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1、电气控制技术课程设计自动送料系统姓 名学 号年 级专 业系（院）指导教师2010年12月20日一、课程设计任务书2二 4（一）题目来源及课题意义6（二）系统的主要技术参数6三、器件选择7（一）PLC的定义7（二）PLC的分类8四、控制系统的实现9（一）控制耍求10（二）主电路设计11（三）电源控制线路12（四）控制电路设计13（五）流程图14（六）系统的I/O连接阁15（七）控制系统的梯形图17（八）程序的安装与调试17五、实验心得18轉越18电气控制技术课程设计任务书系（院）：信息学院专业：自动化年级：2008级学号姓名设计题0自动控制送料系统设计目的设计内容设计要求课程设计应完成的工作1.
2、 据控制要求，分析控制系统，完成系统的硬件和软件设计。2. 搭建实际电路或借助PLC实验箱完成调试。3. 完成课程设计报告书其中：电气控制原理图用CAD软件绘制；程序用抓图软件抓图粘贴。进程安排1、搜集资料2天2、电路设计和程序设计7天3、系统的调试、监控、运行3天4、撰写设计报告2天应收集的 资料及参 考文献1 廖常初.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，2003： 57642 储云峰.西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京：机械工 业出版社，2006： 75843 汪巍，汪小凤.基于PLC的气动机械手研宂.辽宁工程技术大学学 报，2005, 4(12)： 97984 丁筱玲，赵立新.
3、PLC在机械手控制系统上的应用.山东农业大 学学报，2006, 37(1)： 1051085 周万珍，高鸿宾.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社， 2004： 2145二绪论（一）题目来源及课题意义在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按 照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及人量离散量的数据采集。传统上，这些功能是 通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代继电气 控制装罝的要求，第二年，美W数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技 术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器,
4、 称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模 集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了 微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功 能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的 工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语 言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此吋的PLC为微机技术和 继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了
5、方便， 也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引 入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工 业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程 控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是 世界上生产可编程控制器的国家益增多，产量口益上升。这标志着可编程控制器已步
6、 入成熟阶段。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为 30、0%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力 得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处 于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规 模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的 特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能 力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的 配套更加容易。R
7、前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽$、轻工业 等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在 引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大 了 PLC的应用。目前，我国自己己可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公 司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的 S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产 品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著 名的PLC生产厂家。可以预期，随着我
8、国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的 应用天地。随着科学技术的口新月异，自动化程度要求越来越高，原有的生产装料装置远远不 能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产 成木，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。 基于PLC的自动送料装车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能 性。自动运料车工作原理及技术要求该自动送料装车系统的操作过程是：在允许汽车开 进后，汽车到达指定位置（由传感器进行相应的位置检测），此时可以起动控制系统。 首先送料皮带最上层的电动机动作，经过等时间间隔，下层送料皮带的各电动机依次动
9、作。当最后一台送料皮带的电动机动作一定的时间后，装满料的料斗打开进行自动装料。 当汽车装满料后，料斗关闭，各电动机由下至上经过等间隔依次停止，汽车开走，完 成一次装车。控制系统返回初始状态，等待下一次装料。根据实际系统的操作过程，设计了以不的模拟过程：初始状态：红灯L2灭，绿 灯L1亮，表示允许汽车开进装车。汽车开进到位后（用S3接通表示），L1亮，L2火。 按下起动按钮，电动机M3运行，电动机M2在电动机M3运行2s后开始运行电动机 Ml在电动机M2运行2s后开始运行，料斗K2在电动机Ml运行2s后打开出料。当 汽车上的料装满后（用S2断表示），料斗K2关闭。电动机Ml在料斗K2关闭2s后
10、停止运行，电动机M2在电动机Ml停止运行2s后停止运行，电动机M3在电动机M2 停止运行2S后停止运行。电动机M3停止后，绿灯IJ亮，红灯L2火，表示汽车可 以开走。料不满时，(S1为OFF，灯灭)，料斗幵关K2关闭，(K2为OFF)，灯灭，不出 料，进料开关K1打开(K1为ON)进料，否则不进料。当汽车来到时M3运行，电机M2在 M3运行2秒后运行，Ml在M2运行2秒后运行，K2在Ml运行2秒运行，K2在Ml运行 2秒后打开出料，当料满后(用S2断表示)，电机Ml延时2秒停止，每口装车数自动统 计。(二)系统的主要技术参数(1) 用一台电机控制两条生产线(2) 要能检测到满料状态，并显示出输
11、送、排料、满料时间(3) 时间误差:0.1秒(4) 具有抗干扰能力三器件选择(一)PLC的定义可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制 应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这 种装置的功能己经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器, 简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混洧，所以将可编程 控制器简称PLC(二)PLC的分类PLC产品
12、种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等 进行大致分类。1按I/O点数分类PLC按其1/0点数多少一般可分为以下4类：(1) 微型PLC： I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。(2) 小型PLC： I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型 PLCo它可以连接开关量和模拟量1/0模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包括逻 辑运算、计吋、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网等功能。如西门子公司的 S7-200PLC,三菱公司的FI、F2和FXO系列PLC都属于小型机。(3) 中型PLC: 1/0点数在5122048点之间的为中
13、型PLC。它除了具有小型机所 能实现的功能外，还具有更强人的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量 和更快的扫描速度。如丙门子公司的S7-300PLC、三菱公司的A1S系列PLC都属于 中型机.(4) 大型PLC： I/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊 断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可 以采用三个CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。如西门子公司的S7-400系列PLC、 三菱公司的A3M、A3N系列PLC都属于大型机。2按结构分类PLC按其结构可分为整体式、模块式及叠装式3种：(1)
14、整体式PLC将CPU、I/O单元、电源、通信等部件集成到一个机壳内的称为整体式PLC。整体 式PLC由不同I/O点数的基木单元(又称主机)和扩展单元组成。基木单元内有CPU、 I/O接口、与1/0扩展单元相连的扩展口以及与编程器相连的接口。扩展单元内只有 I/O接口和电源等，没有CPU。(2) 模块式PLC模块式PLC是将PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、I/O模 块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由母板(或框架) 以及各种模块组成。把这些模块按控制系统需要选取后，安插到母板上，就构成了一个 完整的PLC系统。这种模块式PLC的特点是配罝灵活，
15、可根据需要选配不同规模的系 统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC 般采用模块式结构。例如，西 门子公司的S7-300系列、S7-400系列PLC都采用模块式结构形式。(3) 叠装式PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓登装式PLC。S装式PLC将CPU模块、电源 模块、通信模块和一定数量的I/O单元集成到一个机壳内，如果集成的I/O模块不够使用，可以 进行模块扩展。其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模诀，但它们之间要靠电缆进行连接， 并且各模块可以一层层地叠装。叠装式PLC集整体式PLC与模块式PLC优点于一身，它不但系 统配置灵活，而且体积较小，安装方便。西门子公司的S7-200系列PLC就是叠装式的结构形式。3按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类：低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基木功能，还可有少量的模 拟量1/0、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或 少量模拟量控制的单机控制系统。（2）中档PLC除具冇低档PLC的功能外，还具冇较强的模拟量1/0、算术运算、数据传送和比 较、数制转换、远程1/0、子程序、通信联网等功能。有
