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1、河南科技大学本科毕业设计（论文）基于PLC的物料均化系统摘 要本课题根据生产工艺要求，结合当前自动控制技术的发展状况，提出了基于可编程序控制器(PLC)的物料均化系统的设计方案。本文首先根据工艺流程分析，制定了该系统的物料输送和计量方案如下：（1）固体物料采用电子皮带秤输送和计量。（2）液体物料计量采用电磁流量计。（3）固体物料的喂料量通过PLC模拟量模块反馈的4-20mA电流给变频器，改变调速电机的速度。（4）液体物料的喂料量通过PLC模拟量模块反馈的4-20mA电流给电磁调节阀，改变电磁调节阀的开度。其次，本文又分析了变频调速系统的工作原理和变频调速的优点。根据对该系统的整体分析，详细设计
2、了该物料均化系统的供电系统图、开关量输入与输出、模拟量输入与输出、I/O地址分配表、变频器接线端子图。随着自动化技术的发展，在自动控制系统领域形成了以PLC、机器人、计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）为三大支柱的现代工业自动化，其中用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流，世界上很多PLC的生产厂家在进行PLC的研究。本设计主要采用西门子（SIEMENS）公司的S7-200系列小型PLC为主要工具简单、明了地设计出物料均化系统的梯形图，完成了物料均化系统的控制过程。关键词：PLC，物料均化，变频器，梯形图 The Materials are based on PLC SystemA
3、BSTRACTOn the basis of the Production Technology requirements, this subject combined with the current automatic control technology development and proposed a design project based on materials homogenizing system of programmable logic controller (PLC). First , according to the analysis of process flo
4、w, it makes a plan for the material handling and metrology, such as: (1) solid material using e-belt transfering and metering. (2) liquid materials measurement using electromagnetic flowmeter. (3) the feed amount of the solid materials is though PLC analog module which feedback 4-20mA current to the
5、 frequency converter, and then change the speed of adjustable speed motor. (4) the feed amount of the liquid materials is though PLC analog module which feedback 4-20mA current to magnetic regulating valve, and then change the opening degree of the magnetic regulating valve. Secondly, this article a
6、lso analysised the working principle and advantange of the frequency control system. In the basis of the systems overall analysises, we perform particular design for the power supple of the materials homogenizing system，digital input and output, analog input and output ,I/O address allocation table
7、and the schematic diagram of the inverter connection terminal. As the development of the automation technology, it formed the modern industrial automation which the three pillars are PLC, robotics, computer aided design/computer aided manufacturing (CAD/CAM) in the field of automatic control systems
8、. One of the PLC design automation system has become the world trending, many PLC manufacturers are in the study of PLC. This design mainly use S7-200 series PLC from Siemens company which design the ladder diagram of the materials homogenizing system simply and straightforward, and complete the con
9、trol procedures of the overvall system. KEY WORDS: PLC, materials, frequency converter, ladder diagram 目 录前 言1第1章 概述21.1 可编程控制技术的发展状况21.2 基于PLC的物料均化系统简介31.3 PLC的应用范围31.4 交流调速系统的发展概况4第2章 变频调速原理62.1 变频器的基本结构62.2 变频调速的基本原理及特点62.3 变频调速的优点7第3章 系统控制方案的设计93.1 工艺流程分析93.2 物料的控制与计量103.2.1 物料输入量的控制103.2.2 物料A的
10、控制与计量方式113.2.3 物料B的控制与计量方式123.3 所用电气设备选型15第4章 系统硬件设计164.1 PLC的基本组成与各部分的作用164.1.1 CPU164.1.2 I/O单元174.1.3 通讯单元174.1.4 电源单元184.2 一次系统的设计184.2.1 PLC机型选择184.2.2 供电系统图的设计194.3 二次系统的设计194.3.1 电动机的二次接线194.3.2 PLC的各模块端子接线图214.3.3 I/O地址分配264.3.4 变频器接线端子图26第5章 系统软件设计295.1 PLC程序设计流程图295.2 PLC梯形图设计315.3 程序调试过程3
11、8结 论39参考文献40致 谢42外文资料翻译43II前 言PLC是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的，在可编程控制器问世之前，工业控制领域中以继电器控制技术占主导地位。PLC以其功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，成为工业控制领域中增长速度最快的工业控制设备。当前，PLC已经成为现代工业自动化的三大支柱之一，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。本设计主要用西门子（SIEMENS）公司的S7-200系列小型PLC为主要工具，结合其他行业自动控制技术的应用情况，提出了基于可编程序控制器(PLC)的物料均化系统的设计，是通过应用电气、PLC、检
12、测等多项专门技术开发的物料均化系统。本文首先分析和制定了该系统的物料控制和计量方式，根据该系统的工艺流程，设计电机的运行方式，并在设计中加入了电机过载信号，确保该系统能够稳定、高效运行。本文详细分析了物料均化系统供电系统原理图、开关量输入与输出、模拟量输入与输出、I/O地址分配表、变频器接线端子图。根据对物料均化系统整体要求的分析，并结合各个开关量与模拟量的需求，设计出物料均化系统的PLC梯形图。通过梯形图，简单、明了地介绍系统的程序及控制的过程。由于时间仓促，加之理论水平有限，论文中难免有疏漏和不足之处，恳请老师指正。第1章 概述1.1 可编程控制技术的发展状况可编程序逻辑控制器（Progr
13、ammable Logic Controller）通常称为可编程控制器，英文缩写为PLC或PC，是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术等技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，特别是它的高可靠性和较强的工业环境适应能力更是得到用户的好评。它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理技术的优点结合起来，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备。目前已广泛应用于冶金、能源、化工、交通、电力等行业。PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂
14、家不断涌现、品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有PLC厂商200多家，各种型号产品几千种。PLC产品按地域上分成三个流派，分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。美国：a-b（allen-bradly）、ge（general electric）；欧洲：德国的西门子（siemens）、法国的te（telemecanique）；日本：三菱电机（mitsubishi electric）、 欧姆龙（omron）。此外，国内市场上还有韩国、台湾地区等PLC产品。自上世纪七十年代以来，我国就开始了PLC的研究与应用，1974我国首先仿制了美国生产的第二代PLC。1977年我国又采用
15、了美国motorola公司的一位机mc14500集成芯片，研制成功了我国第一台具有实用价值的，不仅有了批量产品，而且开始应用于工业生产控制。在以后的几年里，我国积极引进国外的PLC生产线，建立一些合资企业，并开发自己的产品，如天津自动化仪表厂、辽宁无线电二厂等。上世纪八十年代以来，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%，近年来，PLC在中国等发展中国家的增长十分迅速,在自动化领域发挥越来越重要的作用。PLC的技术发展动向为：1. 产品规模向大、小两个方向发展 大： I/O点数达千点以上、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描 速度高速化。 小： 由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3. 不断加强通讯功能 4. 新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5.
