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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D1亮，表示小车装满出料口关闭。T4导通后2秒Y006复位，M
