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1、乌海职业技术学院机电工程系毕业设计（论文）乌海职业技术学院（07级矿山机电）毕 业 设 计设 计 题 目: 输煤机组电气控制系统所 在 班 级: 07矿山机电学 生 姓 名: 指 导 教 师: 机 电 工 程 系2010年05月15日目录摘要1第一章 前言41.1 PLC控制系统的基本原则4第二章 可编程序控制器(PLC) 5 2.1 PLC概述5 2.1.1 PLC的发展历程5 2.1.2 PLC的发展趋势6 2.1.3 PLC的应用7 2.2 PLC的硬件结构82.3 PLC的工作原理92.4 本章小结10第三章 系统设计及电器元件的选择11 3.1输煤机组工艺流程113.2输煤机组控制要
2、求11 3.3输煤机组控制信号说明12 3.3.1PLC引脚分配123.3.2 PLC选型133.4 PLC控制程序(梯形图) 143.5 电器元件的选择233.1.5接触器的选用233.6 控制系统硬件设计243.6.1 PLC控制系统的输入电路设计243.6.2 PLC控制系统的输出电路设计243.6.3 PLC 控制系统的软件设计25第四章 系统检测于调试26 4.1检测与调试26 4.2本章小结26第五章 总结27 致谢28参考文献29摘 要输煤机组是一种为锅炉供煤的设备，他的稳定可靠工作直接关系到整个锅炉的正常运行，必然对他的可靠控制显得尤为重要，设计方法也开始多种多样，从而使输煤机
3、组显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了输煤机组控制系统的自动化。关键词： PLC；元件选择；控制；调试；第一章 前言可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通信
4、技术的一门新兴技术,是实现工业生产、科学研究以及其它各个领域自动化的重要手段之一,应用十分广泛,是现代工业控制的三大支柱之一.1.1 PLC控制系统的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产品质量.在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:1 最大限度的满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能,最大限度的满足被控对象的控制要求,设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则.这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集先进的国内国外资料.同时要注意与现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方
5、案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题.2 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则.这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠.例如:应该保证PLC程序不仅在正常情况下(如突然断电再上电、按钮按错等),也能正常工作 .3 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高控制质量和数量,带来巨大的经济效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加.因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断的降低工程的成本.这就要求设计者不仅应该
6、使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标.4 适应发展的需要由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断的提高.设计时要适当考虑到今后控制系统的发展和完善的需要.这就要求在选择PLC、输入输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺改进.第二章 可编程序控制器(PLC)2.1 PLC概述可编程序控制器（Programmable Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，
7、为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应
8、该是广大技术人员努力的方向。2.1.1 PLC的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面
9、向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20
10、世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心
11、的现有PLC结构形成，取得了市场的认可，得以迅速发展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品等。19902000年，PLC的高性能与小型化阶
12、段。在这一阶段，随着微电子技术的进步，PLC的功能日益增强，PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外，PLC的体积大幅度缩小，出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列产品等。2000年至今：PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断进步。一方面，PLC在继续提高CPU运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使PLC的应用范围开
13、始涉及工业自动化的全部领域。与此同时，PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品（包括最新的FX3u系列产品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列产品等。2.1.2 PLC的发展趋势从当前产品技术性能来看，PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同，PLC体积被大幅度缩小。性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下： (1) 我国可编程序控制
