畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于PLC的電阻爐控制設(shè)計(jì)07866

1、論文題目：基于plc的電阻爐控制摘 要本文介紹了一種電阻爐的控制方案,從軟、硬件兩方面闡述了系統(tǒng)的組成和功能,主要對(duì)溫度控制系統(tǒng)做了介紹。本系統(tǒng)以fp0系列plc為控制核心,利用plc的強(qiáng)大功能,首先能順利地進(jìn)行金屬材料的熱處理工藝,同時(shí)電氣裝置也能夠按照設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定運(yùn)行。本系統(tǒng)還使用觸摸屏代替普通按鈕，加強(qiáng)了人機(jī)互動(dòng)，既能隨意修改程序段中的數(shù)值，又能實(shí)現(xiàn)熱處理工藝過程的自動(dòng)跟蹤和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)熱處理工藝優(yōu)化。本系統(tǒng)外部電路簡(jiǎn)單，控制精度較高，運(yùn)算速度快，具有微型化和低功耗的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：plc;觸摸屏;電阻爐;溫度控制a resistance furnace control based on p

2、lcabstractthis paper presents the applications of a control scheme in the resistance furnace. it mainly explains the composition and function of temperature control system in software and hardware aspects. taking fp0 series plc as control core, this system can carry out heating process for metallic

3、materials while ensure electrical installations operate stably accordance with the design requirements using the powerful function of plc. the system also uses touch screen instead of the ordinary push button, enhance the interaction between human and computer. it can modify the numerical value in t

4、he program segment freely, and realize the optimization of heating process by automatic tracking and monitoring during heating treatment process. the system has the following advantages as simple external circuit, high control accuracy, high computing speed, low power consumption and miniaturization

5、. keywords: plc, touch screen, resistance furnace, temperature control目 錄1 緒論12 總體設(shè)計(jì)方案22.1 plc和單片機(jī)的比較22.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及說明22.3 設(shè)計(jì)要求23 電阻爐的選擇及改造33.1 電阻爐的選擇33.2 電阻爐的改造33.2.1 電阻爐爐蓋部分的改造33.2.2 電阻爐內(nèi)升降臺(tái)的改造43.2.3 溫度傳感器類型及選擇43.2.4 a/d模塊的選擇54 plc選擇及接線圖64.1 plc類型及選擇64.2 i/o口的分配74.3 plc外部電路圖85 各部位工作原理及其梯形圖程序85.1 爐蓋工作原

6、理及梯形圖85.1.1 爐蓋液壓回路的設(shè)計(jì)85.1.2 二位四通換向閥接線圖95.1.3 爐蓋打開關(guān)閉的梯形圖95.2 升降臺(tái)工作原理及梯形圖95.2.1 升降臺(tái)電機(jī)的選擇95.2.2 電機(jī)接線圖105.2.3 升降臺(tái)上升下降的梯形圖105.3 蜂鳴器鳴叫工作原理及梯形圖115.4 led燈閃爍工作原理及梯形圖115.5 風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)工作原理及梯形圖125.6 全速加熱時(shí)的溫度控制原理及梯形圖125.7 定時(shí)保溫時(shí)的溫度控制原理及梯形圖125.8 溫度超過上限時(shí)報(bào)警的原理及梯形圖136 觸摸屏的設(shè)置136.1 主頁面136.2 開關(guān)爐蓋頁面146.3 加熱控制頁面146.4 溫度控制頁面156.5

7、 plc和觸摸屏的接線圖157 系統(tǒng)總程序168 結(jié)束語17致謝18參考文獻(xiàn)191 緒論電阻爐是將電流通入金屬或非金屬電熱元件，使電能轉(zhuǎn)化成熱量，依靠輻射和對(duì)流將熱量傳遞給被加熱元件，從而使工件加熱到規(guī)定溫度。電阻爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作溫度范圍廣，爐熱分布較均勻且容易控制。便于控制氣氛，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化操作。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門有著廣泛的應(yīng)用，小功率的電阻式高溫爐是礦物及金屬分析、食品、藥物和商品檢驗(yàn)等各種實(shí)驗(yàn)室必不可少的設(shè)備。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，均須對(duì)爐溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制?？删幊踢壿嬁刂破?plc)被研制成大約在1968年。plc是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機(jī)器的運(yùn)行或

8、工藝的工序。plc 通過輸入/輸出（i/o）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。由于plc綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了plc的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)?？删幊炭刂破鱬lc本身具有可靠性高、功能強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)過程控制等優(yōu)點(diǎn),使得plc在各種工業(yè)過程控制中得到廣泛應(yīng)用和迅猛發(fā)展。采用可編程控制器進(jìn)行

9、爐溫控制,可大大提高控制精度和自動(dòng)化水平,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。長期以來，plc始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)了plc的發(fā)展，使的plc的功能日益增強(qiáng)。如plc可進(jìn)行模擬量控制、位置控制和pid控制等，易于實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)更使plc 如虎添翼。plc控制有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):可靠性高,成本低,編程簡(jiǎn)單，使用方便，控制程序可變，采用自然語言:梯形圖,功能

10、完善、擴(kuò)充方便、組合靈活、實(shí)用性強(qiáng),方便的與上位機(jī)進(jìn)行通訊。觸摸屏是顯示器和觸摸開關(guān)一體型的可編程終端，簡(jiǎn)稱pt，是新一代高科技人機(jī)界面產(chǎn)品。專為plc應(yīng)用而設(shè)計(jì)的觸摸屏集主機(jī)、輸入輸出設(shè)備于一體，適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用(防護(hù)等級(jí)達(dá)ip65 )。用它作為人機(jī)界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單以及與plc連接簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。電阻加熱爐廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),其溫度控制通常采用模擬或數(shù)字調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行調(diào)節(jié),這種方法存在著某些固有的缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種電阻爐控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)以松下fp0型plc為核心，使用觸摸屏代替普通按鈕。本系統(tǒng)外部電路簡(jiǎn)單，控制精度高，運(yùn)算速度快，具有微型化和低功耗的優(yōu)點(diǎn)。2 總體

11、設(shè)計(jì)方案2.1 plc和單片機(jī)的比較單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不容易上手，抗干擾能力差；而plc功能強(qiáng)大、可靠性好，編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，即使是不熟悉電腦的工程師也可以用它開發(fā)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。抗干擾能力強(qiáng)，適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制場(chǎng)合。有豐富的擴(kuò)展模塊和聯(lián)網(wǎng)能力，可以做成大型復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)。經(jīng)過綜合考慮，本系統(tǒng)決定選擇plc做控制核心。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及說明本系統(tǒng)能夠?qū)﹄娮锠t爐溫實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與溫度數(shù)值的顯示，出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)熱處理工藝過程的自動(dòng)跟蹤和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)熱處理工藝優(yōu)化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。1圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)pc為上位機(jī)，plc為下位機(jī)。由pc把程序傳輸?shù)絧lc，plc控制繼電器，再

12、由繼電器分別控制風(fēng)扇電機(jī)，升降臺(tái)電機(jī)，led，蜂鳴器和電磁閥。由溫度傳感器檢測(cè)加熱單元的溫度并傳給plc，再由plc控制加熱單元，是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。2.3 設(shè)計(jì)要求a.plc能夠監(jiān)控爐膛的溫度；2b.按下觸摸屏上的“開蓋”按鈕，爐蓋自動(dòng)打開，爐膛內(nèi)升降臺(tái)自動(dòng)升起；c.按下觸摸屏上的“關(guān)蓋”按鈕，爐膛內(nèi)的升降臺(tái)自動(dòng)下降，當(dāng)下降到最底端時(shí)爐蓋自動(dòng)關(guān)閉；d.按下觸摸屏上的“回火”按鈕后，led燈閃爍10秒，同時(shí)開始全速加熱，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)停止加熱，進(jìn)入定時(shí)保溫階段，定時(shí)半小時(shí)；2e.每1分鐘檢測(cè)一次爐膛內(nèi)溫度，并在觸摸屏上顯示檢測(cè)結(jié)果；f.定時(shí)保溫時(shí)間結(jié)束后，蜂鳴器鳴叫10秒告知熱處理結(jié)束；g.加

13、熱時(shí)超過溫度上限會(huì)報(bào)警，報(bào)警現(xiàn)象為led閃爍同時(shí)蜂鳴器鳴叫?；谝陨系囊?，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須要有以下結(jié)構(gòu)模塊：溫度傳感器單元，plc模擬量轉(zhuǎn)換單元，觸摸屏，led燈，蜂鳴器，電機(jī)。3 電阻爐的選擇及改造3.1 電阻爐的選擇電阻爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作溫度范圍廣，爐溫分布較均勻，且便于控制氣氛，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。電阻爐是將電流通入金屬或非金屬電熱元件，使電能轉(zhuǎn)化成熱量，依靠輻射與對(duì)流將熱量；傳給被加熱的元件，從而使工件加熱到規(guī)定溫度。熱處理電阻爐一般分為箱式電阻爐和井式電阻爐。箱式電阻爐又分為高溫箱式電阻爐，中溫箱式電阻爐，低溫箱式電阻爐。井式電阻爐也分為高溫井式電阻爐，中溫井式電阻爐，

14、低溫井式電阻爐。本文選擇rj2-25-6低溫井式電阻爐做研究對(duì)象。低溫井式電阻爐的外殼是由鋼板型鋼焊接而成，爐襯是由輕質(zhì)耐火磚石切成，電熱元件呈螺旋狀分布在爐膛內(nèi)壁上。爐蓋上裝有風(fēng)扇，主要是使?fàn)t內(nèi)氣體產(chǎn)生對(duì)流，促使加熱均勻。3rj2-25-6井式電阻爐基本參數(shù)見表1。表1 小型rj2-25-6低溫井式電阻爐基本參數(shù)型號(hào)額定功率kw額定溫度相數(shù)加熱元件接法爐膛尺寸*h (mm)外形尺寸l*b*h (mm)最大裝載kgrj2-25-6256501串聯(lián)400*5001600*1030*19001503.2 電阻爐的改造3.2.1 電阻爐爐蓋部分的改造在爐蓋完全打開的位置安裝一個(gè)行程開關(guān)s2，在爐蓋完

15、全閉合的位置安裝一個(gè)行程開關(guān)s1。具體見圖2。s1給plc一個(gè)信號(hào)，代表爐蓋完全關(guān)閉；s2給plc一個(gè)信號(hào)，代表爐蓋完全打開。圖2 電阻爐爐蓋改裝圖3.2.2 電阻爐內(nèi)升降臺(tái)的改造在電阻爐內(nèi)升降臺(tái)上加一個(gè)齒條。在爐外安裝一個(gè)電機(jī)，電機(jī)出來聯(lián)軸器再接減速器，再接齒輪，齒輪和升降臺(tái)上的齒條嚙合，帶動(dòng)升降臺(tái)上升下降，以方便入料和出料。在升降臺(tái)的上極限位置安裝一個(gè)行程開關(guān)s3，在升降臺(tái)的下極限位置安裝一個(gè)行程開關(guān)s4。具體見圖3。s3給plc一個(gè)信號(hào)，代表升降臺(tái)完全升起；s4給plc一個(gè)信號(hào)，代表升降臺(tái)完全落下。圖3 電阻爐內(nèi)部改裝圖3.2.3 溫度傳感器類型及選擇溫度監(jiān)控系統(tǒng)是將溫度通過溫度傳感器傳

16、送到a/d模塊，a/d模塊將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再傳送到plc。經(jīng)過plc內(nèi)部運(yùn)算，將采集的溫度與設(shè)定值做比較，同時(shí)做出相應(yīng)的動(dòng)作（控制加熱器加熱或控制加熱器停止加熱）。然后再由溫度傳感器采集溫度。是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。溫度傳感器分熱電偶溫度傳感器和熱電阻溫度傳感兩種。在選擇溫度傳感器時(shí)根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇類型，本設(shè)計(jì)由于需要選用pt100溫度傳感器，鉑熱電阻pt100是國際溫標(biāo)its-90標(biāo)準(zhǔn)中的工業(yè)溫度測(cè)量元件之一，所以利用pt100溫度傳感器具有一定的典型性，有利于工作系統(tǒng)的穩(wěn)定。鉑熱電阻溫度傳感器是一種精度高，穩(wěn)定性好，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等。 鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時(shí)自身電阻值也隨

17、之改變的特性測(cè)量溫度，顯示儀表將會(huì)指示出鉑電阻的電阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。鉑電阻溫度傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：a絕緣電阻：常溫絕緣電阻的試驗(yàn)電壓可取直流10100v，任意值。b熱響應(yīng)時(shí)間：在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電阻的電阻變化到相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時(shí)間，稱為熱響應(yīng)時(shí)間， 用0.5表示。c精度：0.1%或0.1的最大值。d溫度系數(shù)：0.015%/。e分辨率：1/4096。f測(cè)量范圍：-200850。3.2.4 a/d模塊的選擇a/d與d/a插件是plc中最先出現(xiàn)的模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的控制插件,幾乎所有的plc

18、產(chǎn)品都配有這類插件。溫度、壓力、流量、速度傳感器的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過合適的轉(zhuǎn)換電路后,都可送入a/d插件,a/d插件將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于04000之間的數(shù)值供plc控制系統(tǒng)使用。與fp0配接的a/d混合模塊的型號(hào)為a21，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要通過模擬量所采集的值，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。與fp0配接的a/d模塊有兩個(gè)模擬輸入通道，其所占用的i/o口分別為：ch0 wx2（x20x2f）ch1 wx3（x30x3f）其技術(shù)指標(biāo)見表2表2： a21模塊模擬輸入信號(hào)范圍模擬量輸入范圍電壓05v電流020ma由于a21的輸出數(shù)據(jù)是十進(jìn)制的，也就是說dt0中的數(shù)據(jù)是十進(jìn)制的，那么必須將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進(jìn)制才可以比較

19、，即數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題。可通過以下計(jì)算思路，得出溫度與相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制值的關(guān)系。溫度傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：溫度傳感器的輸出信號(hào)為020ma的電流值，對(duì)應(yīng)于0度800度的溫度，溫度與電流是線性的，則有：y1 = 40 x1其中 y1代表溫度值，x1代表電流值。a21模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：a21模塊的輸出信號(hào)為k0k4000，對(duì)應(yīng)于020ma的輸入電流，溫度與電流是線性的，則有：k2 = 200 x2其中k2代表十進(jìn)制，x2代表電流值。溫度與十進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：當(dāng)x1 = x2是可以得出溫度與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換關(guān)系。y1 / 40 = k2 / 200 其中y1代表溫度值，k2代表相應(yīng)的十進(jìn)制。當(dāng)溫度值為500時(shí)，對(duì)應(yīng)的

20、十進(jìn)制是k2500。根據(jù)以上分析，我們可計(jì)算出任意模擬量輸出的物理量與計(jì)算機(jī)所能處理的十進(jìn)制之間甚至二進(jìn)制的關(guān)系，從而為計(jì)算機(jī)與物理量數(shù)據(jù)的交互提供了一個(gè)通道。在本文的應(yīng)用中，通過plc模擬單元對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳遞，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)模擬值與需求值不斷比較，直到達(dá)到需求值時(shí)所應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。因此在程序中用k2500與dt1中的數(shù)據(jù)比較：用cmp指令或者基本比較指令實(shí)現(xiàn)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志。本系統(tǒng)dt0，dt2，dt4中分別存儲(chǔ)的是實(shí)時(shí)溫度，設(shè)定的溫度，設(shè)定的溫度上限；dt1，dt3，dt5中分別存儲(chǔ)的是實(shí)時(shí)溫度所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制，設(shè)定的溫度所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制，設(shè)定的溫度上限所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制。本系統(tǒng)分為全速加熱和定時(shí)保

21、溫兩個(gè)階段。第一個(gè)階段加熱器需要持續(xù)加熱，一旦加熱溫度超過設(shè)定值就進(jìn)入第二階段。第二階段時(shí)加熱器不需要持續(xù)加熱，當(dāng)當(dāng)前溫度高于設(shè)定值時(shí)加熱器停止加熱，當(dāng)當(dāng)前溫度低與設(shè)定值時(shí)，加熱器開始加熱。5之所以分兩段程序是因?yàn)榈诙A段加熱器需要反復(fù)改變工作狀態(tài)。若共用一段程序，則當(dāng)進(jìn)入第二階段時(shí)，溫度一低就加熱，溫度一高就停止加熱。加熱器工作狀態(tài)改變太頻繁，大大縮短了工作壽命。所以，第二段程序每一分鐘采集一次溫度再進(jìn)行比較，降低了加熱器工作狀態(tài)改變的頻率，延長了加熱器的壽命。4 plc選擇及接線圖4.1 plc類型及選擇目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的plc其品種、規(guī)格及功能都各不相同。由于本設(shè)計(jì)的需要我選擇了日本松

22、下電工公司的fp系列plc，即fp0。fp0是超小型plc，之所以選擇松下公司生產(chǎn)的plc，是因?yàn)閒p系列是plc市場(chǎng)上被稱為“一匹黑馬”的后起之秀，雖然進(jìn)入中國市場(chǎng)較晚，但由于其設(shè)計(jì)上的獨(dú)到之處和優(yōu)良的控制功能，一經(jīng)推出，就備受用戶歡迎。其產(chǎn)品有以下幾方面特點(diǎn)：a.豐富的指令系統(tǒng)：在fp系列plc中，即使是小型機(jī)也具有進(jìn)200條指令；b.快速的cpu處理速度：fp系列機(jī)各種機(jī)型的速度均優(yōu)于同類產(chǎn)品；c.大程序容量：fp系列機(jī)的用戶程序容量較同類機(jī)型大，其小型機(jī)一般都可達(dá)到三千步左右，最高可達(dá)五千步；d.功能強(qiáng)大的編程工具：fp系列無論采用的是手持編程器還是編程工具軟件，其編程及監(jiān)控功能都很強(qiáng)

23、；e.強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能：fp系列機(jī)的各種機(jī)型都提供了通信功能，而且一致的應(yīng)用層通信協(xié)議為構(gòu)成多級(jí)plc網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)plc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供了方便。fp0是松下電工超小型plc，是近幾年開發(fā)的新產(chǎn)品，其體積小，但功能十分強(qiáng)大，具有5000步的大容量?jī)?nèi)存，運(yùn)行速度快，每個(gè)基本指令執(zhí)行速度為0.9s。fp0可實(shí)現(xiàn)輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元無需任何電纜即可直接連接到主控單元上。同其他類型plc相比，它增加了許多大型機(jī)的功能和指令。本系統(tǒng)選用松下fp0型的plc。44.2 i/o口的分配表3 輸入口的分配觸摸屏上的“急?！卑粹ox0爐蓋關(guān)閉極限位置處的行程開關(guān)s1x1爐蓋打開極限位置處的行程開關(guān)s2x2升降臺(tái)上升極

24、限位置處的行程開關(guān)s3x3升降臺(tái)下降極限位置處的行程開關(guān)s4x4觸摸屏上的“開爐門”按鈕（入料）x5觸摸屏上的“關(guān)爐門”按鈕（出料）x6觸摸屏上的“回火”按鈕x7表4 輸出口的分配和電磁閥左位相連接的繼電器k1y0和電磁閥右位相連接的繼電器k2y1升降臺(tái)電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器（上升）k3y2升降臺(tái)電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器（下降）k4y3和蜂鳴器連接的繼電器k5y4和led燈連接的繼電器k6y5和電扇連接的繼電器k7y6和加熱單元連接的繼電器k8y74.3 plc外部電路圖圖 4 plc外部電路圖5 各部位工作原理及其梯形圖程序5.1 爐蓋工作原理及梯形圖5.1.1 爐蓋液壓回路的設(shè)計(jì)當(dāng)電磁閥左位接入液壓回路中，

25、液壓油進(jìn)入液壓缸左腔，爐蓋打開；當(dāng)電磁閥右位接入液壓回路中，液壓油進(jìn)入液壓缸右腔，爐該蓋關(guān)閉。具體見圖5。圖中的換向閥采用24ejf-m二位四通換向閥,國家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)重型機(jī)械局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn):jb/zq4584-86。本標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱壓力為40mpa的干油或稀油集中潤滑系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換供油方向或切斷供油的二位四通換向閥。換向閥適用介質(zhì)為針入度不低于220（25，150g）1/10mm的潤滑脂和粘度等級(jí)大于n68的潤滑油。圖5 爐蓋的液壓回路設(shè)計(jì)5.1.2 二位四通換向閥接線圖見圖6。圖中k1,k2為繼電器的控制觸點(diǎn)，1y1,1y2為電磁閥的線圈。圖6 電磁閥接線圖5.1.3 爐蓋打開關(guān)閉的

26、梯形圖爐蓋打開的工作原理：按下觸摸屏上開蓋按鈕后，plc收到觸摸屏給出的信號(hào)，再由plc發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使電磁閥左位接入液壓回路，爐蓋開始打開，當(dāng)爐蓋完全打開時(shí)會(huì)按下行程開關(guān)s2。爐蓋關(guān)閉的工作原理當(dāng)升降臺(tái)下降到極限位置時(shí)會(huì)按下行程開關(guān)s4，行程開關(guān)s4給plc一個(gè)信號(hào)，plc再發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使電磁閥右位接入液壓回路中，爐蓋開始關(guān)閉，當(dāng)爐蓋完全關(guān)閉時(shí)會(huì)按下行程開關(guān)s1。其梯形圖程序見7。圖7 爐蓋部分梯形圖5.2 升降臺(tái)工作原理及梯形圖5.2.1 升降臺(tái)電機(jī)的選擇功率的計(jì)算：爐高大約2米，5秒左右升降臺(tái)完全升起v = s / t = 0.4 m / s p (max) = f (max) v =

27、 150 0.4 = 60 w按照所計(jì)算的功率選擇fz2-11型電機(jī)。其技術(shù)指標(biāo)見表4。表5 fz2-11型電機(jī)技術(shù)指標(biāo)機(jī)座號(hào)功率kw電壓v電流a轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) / 分鐘fz2-110.42202.6815005.2.2 電機(jī)接線圖見圖8。圖中k7為繼電器控制觸點(diǎn)，方塊為風(fēng)扇電機(jī)線圈。圖8 升降臺(tái)電機(jī)接線圖5.2.3 升降臺(tái)上升下降的梯形圖當(dāng)爐蓋完全打開按下行程開關(guān)s2后，行程開關(guān)s2給plc一個(gè)信號(hào)，plc再發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使升降臺(tái)電機(jī)正轉(zhuǎn)，升降臺(tái)升起。當(dāng)升降臺(tái)升到最頂端時(shí)按下行程開關(guān)s3后，行程開關(guān)s3給plc發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后plc再發(fā)出一個(gè)信號(hào)使升降臺(tái)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，升降臺(tái)停止上升。當(dāng)按下觸摸屏上

28、的關(guān)蓋按鈕時(shí)，觸摸屏給plc一個(gè)信號(hào)，plc再給升降臺(tái)電機(jī)一個(gè)信號(hào)，使升降臺(tái)電機(jī)反轉(zhuǎn)，升降臺(tái)開始下降。當(dāng)升降臺(tái)下降到最底端時(shí)按下行程開關(guān)s4，行程開關(guān)給plc一個(gè)信號(hào)，plc給升降臺(tái)電機(jī)一個(gè)信號(hào)，使升降臺(tái)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，升降臺(tái)就停止下降了。其梯形圖程序見9。圖9 升降臺(tái)梯形圖5.3 蜂鳴器鳴叫工作原理及梯形圖選用型號(hào)為smd5020a的貼片式電磁蜂鳴器，規(guī)格為552mm，目前是其貼片系列中體積最小的產(chǎn)品，額定電壓為3v，電流消耗不到100ma，諧振頻率為4000hz，10cm的輸出聲壓在75db以上，凈重僅為0.3g。當(dāng)定時(shí)保溫的定時(shí)器t1定時(shí)結(jié)束后，plc給出一個(gè)信號(hào)使蜂鳴器開始鳴叫，同時(shí)另一

29、個(gè)定時(shí)器t2開始計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)結(jié)束后plc發(fā)出一個(gè)信號(hào)時(shí)蜂鳴器停止鳴叫。其梯形圖程序見10。圖 105.4 led燈閃爍工作原理及梯形圖選用a6m-p3型高亮度led ，其內(nèi)置限流電阻和保護(hù)二極管。機(jī)身小，省空間。照明色為黃色。內(nèi)置保護(hù)二極管可保護(hù)100v 逆向電壓（僅限5v dc）。其外部接線圖見圖11。圖中k6為繼電器控制觸點(diǎn)。圖11 led外部接線圖當(dāng)按下觸摸屏上的回火按鈕后，觸摸屏給plc發(fā)出一個(gè)信號(hào)，plc給led燈發(fā)出一個(gè)信號(hào)使led燈開始閃爍，同時(shí)定時(shí)器t3計(jì)時(shí)開始，當(dāng)計(jì)時(shí)結(jié)束后，plc給led燈一個(gè)信號(hào)，led燈停止閃爍。其梯形圖程序見12。圖12 led梯形圖 5.5 風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)

30、工作原理及梯形圖當(dāng)觸摸屏上的回火按鈕被按下后，觸摸屏給plc發(fā)出一個(gè)信號(hào)，plc給風(fēng)扇電機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，風(fēng)扇電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定時(shí)保溫結(jié)束時(shí)，plc給風(fēng)扇電機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，風(fēng)扇電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。其梯形圖程序見13。圖13 風(fēng)扇電機(jī)梯形圖5.6 全速加熱時(shí)的溫度控制原理及梯形圖當(dāng)按下回火按鈕時(shí)，plc給出一個(gè)信號(hào)，加熱機(jī)構(gòu)開始加熱。同時(shí)溫度傳感器不斷的檢測(cè)爐膛內(nèi)的溫度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的溫度低于所設(shè)定的值時(shí)，一直全速加熱。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的溫度高于所設(shè)定的值時(shí)，停止全速加熱，進(jìn)入定時(shí)保溫階段。比較時(shí)使用fp0型plc的基本比較指令實(shí)現(xiàn)。其梯形圖見圖14。 圖14 全速加熱時(shí)的梯形圖5.7 定時(shí)保溫時(shí)的溫度

31、控制原理及梯形圖當(dāng)全速加熱一結(jié)束，plc內(nèi)部一個(gè)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)溫度傳感器不斷的檢測(cè)爐膛內(nèi)的溫度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的溫度低于所設(shè)定的值時(shí)，繼續(xù)加熱。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的溫度高于所設(shè)定的值時(shí)，停止加熱。直到定時(shí)器定時(shí)結(jié)束，所有工作都停止。比較時(shí)使用fp0型plc的cmp指令實(shí)現(xiàn)。其梯形圖見圖15。圖15 定時(shí)保溫時(shí)的梯形圖5.8 溫度超過上限時(shí)報(bào)警的原理及梯形圖溫度超過上限時(shí)已經(jīng)有可能損壞電阻爐，有必要報(bào)警。這里報(bào)警是這樣實(shí)現(xiàn)的。觸摸屏把上限值傳送給plc，plc把上限值化成十進(jìn)制后把他存儲(chǔ)在dt5，那dt1和dt5不斷比較。當(dāng)dt1dt5時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。梯形圖程序見圖16。圖16 報(bào)警梯形圖6

32、觸摸屏的設(shè)置本系統(tǒng)選用臺(tái)達(dá)公司的as38bstd型號(hào)的人機(jī)系列觸摸屏。觸摸屏的界面分四個(gè)，分別是主頁面，加熱控制頁面，開關(guān)爐蓋頁面，溫度監(jiān)控頁面。6.1 主頁面圖17為主頁面，按下爐蓋控制按鈕后進(jìn)入爐蓋開關(guān)的控制界面，按下加熱控制按鈕后進(jìn)入進(jìn)入加熱控制的界面，按下當(dāng)前溫度按鈕后進(jìn)入進(jìn)入溫度監(jiān)控界面，按下急停按鈕后系統(tǒng)所有工作停止。圖 17： 主頁面6.2 開關(guān)爐蓋頁面圖18為開關(guān)爐蓋的頁面，按下開爐門按鈕后，電磁閥左位接入液壓回路，電磁爐爐蓋打開，爐內(nèi)升降臺(tái)升起，按下關(guān)爐門按鈕后，電磁閥右位接入液壓回路，爐內(nèi)升降臺(tái)下降，爐門關(guān)閉。按下返回按鈕后返回主頁面。圖 18： 開關(guān)爐蓋6.3 加熱控制頁

33、面圖19為加熱控制頁面，按下輸入設(shè)定溫度按鈕后會(huì)彈出對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入工件所要加熱到的溫度，當(dāng)輸入的值超過電阻爐的最大加熱溫度時(shí)會(huì)有相關(guān)提示，輸入的數(shù)值放在dt2。按下輸入溫度上限按鈕后會(huì)彈出對(duì)話框。在對(duì)話框輸入工件加熱的溫度上限，當(dāng)輸入的值超過電阻爐的最大加熱溫度時(shí)會(huì)有相關(guān)提示，輸入的數(shù)值放在dt4。按下回火按鈕后電阻爐開始加熱。圖 19： 加熱控制6.4 溫度控制頁面圖20為溫度控制頁面，在此頁面中儀表顯示的是當(dāng)前的溫度，下面的數(shù)值顯示的是記錄的溫度，共有5個(gè)數(shù)值，每5分鐘記錄一次。圖 20： 溫度監(jiān)控6.5 plc和觸摸屏的接線圖12圖21 plc和觸摸屏接線圖7 系統(tǒng)總程序圖22

34、系統(tǒng)總程序8 結(jié)束語隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器（plc）憑借其自身所具有的抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)量小等一系列特點(diǎn)，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域占有越來越重要的地位。近年來，世界上各生產(chǎn)廠家相繼推出多種新型plc，其主要特點(diǎn)是：功能強(qiáng)大，具有網(wǎng)絡(luò)功能，不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)順序和定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并能組成分布控制系統(tǒng)等。然而plc在對(duì)模擬量處理中雖然廠家推出了各種模擬采集模塊，但造價(jià)高、路數(shù)少、擴(kuò)展麻煩，在模擬量多的控制場(chǎng)合中應(yīng)用受到限制。本文利用plc完善的功能與溫度傳感器，觸摸屏，led，a/d轉(zhuǎn)換等相結(jié)合，有效而可靠地實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的自動(dòng)控制。實(shí)踐表明plc抗干擾能力好，壽命長，可靠性高，非常適合工業(yè)控制系統(tǒng)及類似的生產(chǎn)線。把觸摸屏應(yīng)用到以plc為控制系統(tǒng)中，不僅可以省略傳統(tǒng)的按鈕，按鍵和指示燈，還能減少大量配線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)既充分利用plc的特點(diǎn)，又對(duì)plc的控制功能進(jìn)行擴(kuò)充，使其顯示直觀，運(yùn)行可靠。致謝本論文設(shè)計(jì)在王老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著王老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)論文寫作期間，王老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向王老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)