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1、宿迁学院毕业设计论文 内容摘要热处理车间PLC控制系统设计，是以PLC作为控制器，采用梯形图编程，完成工件运送、烘房升温、风机运转、烘房门控制等控制任务，实现热处理车间的热处理全过程自动化，提高热处理工艺水平。从PLC控制技术的应用情况来看，PLC控制技术在机械切削加工工艺等方面应用相当普及，并达到了相当好的水平。将先进的PLC控制技术，应用于热处理工艺过程的生产过程控制，有重要的实用意义。关键词：热处理车间 温度控制 PLC 目 录前言3第1章 热处理车间概况和热处理车间烘房的工艺流程41.1 热处理车间概况41.2 热处理车间烘房的工艺流程4第2章 热处理车间的控制要求5第3章 PLC控制
2、器63.1 PLC的产生与发展63.2 PLC的基本结构73.3 PLC的基本工作原理83.4 PLC的控制系统93.5 PLC的主要特点103.6 PLC与其他控制装置的比较11第4章 热处理车间PLC控制系统硬件设计124.1 PLC选型124.2 I/O口地址分配表154.3 I/O口接线图16第5章 热处理车间PLC控制系统软件设计175.1 PLC控制梯形图175.2 PLC控制指令表20结论22致谢23参考文献24前 言 金属热处理是机械加工过程中的一道重要制造工艺，不同的热处理工艺可以改善金属零部件的内部组织结构和外部机械性能（如硬度等），对于机械产品的质量至关重要。热处理有严格
3、的温度条件以及气氛条件，严格的升温、恒温、降温过程是热处理工艺成败的关键。另外，热处理车间的环境条件相对比较差，劳动力强度也比较大，因此，如何实现热处理设备（烘房）的温度控制和热处理过程的传动控制，是提高热处理工艺质量和改善热处理劳动条件的重要措施。特别是将先进PLC控制技术，应用于热处理工艺过程的生产过程控制，有重要的实用意义。 第1章 热处理车间概况和热处理车间烘房的工艺流程1.1 热处理车间概况热处理车间烘房分高温区和低温区。烘房由电阻丝加热，电阻丝分成四组，即100KW、100KW、50KW、50KW，以便进行功率的调节，总功率为300KW。1.2 热处理车间烘房的工艺流程热处理车间烘
4、房的工艺流程如下：关闭电动门2开电动门2工件吹冷关闭电动门1推进工件至低温区开启烘房接通电阻丝启动风机开电动门115min推进工件出烘房推进工件至高温区电笛 15min恒温烘房进行工作前，先启动风机进行通风，然后才能开启烘房，接通电阻丝，由物料传送系统开始运送工件进入烘房，开电动门1，推进工件至低温区，随即关闭电动门1，15分钟后开启电动门1，推进工件至高温区，同时推进第二件工件至低温区，工件在高温区加热15分钟后开启电动门2，推进工件出烘房，随即关闭电动门2，将工件推进至风箱冷却，然后电笛发出警报，通知工作人员风冷完毕。 第2章 热处理车间控制要求控制要求：1.工件运送：工件连续不断地由物料
5、传送系统送入烘房，即当第一个工件由低温区被送至高温区的同时，第二个工件被送入低温区。工件由物料传送系统从烘房门自动送入烘房低温区预热15min，再由物料传送系统自动送入高温区继续加热15min，然后由物料传送系统自动送出烘房。工件送出烘房后由轴流风机风吹冷却15min，然后电笛发出警报声，通知工作人员风冷完毕。2.升温过程：在初始状态启动烘房时，为了缩短空烘房的升温时间，提高升温速度，要求四组电阻丝全部接入电路进行加热。当烘房高温区的温度超过200摄氏度，切除两组50KW的电阻丝；当烘房温度超过250摄氏度时，切除两组100KW的电阻丝，同时接入两组50KW的电阻丝；当烘房温度达到300摄氏度
6、时，使两组50KW的电阻丝投入PID自动运行方式，控制电阻丝的输出功率，以确保烘房高温区的温度保持在300摄氏度的恒温，确保工件在恒温下进行热处理。3其他控制：风机将冷空气从风道送入烘房低温区预热后，再送入高温区继续加热。开启烘房时，应先接通风机，后接通电阻丝；反之，关闭烘房时，先切断电阻丝，后停止风机运转。烘房进出各设有一个电动门，各有一台电动机带动，两个电动门均可独立控制。当电动机正转时，烘房电动门打开；当电动机反转时，电动门关闭。电动门的控制分为自动和手动两种控制方式。电动门的开、关到位由行程开关控制。烘房门关闭到位时指示灯亮，表示烘房门关闭到位。物料传送系统采用气压控制，其推进气缸由电
7、磁阀控制。自动工作时，只有当电动门开到位时才允许推进工件；且只有当工件推进到位时才能关闭电动门。工件推进到位时，行程开关被压下。第3章 PLC控制器3.1 PLC的产生与发展 在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。众所周知，继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触器控制，实用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。为了解决这一问题，早在19
8、68年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出要用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。为此，特定以下10项公开招标的技术要求，即：（1） 编程简单方便，可在现场修改程序；（2） 硬件维护方便，采用插件式结构；（3） 可靠性高于继电器接触器控制装置；（4） 体积小于继电器控制装置；（5） 可将
9、数据直接送入计算机；（6） 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB；（7） 输入可以是交流115V；（8） 输出为交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；（9） 通用性强，扩展方便；（10） 成本上可与继电器接触器控制系统竞争。 美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。 在20世纪70年代初期、中期，可编程序控制器虽然引入了计算机的优点，但实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时、计数等控制功能。所以当时人们将可
10、编程序控制器称为PLC。随着微处理器技术的发展，20世纪70年代末至80年代初，可编程序的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能，使得可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。因此，美国电器制造协会(NEMA)将可编程序控制器命名为PC，但人们习惯上仍称之为PLC，以便与个人计算机PC相区别。80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大。PLC的发展初期，不同的开发制造商对PLC有不同的定义。为使这
11、一新型的工业控制装置的生产和发展规范化，国际电工委员会(IEC)于1985年1月制定了PLC的标准，并给它作了如下定义：“可编程序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储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，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的外部设备，都应按易于工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。”3.2 PLC的基本结构目前，可编程序控制器的产品很多，不同厂家生产的PLC以及同一厂家生产的不同型号的PLC，其结构各不相同，但就其基本组成和基
12、本工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。实际上可编程序控制器就是一种新型的工业控制计算机。PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、RAM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体的PLC，这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式结构的PLC，各部件独立封装，称为模块，各模块通过机架和电缆连接在一起。主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，可构成不同的PLC控制系统。常用的外部设备有编程器、打印机、EPROM写入器等。PLC
13、可以配置通信模块与上位机及其他的PLC进行通信，构成PLC的分布式控制系统。3.3 PLC的基本工作原理我们已经知道PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。PLC运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行(RUN)切换到停止(STOP)工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式成为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执
