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1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY电器与可编程控制课程题目： 自动配料系统的模拟 二级学院（直属学部）： 专业： 电气工程及其自动化 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 2011年 12月26日电器与可编程控制课程二级学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 学生姓名指导老师职称讲师课题名称课题：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
2、计测评。进程安排第一天：下达任务，收集资料，设计准备，方案确定。第二天：电气原理控制设计，元器件选择。第三至九天：梯形图设计（控制分析），上机调试。第十天：完成设计图纸，完成设计任务书，设计测评。主要参考文献可编程控制原理与应用北京理工大学出版社 范次猛可编程控制应用技术实训指导化学工业出版社 李俊秀电气控制与PLC应用北京机械工业出版社 余雷生 方宗达电气控制与可编程控制器技术化学工业出版社 史国生地点B411教室起止日期2011.12.262012.1.6指导教师：2011年12月26日1. 绪论可编程控制器(Programmable Controller)简称PC。个人计算机(Perso
3、nal Computer)也称PC，为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC(Programmable logic Controller)。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。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一
4、的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务 。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。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
5、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 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
6、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。近年来，可编程控制器技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型PLC、各种特殊功能模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通讯技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛的应用。PLC的主要特点：1
7、、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在1020万h，且均有完善的自诊断功能。2、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。3、功能强大。4、编程方便。控制具有极大灵活性。5、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。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。目 录1.绪论32.课程介绍63.设计内容及要求73.1控制要求73.2设计要求73.3 控制原理介绍及图示84.硬件
8、设计94.1元器件选择94.2元器件清单104.3 硬件控制原理图115.软件设计125.1 设计思想及程序框图125.2 I/O地址表175.3 程序设计与说明175.4 PLC外部接线图186.运行调试211、调试方案：212、调试过程记录：217.小结22参考文献23附录231.主电路232.控制电路243.完整的梯形图252.课程介绍学校为了加强学生对PLC的理解与应用，并使大家在今后的岗位中有竞争的优势，给我们布置了本次电气控制与PLC设计任务，我的课题为自动送料装车系统。配料工人收到每天的生产作业表后, 将依次对每种原料进行称重根据配料的多少, 先计算每种成分的重量,然后在各种成分
9、的料桶中取料,送到电子称上进行称重,最后进行包装在这个过程中工人工作繁重,出错率高,称重重量无监测,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺文中以PC机编程,可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了以PC机为上位机, 以PLC作为下位机的自动配料系统在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过电子称发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率3.设计内容及要求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
10、关闭。3.2设计要求用基本逻辑指令编程，自动配料系统中，进料阀D4受料位传感器S1的控制，S1无监测信号，表明料不满，装料后，S1有信号表明料已满，终止进料。送料系统启动，可以通过台秤下面的位置检测传感器或位置开关SQ1实现，当汽车开进装车位置时，在其自重作用下，接通SQ1，送料系统启动；当车装到吨位时，位置开关SQ2为ON，停止送料。拓展每五次为一个周期，每个周期间停5S。3.3 控制原理介绍及图示装车控制装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S
11、后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走4.硬件设计4.1元器件选择在小型控制系统中，大量的控制为顺序控制。顺序控制是指根据预先规定的程序或条件，对控制过程各个阶段顺序地进行自动控制。本课题要求如下：某原料从料斗经过M1、M2、M3三台皮带运输机送出。从料斗向皮带1供料由电磁阀D2控制，皮带1、皮带2、皮带3分别由电动机M1、M2、M3驱动。通过红灯L2、绿灯L1控制装料车的进出。由传感器S1控制料斗的开关。
12、根据自动送料车系统的工艺流程，控制系统的被控系数有电磁阀D2的开启与关闭、传感器S1的接通与断开、信号灯L1、L2的亮灭，电动机M1、M2、M3对皮带的驱动等。考虑到现场工作环境比较恶劣等情况，采用日本三菱电工的FX2N-48MR系列可编程控制器（PLC）的CPU216为核心，配以外部接口及驱动单元组成自动送料车生产过程自动控制系统。电动机采用0.75KW，级数为6级；电动机采用1.1KW，级数为6级；限位开关采用LX5-11。时间继电器采用3S7-3A。变频器采用日本三菱FX2N-48MR系列产品。限流电阻采用RT-0.125。FX2N-48MR（晶体管输出型）自带32个I/O点，其中16个
13、输入点、16个输出点其输出为直流型输出，可以满足高频输出的要求。FX2N PLC的体积比FX2 PLC小50%以上，但控制功能和性能相同4.2元器件清单序号名称数量备注1FX2N-48MR 1PLC2开关53指示灯6220V4接线端子排15导线216传感器2WBC017电动机4JL14-25Z8熔断器3RL6-259压力继电器1JT422A10自动配料控制系统实训模拟演示版14.3 硬件控制原理图5.软件设计程序流程图开始红灯L2灭绿灯L1亮S1是否为ON进料阀门D4亮否是进料阀门D4灭SQ1为ON否是电机M4启动红灯L2亮绿灯L1灭2S后M3启动2S后M2启动停止5.1 设计思想及程序框图2
14、S后M1启动SQ2为ON漏斗关闭2S后M1停止2S后M2停止2S后M3停止2S后M4停止红灯L2灭绿灯L1亮是否2S后打开除了阀（D2亮）按下SB1（X000），M0导通并自锁，程序开始执行。指示灯L1（Y004）亮，表示汽车允许开进装料，此时S1置0，D4（Y003）亮，表示料车装料，S1(X002)置1，D4灭，D3（Y002）亮表示料斗装满料；按下SQ1(X003)表示小车到位，L1灭L2（Y005）亮，M4（Y011）被置1，M4启动，同时定时器T0启动，开始计时，M4,M3,M2，M1每隔两秒依次启动；直到D2(Y001)亮表示出料口打开按下SQ2（X004），Y001复位，D2灭D
15、1亮，表示小车装满出料口关闭。T4导通后2秒Y006复位，M1停止工作，导通T5T5导通后2秒Y007复位，M2停止工作，导通T6T6导通后2秒Y010复位，M3停止工作，导通T7T7导通后Y011复位，M4停止工作，同时Y004置1,L1亮。程序正常工作结束。按下SB2（X001），整个系统立刻停止。每计数五次为一周期，周期间停5S。5.2 I/O地址表输入地址表编号地址说明功能 1X0SB1 启动 2X1SB2 停止 3X2S1输入 S1料斗满信号4X3SQ1输入 SQ1车未到位信号 5 X4SQ2输入SQ2车装满信号输出地址表编号地址说明功能1Y0接指示灯D1车装满D1亮2Y1接指示灯D
16、2料斗下口下料D2亮3Y2接指示灯D3料都装满D3亮4Y3接指示灯D4料斗上口下料D4亮5Y4接指示灯L1车未到位L1亮6Y5接指示灯L2车到位L2亮7Y6接指示灯M1控制电机M1转8Y7接指示灯M2控制电机M2转9Y10接指示灯M3控制电机M3转10Y11接指示灯M4控制电机M4转5.3 程序设计与说明初始状态，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ
17、1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。停机控制，下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行5.4 PLC外部接线图6.运行调试1、调试方案：（1）软件仿真调试将程序正确输入和虚拟下载并启动仿真测试，仿真测试系统功能无误后进行系统联调。（2）输入回路调试：PLC
18、设置为“STOP”模式，将输入设备依次进行通断设置，观察PLC输入回路指示灯是否发亮，若某一指示灯不发亮，则检查输入设备和输入回路；（3）输出回路调试：PLC设置为“RUN”模式，按控制系统要求进行输入设备动作，观察输出设备是否符合控制要求，若与控制要求不符，则检查输出设备和输出回路；2、调试过程记录： 软件仿真调试过程记录输入继电器动作情况输出继电器动作情况是否符合控制要求故障原因启动X000红灯灭，绿灯亮。出料口关闭符合传感器S1置为OFF进料口打开D4亮符合限位开关SQ1置为ON红灯L2亮，绿灯L1灭。M4，M3，M2，M1相隔2S依次启动。2S后，出料阀D2亮符合周期工作每五次停5S符
19、合7.小结自动配料监控系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。监控系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。本系统投入运行以来，各项指标均满足技术要求，并极大地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS集散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，自动配料系统是一道非常重要的工序，它由前、后配料两个子系
20、统组成。全自动配料控制系统在各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，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA所追求的一致目标。本实验采用PLC控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送、下料控制、故障检测等功能。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。整个系统自动进行提高了配料精度和速度参考文献电气控制与可编程控制技术（第三版） 化学工业出版社出版 史国生主编可编程控制器应用技术实训指导（第二版） 化学工业出版社出版 李俊秀 赵黎明主编PLC开发与应用实例详解 北京航空航天大学出版社出版 吴作明 编著附录1.主电路2.控制电路3.完整的梯形图27