基于PLC烘干机课程设计

湖南工程学院课程设计课程名称电气控制与PLC课题名称烘干机电气控制系统设计专业班级测控技术与仪器0901班姓名吴志勇学号200901200111指导教师赖指南、刘星平、周向红2012年12月28日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC课题名称烘干机电气控制系统设计专业班级测控技术与仪器0901班姓名吴志勇学号200901200111指导教师赖指南、刘星平、周向红审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2012年12月15日课程设计完成日期2012年12月28日设计内容与要求一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二.课程设计的内容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制烘干机控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。3.选择电器元件，列出电器元件明细表。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。三.课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。主要设计条件1.PLC实验设备若干。2.参考文献若干。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写）。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排1.第一周星期一上午：课题内容介绍。2.第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3.第一周星期二～第一周星期五：确定控制方案。绘制烘干机电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4.第二周星期一：试验调试5.第二周星期二～第二周星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献［1］《西门子S7-200PLC编程及应用案例精选》（第1版），刘华波，机械工业出版社，2009年。［2］《可程序控制器系统开发导航》（第1版），王晓平，人民邮电出版社，2010年。［3］《典型自动化设备及生产线应用于维护》（第1版），鲍风雨，机械工业出版社，2008年。［4］《工厂常用电气设备手册》（第1版），工厂常用电气设备手册编写组，水利电力出版社，2007年。课题:烘干机电气控制系统设计一.烘干机概况及控制要求某一烘房，在干燥物品时，除要求温度能自动控制外，还需要间断通风，其主电路如图1所示。图1烘干机主电路图ML1L2L3NQSQFKM1KM2FR电源开关通风电动机电热器3～380/220VACR图1烘干机主电路图5min1min通风延迟至需要温度通风机启动停止加热升温通风机停止通风机启动通风机停止通风通风停止5min2min升温低于需要温度图2烘干机工作过程示意图烘房内装有电接点温度计TJ，用来检测烘房温度。当加热器通电时，烘房加热升温；通风机通电时，烘房通风。当烘房的温度升至需要温度时，电接点温度计的接点闭合；当烘房的温度低于需要温度时，电接点温度计的接点断开。当按下启动按钮后，要求烘干机按图2所示的过程循环往复地工作，直至按下停止按钮时为止。二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。2.选择电气元件，编制电气元件明细表。3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。前言20世纪70年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。一类计算机，是由RichardMorley在1972年发明的，如今称之为可编程逻辑控制器（PLC）。它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。可编程逻辑控制器（PLC）具有以下鲜明的特点：一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。本烘干机设计报告基于西门子STEP7-MicroWINV4.0的PLC开发平台，介绍了烘干机的基本原理与设计方法，并给出了程序实现的编程方法与梯形图程序及指令表程序，其目的是通过原理与设计实践结合的方式，深入浅出地介绍PLC的课题设计。全书分为五章，第一章简要地介绍了烘干机的基本概念和组成。第二章介绍了设计任务和设计要求。第三章介绍了烘干机的设计顺序功能。第四章介绍了控制系统的软件设计。第五章介绍了控制系统的软件调试。本报告在编写过程中，湖南工程学院的赖指南教授对书稿进行了详尽的审阅，提出了许多宝贵意见。湖南工程学院电气信息系的老师们和测控0901班同学们对本设计给予了大力支持和帮助。在此，谨向他们表示最诚挚的谢意。由于技术发展迅速，应用广泛，限于编者水平，缺点错误在所难免，敬请读者批评指正。作者2012年12月目录第1章烘干机概述.............................11.1控制对象的用途.........................11.2基本结构................................11.3控制方法................................1第2章设计任务和设计要求.....................22.1电气元件的选择.........................22.1.1按钮...............................22.1.2旋转开关...........................32.2PLC之I/O接线..........................32.4烘干机工作的功能顺序...................4第3章确定控制方案...........................63.1PLC控制与传统继电器控制方案............63.2PLC控制与单片机控制方案................73.3PLC控制方案............................73.4方案确定...............................8第4章控制系统的软件设计....................104.1主程序的设计..........................104.2公用子程序的设计......................104.3手动子程序的设计......................114.4自动子程序的设计......................11第5章控制系统的软件调试....................14结束语.......................................16心得体会.....................................16致谢.........................................16参考文献.....................................17附录(程序指令表).............................181第1章烘干机概述1.1控制对象的用途先进的热风循环系统使工作室温度分布均匀。低噪声风机系统创造了安静的工作环境。密封电热管加热，性能稳定，寿命长。底部装有轨道并配有供装载工件或试件的台车，工作效率高。进、排气装置，可调节工作室的换气量。独立控制台，即可就近控制，也可集中到控制室统一控制。可选用进口高精度智能程序控温仪表控温，可预设多段程序控温曲线。智能控温仪表控温，控制灵敏可靠。超温保护装置能发出信号并切断加热电源，保护设备及工件的安全。1.2基本结构电热器用于对烘房内提升温度。通风电动机将烘房内对烘干物品所产生的蒸汽排出烘房达到烘干的目的。1.3控制方法为满足检测所设计的程序以及对设备的检查和紧急控制等要求，本设计在设计过程中提供了三种工作模式，手动模式、单周运行模式以及连续运行模式。手动模式用于检测程序是否能达到预期目的以及用于对设备一步步的操作的模式。单周模式用于PLC对此设备谨作一次工作循环回路，更好的控制烘房内的情况。连续模式用于对烘房内长时间的烘干工作，能多次循环烘干工作，而不用多次的繁杂的操作。2第2章设计任务和设计要求2.1电气元件的选择2.1.1按钮按钮是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。按钮是一种人工控制的主令电器。主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械与电气设备的运行。按钮的工作原理很简单（见图1)对于常开触头（图a）,在按钮未被按下前,电路是断开的,按下按钮后,常开触头被连通,电路也被接通；对于常闭触头（图b），在按钮未被按下前，触头是闭合的，按下按钮后，触头被断开，电路也被分断。由于控制电路工作的需要，一只按钮还可带有多对同时动作的触头(图c)。按钮的用途很广，例如车床的起动与停机、正转与反转等；塔式吊车的起动，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速运行等，都需要按钮控制。按钮由按键、动作触头、复位弹簧、按钮盒组成。是一种电气主控元件。按钮（SB）助记符。有些功能的按钮有特定的助记符。本设计中要求按钮有启动(SB1)、预停(SB2)、急停(SB3)三个。这里选择中国浙江红波公司生产的Φ22LAS1-A系列按钮，图样参数如图2。启动(SB1)选绿色按钮、图1按钮工作原理示意图2按钮3预停(SB2)、急停(SB3)选红色按钮。2.1.2旋转开关旋转开关是以旋转手柄来控制主触点通断的一种开关。旋转开关的结构形式也有两种，分别是单极单位结构和多极多位结构。单极单位旋转开关在应用中常与转轴式电位器共同使用，而多极多位旋转开关多用于工作状态线路的切换。设计中选择工作模式的开关(SA)即选择中国浙江红波公司生产的Φ22LAS1-A系列圆形旋转开关。开关图样大小参数如图3。2.2PLC之I/O接线列出如下表各输入输出点：手动(SA)I0.0启动(SB1)I0.3升温(KM1)I0.6单周(SA)I0.1预停(SB2)I0.4通风(KM2)I0.7连续(SA)I0.2急停(SB3)I0.5温度检测器(SQ)1.0电热器(YV1)Q0.0通风电动机(YV2)Q0.1由上表各输入输出画出如图4I/O接线图：图3旋转开关4通信端口0通信端口11M0.00.20.30.40.52M1.00.60.71.31.41.53L1.11.20.1ML+MIVMB+1L0.00.20.30.12L0.40.50.60.71.01.1NL1ACSA总线接口DC24VCPU224XPCN/AC/DC/Relay模块A+YV1YV2··AC220VPEFUQSNL1SB1SB2SB3KM1KM2SQ2.4烘干机工作的功能顺序由课题要求，再考虑单周、连续的情况，以及预停操作画