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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电气控制与电气控制与PLCPLC技术技术 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 食品厂除尘室的食品厂除尘室的PLCPLC控制设计控制设计 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间： 2014.6.302014.7.11 本科生课程设计（论文） I 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 自动化 本科生课程设计（论文） II 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
2、 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论 文）题目 食品厂除尘室的PLC控制设计 课程设计（论文）任务 实现功能实现功能 在制药、食品生产等一些对除尘要求比较严格的车间，都设置有除尘室，人或货物 进入车间之前，首先需要在除尘室进行除尘处理，为了保证除尘操作的严格进行，避 免人为因素对除尘要求的影响，采用 PLC 对除尘室进行自动控制。控制要求： 1、 人进入车间时必须先经过第一道自动门进入除尘室，第一道自动门关上后，电磁锁 将第二道门锁上，风机开始吹风并定时 2 分钟； 2、 如果在 2 分钟内，又有人进入除尘室，则重新开始定时 2 分钟； 3、 时间到，风机停止、电磁锁自动打开，经第二道自
3、动门进入车间； 4、 人从车间出来时，不需要除尘，风机、电磁锁均不动作。 5、 正常情况下，系统循环显示日期：月 日。 设计任务及要求设计任务及要求 1、根据系统功能，确定总体控制方案（包括设计系统组成框图，分析各部分的作用） 2、分析系统的功能与任务，确定输入输出信号和类型，选择 PLC 型号和扩展模块。 2、建立 I/O 分配表，完成 PLC 与输入/输出信号的的外部接线； 3、按系统的控制要求，用梯形图设计程序； 4、上机调试、完善程序； 5、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 自动门打开留给人进入时间为5s。 进度计划 1、布
4、置任务，查阅资料，确定系统的组成（1 天） 2、建立 I/O 分配，完成外部接线和电机主电路设计（2 天） 3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2 天） 4、上机调试、修改程序（2 天） 5、撰写、打印设计说明书（2 天） 6、答辩（1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） III 摘 要 随着电子技术的飞快发展，PLC 控制及技术也应用的越来越广泛，基于智能 仪器的设计技术不断的成熟，PLC 近年来被广泛的应用于各种控制。 本文介绍了在制药、食品生产等一些对除尘要求比较严格的车间设有除尘室 采用 PLC 对除尘室进
5、行自动控制的技术设计。PLC 由于具有结构简单、编程方便、 功能完善、可靠性高、体积小、维护方便等特点。文中确定了 CPU 主机模块及其 扩展模块的选择，完成了 I/O 分配、梯形图的逻辑编程。能够达到课程设计中所 要求的用 PLC 完成除尘室内各个器件的动作，可以应用于实际生产中去。 关键词：控制；除尘室；梯形图；模块 本科生课程设计（论文） IV 目 录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 课程设计的方案 2 2.1 概述 .2 2.2 系统组成总体结构 .2 第 3 章 硬件设计 3 3.1 信号分析 .3 3.2 模块编制 .4 3.3 I/O 分配表 5 3.4 PLC 外部接线 6
6、3.5 系统示意图 .7 3.6 PLC 连接器件的选择 7 3.6.1 除尘吹风机的选型.7 3.6.2 电动门的电动机选型.8 3.6.3 传感器的选型.8 第 4 章 软件设计 9 4.1 主程序流程图 .9 4.2 控制程序设计 10 第 5 章 课程设计总结 .12 参考文献 13 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 在制药、食品生产等一些对除尘要求比较严格的车间，人或货物进入车间之 前，首先需要在除尘室进行除尘处理，为了保护除尘操作的严格进行，避免人为 因素对除尘要求的影响，需设计一套自动化系统来完善此项操作，为了能更好的 保证出厂产品的质量本文采用西门子 200PLC
7、即 S7-200 对除尘室内的除尘进行自 动控制。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆 盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所 有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力 设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化 工机械、中央空调、电梯控制、运动系统。 文中除尘室的 PLC 控制主要需要完成的控制操作有：人进入车间时必须先经 过第一道自动门进入除尘室，第一道自动门关上后，电磁锁将第二道门锁上，风 机开始吹风并定时 2 分钟；如果在 2 分钟内，又有人进入除尘室，则重新开始定
8、 时 2 分钟；时间到，风机停止、电磁锁自动打开，经第二道自动门进入车间；人 从车间出来时，不需要除尘，风机、电磁锁均不动作。 PLC 一直在飞速发展中，因此到目前为止，还未能对其下一个十分确切的定 义。20 世纪 90 年代后 PLC 被广泛的在流程工业自动化系统中使用，一直到现在 的现场总线控制系统，PLC 更是其中主角，其应用面越来越广。PLC 之所以被广 泛使用，其主要原因是：价格越来越低；功能越来越强和与时俱进地发展等。综 上所述为了保证除尘操作的严格进行，避免人为因素对除尘要求的影响，应该使 用 PLC 对除尘室门进，并且随着技术的发展 PLC 的功能更强大，对除尘室控制的 精确度
9、会更上一个台阶。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 课程设计的方案 2.1 概述 本次设计主要是综合应用所学知识，设计除尘室的 PLC 控制。此设计应用在 制药、食品生产等一些对除尘要求比较严格的车间，人或货物进入车间之前，首 先需要在除尘室进行定时除尘处理，为了保证除尘操作的严格进行，避免人为因 素对除尘要求的影响，采用 PLC 对除尘室进行自动控制。 系统主要需要完成的控制操作有：人进入车间时必须先经过第一道自动门进 入除尘室，第一道自动门关上后，电磁锁将第二道门锁上，风机开始吹风并定时 2 分钟；如果在 2 分钟内，又有人进入除尘室，则重新开始定时 2 分钟；时间到， 风机停止、电
10、磁锁自动打开，经第二道自动门进入车间；人从车间出来时，不需 要除尘，风机、电磁锁均不动作。 2.2 系统组成总体结构 除尘室的 PLC 控制总体结构图下图所示。有两个电动门进门出门时都需要传 感器给 PLC 一个启动信号，故一共需要使用四个微波雷达传感器，当有信号传入 时 PLC 根据逻辑控制编程，使相应的电动机、电磁锁动作。所得总体结构图如下 所示： 图 2.1 总体结构图 微波雷达传感器 1 S7-200 吹风机 电磁锁 自动门电动机 微波雷达传感器 2 微波雷达传感器 3 微波雷达传感器 4 本科生课程设计（论文） 3 第 3 章 硬件设计 3.1 信号分析 S7-200 主机模块即 C
11、PU 模块包括一个中央处理单元、电源以及 I/O 点，这些 都被集成在一个紧凑、独立设备中。CPU 负责执行程序，输入部分从现场设备中 采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。最新一代的 CPU 模块按 I/O 点数多少不同而有五种不同结构配置的品种，即 CPU221、CPU222、CPU224、CPU224X、和 CPU226，每个品种里又有两种类型： 一种是 DC24V 供电/晶体管输出；一种是 AC220V 供电/继电器输出。 本文的输入输出信号均为数字量，且共需要 8 个输入信号和 40 个输出信号。 故 CPU 选择 DC24V 供电/晶体管输出型的 CPU224 且需接 4
12、 个 EM222DO8 输出 扩展模块。第一道门的进门打开传感器设为 I0.0，出门打开传感器设为 I0.3，开 门到位传感器设为 I0.4，关门到位传感器设为 I0.5,；与之相对应第二道门的进门 打开传感器设为 I0.1，出门打开传感器设为 I0.2，开门到位传感器设为 I0.6，关 门到位传感器设为 I0.7；吹风机设为 Q0.0;电磁锁设为 Q0.2；第一道门电动机的 总开关，正传/反转分别设为 Q0.6,Q0.1，Q0.4；第二道门电动机的总开关，正转/ 反转分别设为 Q0.7，Q0.3，Q0.5. 经过分析后确定完成本次设计除了主机模块外还需要连接扩展模块， CPU226 主机模块
13、与其四个扩展模块 EM222 的连接图如下所示： 主机 CPU226 模块 1 EM222 DO8 DC24V 模块 2 EM222 DO8 DC24V 模块 3 EM222 DO8 DC24V 模块 3 EM222 DO8 DC24V O8 D C24V 图 3.1 模块连接方式图 本科生课程设计（论文） 4 3.2 模块编制 CPU226 I/O 点数为 24 输入/16 输出，具有两个通讯口和多种模块，适用于 点数多、要求高的小型或者中型控制系统。输出扩展模块 EM222 为 8 输出，表 3.1 所列为 CPU226 主机模块与其扩展模块 EM222 连接所对应各模块的编址情况。 表
14、3.1 各模块编址 主机 I/O模块 1 I/O模块 2I/O模块 3I/O模块 4I/O I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 I0.7 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 Q4.6 Q4.7 本科生课程设计（论文） 5
15、3.3 I/O 分配表 结合各个模块编址以及在逻辑中所使用的输入输出的具体控制写出的具体的 I/O 分配表如表 3.2 所示。 表 3.2 I/O 分配表 I0.0进门时第一道门 开门传感器 Q0.0吹风机 I0.1进门时第二门开 门传感器 Q0.1第一道门电动机 正转即开门 I0.2出时第二门开门 传感器 Q0.2电磁锁 I0.3出时第一门开门 传感器 Q0.3第二道门电动机 正转 I0.4第一道门开门到 位传感器 Q0.4第一道门电动机 反转 I0.5第一道门关门到 位传感器 Q0.5第二道门电动机 反转 I0.6第二道门开门到 位传感器 Q0.6第一道门电动机 总开关继电器 I0.7第二
16、道门关门到 位传感器 Q0.7第二道门电动机 总开关继电器 本科生课程设计（论文） 6 3.4 PLC 外部接线 本设计中的 PLC 控制单元由图 3.1 各基本个模块组成，通过与外部设备连接， 构成一个完整的控制系统。根据 I/O 地址分配表，进行 PLC 与输入/输出信号的 外部接线，PLC 与外设连接示意图如图 3.2 所示： 图 3.2 PLC 与外设连接示意图 本科生课程设计（论文） 7 3.5 系统示意图 与 PLC 相连的器件有八个传感器，两台自动门的电动机和一台吹风机。本节 为了使说明更易于理解，画有系统示意图和硬件连接图如下所示。 车间内 除尘室 车间外 第二道门 第一道门 风机 开门传感器 电磁锁 关
