plc課程設(shè)計報告

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)PLC編程及應(yīng)用課程設(shè)計報告 題 目： 熱處理車間溫度PLC控制程序 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 姓 名： 2015年11月30日目錄摘 要I一、 熱處理車間烘房PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀1二、PLC的基本組成及工作原理1（一）PLC的基本組成1三、烘房的控制原理5四、控制要求5五、熱處理車間烘房的工藝流程6六、I/O口地址分配表及I/O口接線圖7（一）I/O口地址分配表7（二）I/O口接線圖8七、PLC控制梯形圖9八、PLC控制指令表10九、組態(tài)王設(shè)計15十、結(jié)論15參考文獻17摘 要多年來熱處理車間烘房的溫度控制采用指針式溫度控制儀表來實現(xiàn)烘房溫度的恒定，其參數(shù)設(shè)定由人工輸入，時間控制

2、則完全憑操作者的經(jīng)驗、情緒來掌握，其控制功能單一，沒有時間控制、絕緣自動監(jiān)測功能，也沒有干燥過程監(jiān)視功能，更沒有多要素記憶、打印存檔功能，工人的勞動強度較大，所以就經(jīng)常出現(xiàn)兩種異常結(jié)果：一是工件的絕緣性能和強度得不到可靠保證，需要反復(fù)干燥；另一種是為保證干燥質(zhì)量，往往要延長干燥時間。無論哪種結(jié)果，都得浪費大量的電能和延長工件的檢修周期，經(jīng)濟性很不好。本文主要在于尋求一種新的控制方法，使烘房溫度控制在要求范圍內(nèi)，從而滿足工藝要求，提高烘干過程的自動化程度。本設(shè)計主要介紹了烘房烘干的工藝過程及PLC 在該系統(tǒng)中的控制應(yīng)用。是以PLC作為控制器，采用梯形圖編程，完成工件運送、烘房升溫、風(fēng)機運轉(zhuǎn)、烘房

3、門控制等控制任務(wù)，實現(xiàn)熱處理車間的熱處理全過程自動化，提高熱處理工藝水平。從PLC控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，PLC控制技術(shù)在機械切削加工工藝等方面應(yīng)用相當普及，并達到了相當好的水平。將先進的PLC控制技術(shù)，應(yīng)用于熱處理工藝過程的生產(chǎn)過程控制，有重要的實用意義。本設(shè)計工作穩(wěn)定、可靠，設(shè)置、操作簡單, 生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度高。使烘房對產(chǎn)品加工的質(zhì)量得到提高，從而有效地提高了生產(chǎn)效率。II1、 熱處理車間烘房PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，熱處理車間烘房系統(tǒng)在國外的主要生產(chǎn)廠家有意大利的美佳尼（REGGIANI），奧地利的其馬（CZIMMER），荷蘭的斯托克（STOCK）瑞士的布塞（BUSER）等。他

4、們生產(chǎn)的熱處理車間烘房系統(tǒng)均體現(xiàn)了當今烘房系統(tǒng)的國際水平和發(fā)展方向。 在我國，熱處理車間烘房技術(shù)是二十世紀八十年代從國外引進的先進烘干技術(shù)，與國際先進水平相比，我國生產(chǎn)的熱處理車間烘房系統(tǒng)主傳動方式仍為機械式整體運動，輔助調(diào)節(jié)機構(gòu)為機械手動方式，而沒有將計算機控制與管理這一先進的方式引入生產(chǎn)領(lǐng)域，造成我國烘房系統(tǒng)在質(zhì)量，性能，價格諸多方而的竟爭處于劣勢。隨著中國加入WTO，產(chǎn)品的竟爭越來越激烈，為了增強我國紡織產(chǎn)品的市場竟爭力，提高熱處理車間烘房系統(tǒng)的自動化水平已刻不容緩。研制新一代高精度，靈活高效的處理車間烘房系統(tǒng)，不僅可替代進口產(chǎn)品，節(jié)約外匯，而且可以提高我國烘干專業(yè)設(shè)備各方面的技術(shù)水平，

5、使之達到或者接近國際水平，為國產(chǎn)熱處理車間烘房烘干系統(tǒng)參與國際竟爭奠定堅實的基礎(chǔ)。二、PLC的基本組成及工作原理 （一）PLC的基本組成 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括中央處理器（CPU）、輸入/輸出（I/O）接口、存儲器、電源等， 如右圖。1中央處理單元（CPU）CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，

6、診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。2存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器包括用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了P

7、LC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。第一部分為系統(tǒng)管理程序。第二部分為用戶指令解釋程序。第三部分為標準程序與系統(tǒng)調(diào)用。用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放（記憶）用戶程序中所使用器件ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。用戶存儲器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標之一。3輸入/輸出模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入

8、模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（420mA，020mA）、電壓型（010V，05V，-1010V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及

9、數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。4電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。5接口模塊接口模塊用于將擴展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。6通信接口依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使P

10、LC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用。7編程器編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機器語言助記符（語句表）后，才能輸入。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機編程，也可以脫機編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話。8其他部分有些PL

11、C還可配有EPROM寫入器、存儲器等其他外部設(shè)備。（二）PLC的基本原理 PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。 PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 可編程控制器實現(xiàn)控制的過程一般是：輸入刷新再運行用戶程序再輸出刷新再輸入刷新再運行

12、用戶程序再輸出刷新永不停止地循環(huán)反復(fù)地進行著。有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時間上，略有滯后。當然，這個滯后不宜太大，否則，所實現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去控制的意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點幾，或零點零幾微秒。而且這個速度還在

13、不斷提高中。實際的 PLC工作過程要復(fù)雜些。除了 I/O刷新及運行用戶程序，還要做些公共處理工作。 公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。 監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免“死循環(huán)”，避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用“看門狗”（Watching dog）。只要循環(huán)超時，它可報警，或作相應(yīng)處理。外設(shè)服務(wù)是讓PLC可接受編程器對它的操作，或通過接口向輸出設(shè)備如打印機輸出數(shù)據(jù)。通訊處理是實現(xiàn)PLC與PLC，或PLC與計算機，或PLC與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強PLC控制能力的需要。三、烘房的控制原理 烘房由電阻加熱器加熱，電阻加熱器總功率為300kW，分成四組，

14、分布在烘房壁上，以便進行溫度調(diào)節(jié)。這四組電阻加熱器的功率分別為100kW、100kW、50kW、50kW。 開啟烘房時，為縮短空烘房升溫時間，提高烘房升溫速率，讓四組電阻加熱器全部投入加熱。當烘房高溫區(qū)的溫度超過200時，切除兩組50 kW電阻加熱器；當烘房溫度超過250時，切除兩組100 kW 電阻加熱器，同時接通兩組50 kW 電阻加熱器；當烘房溫度達到300時，使兩組50 kW 電阻絲投入PID自動運行方式，控制電阻絲的輸出功率，以確保烘房高溫區(qū)保持300恒溫。用溫度傳感器測量烘房的溫度。工件的熱處理過程應(yīng)在恒溫條件下進行。 循環(huán)風(fēng)機用來給烘房提供循環(huán)風(fēng)，以保證烘房內(nèi)部的溫度均勻。開啟烘

15、房時，應(yīng)先接通循環(huán)風(fēng)機，后接通電阻加熱器；反之，關(guān)斷烘房時，應(yīng)先切斷電阻加熱器，然后停止循環(huán)風(fēng)機運轉(zhuǎn)。 此外，烘房有兩個電動烘房門，它們各由一臺電動機驅(qū)動，電動門電動機正轉(zhuǎn)，烘房門打開；電動門電動機反轉(zhuǎn)，烘房門關(guān)閉。電動門有手動和自動兩種控制方式。兩個電動門既可以同時開閉，也可以單獨開閉。電動門的上、下均裝有行程開關(guān)，以檢測電動門的開關(guān)是否到位。1#電動門開到位時，安裝在該門上方的行程開關(guān)SQ1被壓，1#電動門關(guān)閉到位時，安裝在該門下方的行程開關(guān)SQ2被壓；2#電動門開到位時，安裝在該門上方的行程開關(guān)SQ3被壓，2#電動門關(guān)閉到位時，安裝在該門下方的行程開關(guān)SQ4被壓。 物料傳送系統(tǒng)采用氣壓傳

16、動控制，其推進汽缸由電磁閥YV控制。自動工作時，只有當電動門開到位才允許推進工件；且只有當工件推進到位才能關(guān)閉電動機。工件推進到位，行程開關(guān)SQ5、SQ6被壓下。 為節(jié)約電能，提高烘房熱效率，應(yīng)保證工件加熱時烘門關(guān)到位。烘門關(guān)閉到位應(yīng)有信號指示。四、控制要求 1、熱處理車間概況：熱處理車間烘房分高溫區(qū)和低溫區(qū)。烘房由電阻絲加熱，電阻絲分為四組，即100KW、100KW、50KW、50KW，以便進行功率的調(diào)節(jié)，總功率為300KW。 2、工件運送：工件連續(xù)不斷地由物料傳送系統(tǒng)送入烘房，即當?shù)谝粋€工件由低溫區(qū)被送至高溫區(qū)的同時，第二個工件被送入低溫區(qū)。工件由物料傳送系統(tǒng)從烘房門自動送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱

17、15min，再由物料傳送系統(tǒng)自動送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱15min，然后由物料傳送系統(tǒng)自動送出烘房。工件送出烘房后由軸流風(fēng)機風(fēng)吹冷卻15min，然后電笛發(fā)出警報聲，通知工作人員風(fēng)冷完畢。 3、升溫過程：在初始狀態(tài)啟動烘房時，為了縮短空烘房的升溫時間，提高升溫速度，要求四組電阻絲全部接入電路進行加熱。當烘房高溫區(qū)的溫度超過200攝氏度，切除兩組50KW的電阻絲；當烘房溫度超過250攝氏度時，切除兩組100KW的電阻絲，同時接入兩組50KW的電阻絲；當烘房溫度達到300攝氏度時，使兩組50KW的電阻絲投入PID自動運行方式，控制電阻絲的輸出功率，以確保烘房高溫區(qū)的溫度保持在300攝氏度的恒溫，確保工件在

18、恒溫下進行熱處理。 4、其他控制：風(fēng)機將冷空氣從風(fēng)道送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱后，再送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱。開啟烘房時，應(yīng)先接通風(fēng)機，后接通電阻絲；反之，關(guān)閉烘房時，先切斷電阻絲，后停止風(fēng)機運轉(zhuǎn)。 烘房進出各設(shè)有一個電動門，各有一臺電動機帶動，兩個電動門均可獨立控制。當電動機正轉(zhuǎn)時，烘房電動門打開；當電動機反轉(zhuǎn)時，電動門關(guān)閉。電動門的控制分為自動和手動兩種控制方式。電動門的開、關(guān)到位由行程開關(guān)控制。烘房門關(guān)閉到位時指示燈亮，表示烘房門關(guān)閉到位。物料傳送系統(tǒng)采用氣壓控制，其推進氣缸由電磁閥控制。自動工作時，只有當電動門開到位時才允許推進工件；且只有當工件推進到位時才能關(guān)閉電動門。工件推進到位時，行程開關(guān)被壓

19、下。五、熱處理車間烘房的工藝流程烘房進行工作前，先啟動風(fēng)機進行通風(fēng)，然后才能開啟烘房，接通電阻絲，由物料傳送系統(tǒng)開始運送工件進入烘房，開電動門1，推進工件至低溫區(qū)，隨即關(guān)閉電動門1，15分鐘后開啟電動門1，推進工件至高溫區(qū)，同時推進第二件工件至低溫區(qū)，工件在高溫區(qū)加熱15分鐘后開啟電動門2，推進工件出烘房，隨即關(guān)閉電動門2，將工件推進至風(fēng)箱冷卻，然后電笛發(fā)出警報，通知工作人員風(fēng)冷完畢。六、I/O口地址分配表及I/O口接線圖（一）I/O口地址分配表輸 入 信 號 輸 出 信 號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號風(fēng)機啟動按鈕SB1X050KW組電阻絲KM1、KM2Y0風(fēng)機停止按鈕SB2X1100

20、KW組電阻絲KM3、KM4Y1電動門手動控制方式SA1X2電笛KM5Y2電動門自動控制方式SA2X3電動門1開門接觸器KM6Y3烘房手動控制方式SA3X4電動門1關(guān)門接觸器KM7Y4烘房自動控制方式SA4X5電動門2開門接觸器KM8Y5電動門1開門按鈕SB3X6電動門2關(guān)門接觸器KM9Y6電動門1關(guān)門按鈕SB4X7電磁閥YVY7電動門2開門按鈕SB5X10軸流風(fēng)機接觸器KM10Y10電動門2關(guān)門按鈕SB6X11電動門1關(guān)閉到位指示燈HL1Y1150KW組電阻絲接通按鈕SB7X12電動門2關(guān)閉到位指示燈HL2Y1250KW組電阻絲停止按鈕SB8X13風(fēng)機接觸器KM11Y13100KW組電阻絲接通

21、按鈕SB9X14100KW組電阻絲停止按鈕SB10X15軸流風(fēng)機啟動按鈕SB11X16軸流風(fēng)機停止按鈕SB12X17電動門1開門到位行程開關(guān)SQ1X20電動門1關(guān)門到位行程開關(guān)SQ2X21電動門2開門到位行程開關(guān)SQ3X22電動門2關(guān)門到位行程開關(guān)SQ4X23低溫區(qū)工件到位行程開關(guān)SQ5X24高溫區(qū)工件到位行程開關(guān)SQ6X25高溫區(qū)200溫控開關(guān)ST1X26高溫區(qū)250溫控開關(guān)ST1X27總啟動按鈕SB13X30總停止按鈕SB14X31PID自動調(diào)諧控制開關(guān)SA5X32（二）I/O口接線圖七、PLC控制梯形圖八、PLC控制指令表0 LD X0301 OR M02 OUT X0373 OUT M

22、04 LD XO31 5 OR M5 6 OUT M5 7 LD X0008 OR Y013 9 ANI X001 10 OUT Y013 11 LD X016 12 OR Y01013 ANI X01714 OUT Y010 15 LD T0 16 OR YO217 MPS18 ANI TI19 OUT Y002 20 MPP21 OUT T124 LD X00625 OR Y00326 OR M127 ANI XO2028 OUT Y00329 LD X00730 OR Y00431 OR Y02432 OR X02533 ANI X02134 OUT Y00435 LD X01036 O

23、R Y00537 OR M138 ANI X02239 OUT Y00540 LD X01141 OR Y00642 OR X02443 OR X02544 ANI X02345 OUT Y00646 LD X02747 PLS M249 LD M250 OR Y00751 ANI X02452 ANI X02553 OR M4 54 OUT Y00755 LD M356 OR M457 MPS 58 ANI T259 OUT M460 MPP61 OUT T2 K1064 LD X02465 OR X02566 ANI Y00767 OUT T0 70 LD T071 OR M172 ANI T173 OUT T074 LD X02175 OUT Y01176 LD X02377 OUT Y01278 LD X02179 AND X022 80 PLS M382 LD X03283 MOV K3000 D50088 MOV K2850 D50293 MOV K1000 D51098 MOV K48 D511103 MOV K70 D512108 MOV K0 D51