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1、电气控制与PLC课程设计说明书题 目： B100型棒材探伤传动装置控制系统设计 专业班级： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 评语：成绩：指导老师签名： 日期： 目 录1 系统概述 21.1 分析B100型棒材探伤传动装置 21.2 设计的目的及要求 22 方案论证 32.1 继电器控制系统 32.2 单片机控制系统 32.3 PLC控制系统 33 硬件设计 43.1 系统原理 43.2 主电路 43.3 I/O分配 53.4 I/O接线图 63.5 PLC控制原理 63.6 元器件选型 7 3.6.1 PLC选型 7 3.6.2 上下料电动机和水泵电动机选型 9 3.6.3 按钮选型
2、10 3.6.4 其他低压电器元件的选型 103.7 元件清单 124 软件设计 124.1 主程序 124.2 梯形图 135 系统调试 155.1软件调试 155.2 硬件调试 15设计心得 17参考文献 18附图A PLC控制接线图 191 系统概述1.1 分析B100型棒材探伤传动装置探伤传动装置由上料机构、下料机构、冷却装置和超声波探伤装置组成，其中超声波探伤装置在此不做研究，只研究传动装置的控制系统。传动装置中上料机构与下料机构均由三相异步电动机提供动力，冷却装置由水泵电动机提供动力，所以此次设计是由PLC控制三台电动机形成棒材稳定传动功能的系统。B100型棒材探伤传动装置示意图如
3、图1.1所示。图1.1 B100型棒材探伤传动装置示意图1.2 设计的目的及要求本设计的主要目的是以三菱FX2N系列PLC（可编程逻辑控制器）为核心控制三台电动机及其相关外围电路组成的控制电路，使其通过对几个开关按钮的控制来实现对三台电动机的启动、停止、正转、反转的控制，从而设计出传动装置控制系统，实现对棒材的传动。B100型棒材超声探伤检测传动装置采用3台电机，分别为：上料系统：动力：三相异步电机1.5KW,1450r/min；下料系统：动力：三相异步电机1.5KW，1450r/min；水泵：动力：水泵电机90W，220V。设计具体要求如下：(1) 上料电动机要求具有正转、反转、停止的功能，
4、分别设置一个按钮;(2) 下料电动机要求具有正转、反转、停止的功能，分别设置一个按钮;(3) 水泵电动机要求具有正转、停止的功能，分别设置一个按钮；(4) 传动装置可以单独控制，也可以由系统总启动和总停止按钮实现这三台电动机的同时启动和停止。(5) 系统采用PLC控制。2 方案论证此次设计主要涉及对控制系统对两台三相异步电动机和一台水泵电动机的控制，控制方案有很多种，主要有继电器控制系统，单片机控制系统和PLC控制系统，每个系统都有优缺点，所以要对这三种系统进行论证选择。2.1 继电器控制系统继电器控制系统是通过把各种继电器、定时器、接触器及其触头按一定逻辑关系连接起来组成的控制系统，用于控制
5、各种生产机械。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，能在一定范围内满足控制要求，因而使用面很广。但是，继电器控制系统，体积大、动作速度慢、功能少，难以实现比较复杂的控制，由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差。此次设计中若用继电器控制系统则接线过于复杂，且不具备扩展性。2.2 单片机控制系统单片机就是一个没有外设的微型计算机，需要与其它的元器件构成一个控制器，从而构成控制系统。单片机控制系统主要应用于微型、小型设备,用的是弱电，且体积小价格便宜，可编写复杂的优化程序。但是单片机自身保护差，抗干扰能力不强，编程不易掌
6、握，编程设备繁琐，程序算法和可靠性验证困难，且单片机控制电机时，更改不方便，更改基本就要更改硬件。此次设计中若用单片机控制系统则编程过于复杂，且稳定性不可靠，功能扩展性不强。2.3 PLC控制系统PLC是一种专门用于工业环境的，以开关量逻辑控制为主的自动控制装置，可以与其他元器件构成控制系统。PLC控制系统编程简单，可在现场修改程序；采用模块化结构，维护方便；可靠性高，抗干扰能力强；体积小、功耗低；可将数据直接送入管理计算机；并且在扩展时，原有系统只需做很小变更。此次设计中若采用PLC控制系统，虽然稍微高一点，但接线较为简单，编程简单，稳定性好，具有较强的功能扩展性。综合三种方案，根据此次设计
7、的特点及要求，从成本，接线复杂程度，编程复杂程度，稳定性等综合方面考虑，采用PLC控制系统最为合适。3 硬件设计3.1 系统原理PLC控制系统通过控制面板上不同的按钮，实现对不同电动机的控制，按下按钮，对PLC输入指令，然后PLC再根据这些指令进行输出指令，从而对不同的电动机进行控制，使其启动、停止、正转或者反转。总启动和总停止同时控制三个电动机的启动与停止，上料正转、上料反转和上料停止分别控制上料三相异步电动机的正转、反转和停止，下料正转、下料反转和下料停止分别控制下料三相异步电动机的正转、反转和停止。系统原理框方图如图3.1所示。图3.1 系统原理方框图3.2 主电路根据系统要求画出主电路
8、原理图，上料电动机与下料电动机均具有正反转和停止功能，水泵电动机具备启动和停止功能，且有总启动和总停止按钮来同时控制三台电动机的启动和停止。主电路原理图如图3.2所示。图3.2 主电路原理图3.3 I/O分配I/O分配表如表（一）所示。元件I/O号功能定义元件I/O号功能定义I/O号功能定义SB1X0总启动SB7X6上料停止Y0水泵控制SB2X1总停止SB8X7下料正转Y1上料正转控制SB3X2水泵启动SB9X10下料反转Y2上料反转控制SB4X3水泵停止SB10X11下料停止Y4下料正转控制SB5X4上料正转FR1X12上料过载控制Y5下料反转控制SB6X5上料反转FR2X13下料过载控制Y
9、6总信号灯控制表 （一）3.4 I/O接线图PLC I/O接线图如图3.4所示。图3.4 I/O接线图3.5 PLC控制原理根据主电路原理图，按要求画出PLC控制原理图（I/O接线图）。PLC控制原理图如图3.5所示。图3.5 PLC控制原理图3.6 元器件选型3.6.1 PLC选型目前生产PLC的厂家较多。但能配套生产，大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的，在中国市场占有较大份额的公司有：德国西门子公司：它有SS系列的产品。有SS95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机，有S7-
10、200（小型）、S7-300（中型）及S7-400机（大型）。性能比S5大有提高。 日本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。 美国GE公司、日本FANAC合资的GEFANAC的9070机也是很吸引人的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781782、771772、731732等多种型号。另外，还有中型机9030系列，其型号有344、331、323、321多种；还有9020系列小型机，型号为
11、211。 美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。 美国AB（AlienBradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC5系列是很有名的，其下有PLC5/10，PLC5/11，PLC5/250多种型号。另外，它也有微型PLC，SLC500即为其中一种。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。 日本三菱
12、公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。 日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EXPLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。 国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。、它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。本设计依据上述各类PLC的性能特点，在功能满足要求的前提下，综合考虑可靠性、经济性、使用维修方便等各方面因素，最后选用三菱的FX系列PLC，其中FX2N子系列是FX家
