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1、摘要 近年来，在玻璃制造行业中，玻璃全电熔技术中的人工加料方式逐渐被自动加料系统取代。自动加料系统具有操作简单、加料均匀、自动化程度高等优点，因此，一些有实力采用全电熔的玻璃产家已经开始使用自动加料设备。为此，本人以此设计一套以PLC程序控制的自动加料设备的控制的程序。 本次设计在本着节约资金、降低成本，提高生产效率，保障人身安全的科学人性化管理的方针下对加料机机构进行自动化设计。此设计中自动加料机控制体统就是采用以PLC为核心的自动控制技术来实现功能来实现的，这样就可以在不购买新设备的基础上对旧设备进行自动化改良，这不仅大大提高了工作的效率，使整个过程又快又稳又节约资金。 阐述了基于PLC的
2、自动加料机控制系统的构架，并分别介绍了自动加料机的工艺要求、PLC模块I/O端口的分配、程序结构、软件的选择和系统的功能及保护。关键词：PLC；自动加料机；I/O端口分配；程序结构目录第一章 绪论11.1 设计背景和研究的意义12.2 自动加料机控制系统的技术要求2第二章 系统硬件设计42.2 PLC的选择42.3 自动加料机的选择42.4 电动机的选择52.5 物位传感器的选择72.6 主电路电气接线图92.7 I/O地址分配102.8 控制电路I/O接线图10第三章 系统软件设计113.1 加料工艺流程图113.2 系统程序设计12第四章 系统仿真134.1 硬件仿真134.2 功能介绍1
3、4总结15致谢16参考文献17I第一章 绪论1.1 设计背景和研究的意义制造业是现代文明的支柱之一，其既占有基础地位，又处于前沿关键;它是工业发展的主体又是国民经济持续发展的基础。而在我国的乡镇企业、私营企业，由于受资金管理等方面的限制，一般送料绝大多数是采用人工手动送料，且缺乏保护装置，这是造成“效率低，劳动强度大，事故发生概率大”等特点。随着信息科技、市场经济的迅猛发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，尤其是随着高新科技的日新月异，产品的类型、工艺外形越来越复杂，精度要求越来越高，再加上企业经营与发展必会面对对劳工的短缺、人工成本要省力化、合理化与自动化的发展趋势！传统的手工
4、送料已经不能满足要求，这时自动加料机就应运而生。在今天现代科学技术的许多领域中，什么是加料机呢？顾名思义，加料机就是专门用于粒料，粉料，片状料，带状等材料的自动化，数控化，精确化的输送机器，是无论是轻工行业还是重工业都不可缺少的设备。传统观念，送料机是借助于机器运动的作用力加于材料，对材料进行运动运输的机器。近年来，由于自动控制技术、检测技术及电力电子技术的发展，作为辅助装置的送料机构自动化水平也需要越来越高。提高自动化的水平不仅可以提高效率、产品的质量同时也能保证工人的人身安全。在现在科学技术的许多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用，并且随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。
5、自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。 综上所述，在本着节约资金、降低成本，提高生产效率，保障人身安全的科学人性化管理的方针下对加料机机构进行自动化设计。此设计中自动加料机控制体统就是采用以PLC为核心的自动控制技术来实现功能来实现的，这样就可以在不购买新设备的基础上对旧设备进行自动化改良，这不仅大大提高了工作的效率，使整个过程又快又稳又节约资金。2.2 自动加料机控制系统的技术要求 近年来，在玻璃制造行业中，玻璃全电熔技术中的人工加料方式逐渐被自动加料系统取代。自动加料系统具有操作简单、加料均匀、自动化程度高等优点，因此，一些有实力采用全电熔的玻璃产家已经开始使用
6、自动加料设备。为此，本人以此设计一套以PLC程序控制的自动加料设备的控制的程序。工艺要求如下：自动加料机的机械系统共设计了3台电动机，分别实现加料设备的横向运动翻转运动和纵向运动。横向运动用于实现向电熔炉内加料，翻转运动实现倒料，纵向运动实现工位的移动。此系统总共设置3个工位，其运行的全过程是：在初始点，系统首先检测原料仓内原料的多少，同时检测电熔炉内料液面的高低，当原料仓内原料足够而料液面低时，加料机开始启动，横向运动开始，同时加料机开始振料，电机横向运动至终点，翻转电机开始翻转一周，回到原位后，横向回退电机回退至原位，检测炉内料液面的高低，若高，则系统回归至原点，若低，纵向电机向前移动一个
7、工位，再次循环横向向炉内送料的运动，也就是说，纵向电机每向前移动一个工位，都要重复一次向炉中送料的运动，直至重复完最后一个工位的送料运动后，纵向电机直接回到起始位置，检测料仓内料够否，检测料液面的高低，然后在重复下一个加料周期。根据加料系统的工艺要求，绘制工艺流程图见图。具体的控制过程如下：1横向运动。横向给进电机Y0自原点左限X0出发，与此同时加料机开始给料斗加料，至右限X3处停止，此时加料机也停止给料斗加料，停顿3S，翻转电机Y2开始翻转，自上限X13翻转180至下限X14处，停顿3S后，按原方向在翻转180回归原位即上限X13处，翻转动作结束，横向电机自右限即X3点回退至左限X0点，此时
8、一个环节的横向运动结束。2纵向运动。纵向运动共设计了3个工位，纵向运动的过程是：横向运动结束后，给纵向进给电机一个信号，纵向运动开始至上限X0处向下一个工位运动，即X1处，当到达X1点后，纵向运动暂停，开始一个横向运动的循环，横向运动过程如上所述。当横向运动的一个循环结束后，纵向进给至第三个工位，即X2处，在重复横向运动此时，一个纵向循环就结束了。3炉内料液面检测系统。启动加料系统最基本的一个条件就是炉内料液面降低了。为了把炉内料液面的高低和加料系统联系起来，我们在炉内的上升道处加装一个液面检测仪器，把液面检测仪器输出的信号送到PLC中。当系统在每个工位时，液面检测仪把它检测到的信号送入PLC
9、主机中，PLC经过判断后，指令系统的运动状态。4自动称量系统。程序中设计自动称量环节。自动称量系统由料仓、振料机、测重传感器等组成，传感器输出信号给PLC主机，并通过程序编写实现自动称量功能。5料仓料位检测：当系统在起始点X0时候，程序都要检测料仓内料的多少，当仓内料位正常而炉内料液面偏低时，系统开始或继续运行，当仓内料位低于下限时，系统报警且在此点等待加料，当工作人员及时给料仓加满料后，系统开始运行，周而复始。6下料检测：料仓下口装有振料机，当横向给进电机Y0自原点X0出发，与此同时振料机开始振料，具体要下多少料，程序内有设定，程序通过称量和计算来决定振料机何时停止振料，下料检测环节就完成了
10、。具体情况见图1.1所示：图1.1 运动过程示意图第二章 系统硬件设计2.2 PLC的选择（1）对输入/输出点的选择盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄清除控制系统的I/O总点数，再按实际所需总点数的1520留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。（2）对存储容量的选择对用户存储容量作粗略的估算。（3）对I/O响应时间的选择PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在23个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑
11、这个问题。（4）对PLC结构形式的选择在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。本设计采用三菱FX2N-32MR-001的PLC。该PLC属于中型PLC，输入点：16，16继电器输出,功能强大，控制能力好，性价比高。2.3 自动加料机的选择 目前市场上玻璃电熔炉自动加料机的型号主要有三种：一是翻转进给型，二是XY型，三是YS型。从经济方面以及本人所设计的控制系统考虑，选用翻转进给型的自动加料机最为合适。图2.1 翻转进给自动加料机2.4 电动机的选择一、选择电动机种类 应在满足
12、生产机械对拖动性能的要求下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。电动机种类选择时应考虑的主要内容有：（1）电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配； （2）电动机的调速性能（调速范围、调速的平滑性、经济性）应该满足生产机械的要求。对调速性能的要求在很大程度上决定了电动机的种类、调速方法以及相应的控制方法； （3）电动机的启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求，电动机的启动性能主要是启动转矩的大小，同时还应注意电网容量对电动机启动电流的限制； （4）电源种类 在满足性能的前提下应优先采用交流电动机； （5）经济性 一是电动机及其相关设备（如：启动设备、调速设备
13、等）的经济性；二是电动机拖动系统运行的经济性，主要是要效率高，节省电能。 二、 电动机结构形式的选择 电动机的安装方式有卧式和立式两种。卧式安装时电动机的转轴处于水平位置，立式安装时转轴则为垂直地面的位置。两种安装方式的电动机使用的轴承不同，一般情况下采用卧式安装。电动机的工作环境是由生产机械的工作环境决定的。在很多情况下，电动机工作场所的空气中含有不同分量的灰尘和水分，有的还含有腐蚀性气体甚至含有易燃易爆气体；有的电动机则要在水中或其他液体中工作。灰尘会使电动机绕组黏结上污垢而妨碍散热；水分、瓦斯、腐蚀性气体等会使电动机的绝缘材料性能退化，甚至会完全丧失绝缘能力；易燃、易爆气体与电动机内产生
14、的电火花接触时将有发生燃烧、爆炸的危险。因此，为了保证电动机能够在其工作环境中长期安全运行，必须根据实际环境条件合理地选择电动机的防护方式。电动机的外壳防护方式有开启式、防护式、封闭式和防爆式几种。 （1）开启式 开启式电动机的定子两侧与端盖上都有很大的通风口，其散热条件好，价格便宜，但灰尘、水滴、铁屑等杂物容易从通风口进入电动机内部，因此只适用于清洁、干燥的工作环境。（2）防护式 防护式电动机在机座下面有通风口，散热较好，可防止水滴、铁屑等杂物从与垂直方向成小于45角的方向落入电动机内部，但不能防止潮气和灰尘的侵入，因此适用于比较干燥、少尘、无腐蚀性和爆炸性气体的工作环境。（3）封闭式 封闭
15、式电动机的机座和端盖上均无通风孔，是完全封闭的。这种电动机仅靠机座表面散热，散热条件不好。封闭式电动机又可分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通风式以及密封式等。对前四种，电动机外的潮气、灰尘等不易进入其内部，因此多用于灰尘多、潮湿、易受风雨、有腐蚀性气体、易引起火灾等各种较恶劣的工作环境。密封式电动机能防止外部的气体或液体进入其内部，因此适用于在液体中工作的生产机械，如潜水泵。（4）防爆式 防爆式电动机是在封闭式结构的基础上制成隔爆形式，机壳有足够的强度，适用于有易燃、易爆气体工作环境，如有瓦斯的煤矿井下、油库、煤气站等。三、 电动机额定电压的选择电动机的电压等级、相数、频率都要与供电电源一致。因此，电动机的额定电压应根据其运行场所的供电电网的电压等级来确定。我国的交流供电电源，低压通常为380V，高压通常为3kV，6kV或10kV。中等功率（约200kW）以下的交流电动机，额定电压一般为380V；大功率的交流电动机，额定电压一般为3kV或6kV；额定功率为1 000kW以上的电动机，额定电压可以是10kV。需要说明的是，笼式异步电动机在采用Y
