工大学出版社段梅,《PLC在混料控制系统的应用》.清华大学出版社宋建成.《PLC控制和应用》.机械工业出版社,2000地点起止日期目录1.绪论................................................12.课题介绍............................................23.设计内容及要求......................................43.1控制要求.......................................43.2设计要求.......................................43.3控制原理介绍及图示.............................43.4控制方案.......................................54.硬件设计............................................54.1元器件选择.....................................54.2元器件清单.....................................54.3硬件控制原理图.................................65.软件设计............................................75.1设计思想.......................................75.2I/O地址表....................................75.3程序设计与说明.................................86.运行调试...........................................107.小结...............................................118.参考文献.........................................12附录.................................................121.主电路..........................................122.控制电路........................................133.完整的梯形图....................................14一．绪论可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。但是，仍然沿用着顺序扫描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而DIV/DIV上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编PLC是采用大规模集成电路、微型计算机技术和通信技术的发展成果，逐步形成具有多种优点和微型、小型、中型、大型、超大型等各种规格的PLC系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。它最适合用于以开关量为主的控制功能；通过模拟/数字（A/D）转换器和数字/模拟（D/A）转换器，也可以控制模拟量，例如控制温度、压力、流量、成分等参数。PLC的主要特点：1、可靠性高。2、结构形式多样，模块化组合灵活。3、功能强大。4、编程方便。5、适应工业环境。6、安装、维修简单7、与DCS相比，价格低。8、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。二．课题介绍全自动配料控制系统在各个行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开放性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA所追求的一致目标。2.1自动配料系统的特点（1）配料现场粉尘大，环境恶劣；（2）各组份在配方中所占比例不同，有时甚至差异悬殊；（3）配料速度和精度要求高；（4）配方可能经常变换、调整；（5）物料可能受环境温度、湿度影像；在工业生产中，经常会遇到以上情况。在手动控制状态下，需要根据生产情况，计算出各物料的配比，再根据配比，分别计算出各物料的理想下料量，对各台设备分别设定，来满足配比的要求。当生产情况发生变化，需要改变下料量时，则需要再次分别计算各物料的设定值，再次分别设定。计算,操作时间长，且容易出错，给生产带来不良因素。而采用PLC控制方式以及新颖的变频调速喂料机构，配合配料控制软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。专利技术解决物料结拱、粘稠液体物料传送、配料过程中下料冲击和空中悬料误差的自动校正等问题，提高了配料精度。2.2自动配料系统的组成自动配料系统是对粉粒或液体物料进行单秤称重并按所选配方混合这一工业进行实时监控管理的自动化系统，已广泛应用于冶金、建材、化工、医药、粮食及饲料等行业。一般的工业自动配料系统由以下几部分组成。（1）给料部分：给料部分是从料仓（或储罐）向称重设备中加料的执行机构。根据物料的不同特性，可以选用不同的给料设备，如电磁振动给料机、螺旋给料机、单（双）速电磁阀等。（2）称量部分：称量部分由传感器、标准连接件、接线盒和称量斗组成，与称量仪表一起进行物料的称量以及误差的检测。排料设备：排料可以是称重设备（减量法）或排放设备。通常由排空阀门、电磁振动给料机、螺旋给料机、电（气）动阀门等组成。所有设备均应根据现场的工艺条件和物料的性质等进行设计和选择。（3）配料控制系统：配料控制系统由称量仪表、可编程控制器、上位工控机及其他控制器件等组成。（4）校称系统：配料系统传感器应进行定期调校，以保证系统配料精度。2.3配料技术的最新进展目前，称重配料系统的流程控制几乎全部由可编程控制器（PLC）来实现，上位计算机主要用于配方管理、屏幕人机对话和称重资料的储存打印等工作。随着微处理器技术的发展，配料系统中的称量仪表由最初的专用积木式仪表发展为智能化的工业控制终端机以及专门的配料控制器。配料控制器是用来控制一种或多种物料的配置的微电脑系统，可以完全或部分取代可编程控制器，实现配料的自动化。称量仪表的功能也由最初的资料显示发展为具有自动诊断、自动零位跟踪、置零去皮、预置点输出、动态称重、数据通信等多项功能。近年来，随着现场总线技术的推广，将传统的配料控制系统改进为基于现场总线的控制系统成为科技进步的必然趋势。目前，许多用于配料的称重仪表已经有了Profibus等现场总线接口，使基于现场总线的配料控制系统成为可能，基于现场总线的配料控制系统正在迅速推广。三．设计要求及内容3.1.控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。3.2.设计要求·（1）PLC要实现各种下料量的采集，喂料装置的启停，物料下料量的控制；·（2）组态操作界面能显示设备的运行，停车，故障；·（3）通过界面上设置的启动，停车按钮实现整个系统的开停；·（4）实现报警功能；3.3.控制原理皮带输送机由料斗，皮带，检测系统和装车系统组成。其工作原理是通过检测料斗量来对整个系统进行控制。当料斗物料不足时料斗进料，当料斗物料充足时，车到位皮带依次延时2秒启动，料斗进行卸料，当车装满时皮带依次停止，料斗关闭。输送过程结束。自动配料系统模拟实验面板图如下所示：3.4.控制方案1.根据课程设计任务书上提出的控制要求选择系统方案与控制方式。2.合理选择元器件型号，正确选择进行硬件电路的设计与软件的调试。3.完成电路设计，编写完成实时控制程序或编写完成仿真程序。4.调试和完善控制系统，使之满足控制要求。5.编写课程设计说明书。四．硬件设计4.1.元器件选择PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。4.2.元器件的清单名称数量电器与可编程控制器FX2N-48RM红绿灯6电动机4开关8传感器1熔断器12继电器44.3硬件设计原理图Y11Y10Y7Y6KM4KM3KM2KM1Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y26Y27Y20Y21L2L1D4D3D2D1L3L4L5L6COMX4X3X2X1X0COMSQ2SQ1S1SB2SB1NL220V车满车到位料位监测停止启动电动机M4电动机M3电动机M2电动机M1绿灯红灯车到位料满放料进料M1的指示灯M2的指示灯M3的指示灯M4的指示灯AC220VPLC自动配料系统ABC开关PLC元件信号控制五软件设计5.1.设计理想（1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，表明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。（2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC主单元中。由外界信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计的要求，并及时修改和调整程序，知道满足设计要求为止。5.2．I/O表输入SB1SB2S1SQ1SQ2X0X1X2X3X4输出D1D2D3D4L1L2L3L4L5L6Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y26Y27Y20Y21输出M1M2M3M4Y6Y7Y10Y115.3.程序及说明初始状态下，若传感器S1为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开始进料，若传感器S1为ON，进料阀关闭。装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON时，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭。当限位开关SQ1置为ON时，电动机M4启动，指示灯L3亮，经过2S后；在启动电动机M3，指示灯L4亮，经过2S后；在启动电动机M2，指示灯L5亮，经