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1、成 绩 评 定 表学生姓名王哈哈班级学号专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目化学反应装置的控制设计评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械师及制造及其自动化学生姓名关文城班级学号1201012207课程设计题目化学反应装置的控制设计实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1） 完成课程设计指导书所要求的控制； 2）可以手动和自动控制。2.设计要求：1）画出端子分配图；2）设计顺序功能图；3）设计并调试PLC控制梯形图； 4）设计说明书。工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1
2、天4）答辩 1天指导教师：陈白宁 王海 2014年12月10日专业负责人：陈白宁 2014年12月10日学院教学副院长： 2014年12月11日前言目前世界上发达国家生产和使用的数量日益增多,它作为工业控制器广泛地应用于冶金生产、汽车制造、石油化工、轻工食品、能源、交通等几乎所有工业领城。其控制方法也从简单的单机开关量控制向过程控制、数字控制和多机网络控制方向发展。传统电器控制,使用最多的电器是继电器,而且继电器控制采用固定接线,很难适应产品机型的更新换代。生产线承担的加工对象改变后,加工控制程序随之改变要求。对于大型自动化生产线的控制系统使用的继电器数很多,这些有触点的电器工作频率较低,在频
3、繁动作的情况下,寿命较短,容易造成系统故障,使生产运行的可靠性、稳定性降低。使用比可编程控制器实现三相六拍步进电机驱动,可使步进电机动作的抗干扰能力强、可靠性高,同时,由于实现了模块化结构,使系统构成十分灵活,而且编程语言简单易学,便于掌握。可以进行在线修改,柔性好,体积小,维修方便。目前,比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。但采用单片机控制,不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路,实现比较麻烦,而且对工业现场的恶劣环境适应性差,可靠性不高。基于PLC控制的步进电机具有设计简单,实现方便,定位精度高,参数设置灵活等优点,在工业过程控制中使用,可靠性高,监控方便。“机电传动
4、控制”课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。掌握可编程序控制器的应用方法和设计方法是本课程的主要任务之一。可编程序控制器是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PL或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱之一。目录前言1.课程设计的任务和要求11.1 课程设计的任务11.2 课程设计的基本要求
5、12.总体设计22.1 PLC选型22.2 I/O分析及端子分配23.PLC程序设计33.1 设计思路33.2 顺序功能图设计33.3 PLC梯形图44. 程序模拟调试说明6结束语参考文献 1.课程设计的任务和要求1.1 课程设计的任务如图是一个化学反应装置，它由4个容器组成，容器之间用泵和管道连接。每个容器装有上限位和下限位两个传感器。用PLC实现化学反应装置的控制。图1.11.2 课程设计的基本要求 如图1.1，泵P1和泵P2同时开启，分别把1号和2号池灌满（到其上限位）后关闭，然后2号容器加热，当温度达到60度时，温度传感器发信号，加热器关闭，P3和P4泵同时打开，分别将1号和2号池的溶
6、液送到3号反应池，当液位到达上限位后，P3、P4关闭，3号池中的搅拌器工作，60秒后P5泵启动，将混合液抽入4号成品池中，当4号池满或者3号池空，则P5关闭，P6泵启动，排出新产品溶液，直到4号池空，完成一个循环。2.总体设计2.1 PLC选型S7-200的可靠性高，可以用梯形图、语句表和功能块图三种语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置高速计数器、高速输出、PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O,最多有30多KB程序和数据存储空间。S7-200系列属于小型P
7、LC，即可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。我所选用的是西门子S7-200系列的PLC，CPU为226AC/DC。为24个输入，16个输出。2.2 I/O分析及端子分配由设计要求可知，为实现化学反应装置的自动控制，输入信号是一个启动信号，一个停止信号，四个容器的上下限位，一个温度传感器，共11个。输出是留个泵，加热器，搅拌器，共八个。端子分配如图2.2所示。 图2.23.PLC程序设计3.1 设计思路为实现化学反应装置的自动化，按启动按钮后，用并行序列控制泵P1和泵P2同时开启，1号池灌满（到其上限位）之后泵1关闭等待，2号池灌满泵2关闭，然后2号容器加热，当温度达到
8、60度时，温度传感器发信号，加热器关闭，P3和P4泵同时打开，分别将1号和2号池的溶液送到3号反应池，当液位到达3号池上限位或者1号池和2号池同时空后，P3、P4关闭，3号池中的搅拌器工作，同时接通定时器，定时60秒后P5泵启动，将混合液抽入4号成品池中，当4号池满或者3号池空，则P5关闭，P6泵启动，排出新产品溶液，直到4号池空，完成一个循环。3.2 顺序功能图设计 根据设计思路，画出顺序功能如图3.2所示。图3.23.3 PLC梯形图按照循环顺序要求，梯形图如下图所示。4. 程序模拟调试说明将编写好的PLC程序进行编译，下载至PLC，由于控制系统运行电压是在220V，为了保证安全只好先在实
9、验台上分步模拟，观察各步的动作都正确无误后，按照PLC控制系统接线图在实验台上整体模拟，输出部分用实验台上的指示灯代替, 观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与要求过程对照。没有发现什么问题。此控制程序设计能够满足控制系统的要求。结束语通过本次机电传动课程设计，让我更加深刻的掌握了机电传动控制系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。学会了绘制端子接线图、顺序功能图、PLC梯形图。在设计过程中，遇到了一些困难，例如并行序列的使用，计数器如何计数，但在老师的指导下这些问题都一一解决，最终顺利完成了本次课程设计。参考文献1陈白宁，段智敏，刘文波.机电传动控制基础M.沈阳：东北大学出版社，20082隋媛媛,廉鸿帅,迟军.西门子系列PLC原理及应用M.北京：人民邮电出版社,2009.6
