課程設計自動上料課程設計

1、目 錄摘要2前言3第1章 設計的具體過程41.1 設計任務41.2 設計意義51.3 設計方案的選擇51.4 設計流程圖6第2章 加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的方案實施72.1分析生產(chǎn)過程并確定I/O點數(shù)72.2合理分配I/O端口并制表7第3章 繪制電路圖與梯形圖83.1 繪制主電路圖83.2 繪制輔助電路接線圖93.3 畫出梯形圖10結(jié)論13心得體會14參考文獻15基于PLC的加熱爐自動上料控制系統(tǒng)摘要可編程邏輯控制器是集微處理器，存儲器，輸入輸出接口與中斷系統(tǒng)于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應用于機械制造，冶金，化工，能源，交通等各個行業(yè)。PLC具有較強的邏輯運算能力，可以實現(xiàn)各種開關(guān)量從簡單到復雜的邏

2、輯控制，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的模擬量，如溫度，壓力，流量，液位等，可編程邏輯控制器可實現(xiàn)對模擬量的控制。本次設計針對加熱爐自動上料控制系統(tǒng)，考慮到生產(chǎn)實際工程，以工業(yè)生產(chǎn)中常見的加熱爐為主體，分析并設計它的自動上料控制系統(tǒng)?？刂七\料小車在生產(chǎn)軌道上的動作，生產(chǎn)軌道上設有行程開關(guān)，可以讓小車自動發(fā)出信號，控制爐門的開閉，同時小車前進后退與卸料過程都可以自動實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：S7-200PLC，加熱爐，自動上料前言可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）通常稱為可編程控制器，英文縮寫為PLC，是以微處理器為基礎，綜合計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信

3、技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便等優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的惡劣工業(yè)環(huán)境適應能力更是得到用戶的好評。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代計算機信息處理技術(shù)的優(yōu)點結(jié)合起來，成為工業(yè)自動化領域中最重要，應用最多的控制設備。目前已廣泛應用于冶金、能源、化工、交通、電力等行業(yè)，并已躍居現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC，機器人和CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破髟诠I(yè)控制領域中應用十分廣泛，用繼電器控制的系統(tǒng)中，要完成一個任務，需要有導線接入設備（按鈕、控制開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）與用若干中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的具有一定

4、邏輯功能的控制電路相連接，然后通過輸出設備（接觸器、電磁閥等執(zhí)行系統(tǒng)）去控制被控對象的動作或運行。這種控制系統(tǒng)稱作接線控制系統(tǒng)，所實現(xiàn)的邏輯稱為布線邏輯，即輸入對輸出的控制作用是通過“接線程序”來實現(xiàn)的。這種控制系統(tǒng)的設備體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高、通用性和靈活性差，已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中生產(chǎn)工藝復雜多變的控制要求。傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制模式，它是由接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的控制系統(tǒng)。尤其是它在輔助電路方面的設計較為復雜，接線繁多。另外它的使用具有單一性，即一臺控制裝置是針對某一固定程序的設備而設計，當程序變更是，就需要重新配線。PLC以微處理器為核心的新興

5、工業(yè)控制器。它把計算機的功能完備、靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器接觸器控制系統(tǒng)的操作方便、價格低、簡單易懂等優(yōu)點結(jié)合起來，成為一種適應工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并獨具一格地采用以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使編程方法和程序輸入更加簡捷，即使不熟悉計算機的人員也能很快掌握其使用技術(shù)。對于工業(yè)生產(chǎn)尤其是車床或生產(chǎn)流水線的控制采用PLC控制，很容易實現(xiàn)，另外它的成本低，通用性和耐用性都很強.加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的設計第1章 設計的具體過程1.1 設計任務首先，將整個生產(chǎn)過程先大致勾勒出來，加熱爐自動上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)線示意圖如圖1-1所示。圖1-1加熱爐自動上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)線示

6、意圖其次，明確設計任務如下：加熱爐自動上料控制電路具體完成加熱爐門自動打開與閉合，燃料的自動填裝，爐門的開到位和關(guān)到位分別有兩個相應的行程開關(guān)控制，送料機到達和退出到預定位置也分別有另外兩個行程開關(guān)控制，其過程為：送料機的電機功率為5.5kw。具體要求如下：1、了解電動機具體的工作原理。2、完成上述動作的自動切換。3、利用熱繼電器實現(xiàn)電機的過載保護。4、畫出控制連接圖，分析其工作原理；5、撰寫設計報告、調(diào)試報告、設計心得。1.2 設計意義可編程控制器在工業(yè)控制領域中應用十分廣泛，用繼電器控制的系統(tǒng)中，要完成一個任務，需要有導線接入設備（按鈕、控制開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）與用若干中間繼電器、時

7、間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的具有一定邏輯功能的控制電路相連接，然后通過輸出設備（接觸器、電磁閥等執(zhí)行系統(tǒng)）去控制被控對象的動作或運行。這種控制系統(tǒng)稱作接線控制系統(tǒng)，所實現(xiàn)的邏輯稱為布線邏輯，即輸入對輸出的控制作用是通過“接線程序”來實現(xiàn)的。這種控制系統(tǒng)的設備體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高、通用性和靈活性差，已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中生產(chǎn)工藝復雜多變的控制要求。傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制模式，它是由接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的控制系統(tǒng)。尤其是它在輔助電路方面的設計較為復雜，接線繁多。另外它的使用具有單一性，即一臺控制裝置是針對某一固定程序的設備而設計，當程序變更是，就需要重

8、新配線。鑒于此，我考慮到所學的知識可編程邏輯控制器，它用軟件手段來實現(xiàn)各種控制功能，以微處理器為核心的新興工業(yè)控制器。它把計算機的功能完備、靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器接觸器控制系統(tǒng)的操作方便、價格低、簡單易懂等優(yōu)點結(jié)合起來，成為一種適應工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并獨具一格地采用以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使編程方法和程序輸入更加簡捷，即使不熟悉計算機的人員也能很快掌握其使用技術(shù)。對于工業(yè)生產(chǎn)尤其是車床或生產(chǎn)流水線的控制采用PLC控制，很容易實現(xiàn)，另外它的成本低，通用性和耐用性都很強，本次設計的加熱爐自動上料控制系統(tǒng)在工業(yè)領域中應用比較廣泛，對該系統(tǒng)的設計有重要的意義

9、，并且使該系統(tǒng)朝著模塊化、智能化的方向發(fā)展成為可能，所以該系統(tǒng)的開發(fā)與應用前景很大。1.3 設計方案的選擇方案一：用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器模式設計，考慮到生產(chǎn)實際，工作量會很大，在線路設計方面要充分考慮，布線較為復雜，出錯時不易查出。方案二：利用所學知識PLC，很容易實現(xiàn)上述功能，另外該功能容易完善，給生產(chǎn)化帶來很大方便。所以，選擇第二種方案。1.4 設計流程圖加熱爐自動上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程流程圖如圖1-2所示。圖1-2加熱爐自動上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程流程圖第2章 加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的方案實施2.1分析生產(chǎn)過程并確定I/O點數(shù)確定輸入點數(shù)為12個，輸出點數(shù)為7個。I/O點數(shù)的和為17。輸入輸出

10、設備與PLC輸入輸出端子分配如表2-1所示。輸入端輸出端輸入設備輸入端子輸出設備輸出端子M1前進按鈕SB1（總開關(guān)）I0.0M1正轉(zhuǎn)接觸器KM0Q0.0 M1急停按鈕SB3I0.7M2正轉(zhuǎn)接觸器KM1Q0.1行程開關(guān)SQ1I0.1M3（卸料）接觸器KM2Q0.2小車到位開關(guān)SQ2I0.2M1反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.3爐門全開時限位開關(guān)SQ3I0.3M2反轉(zhuǎn)接觸器KM4Q0.4爐門全閉時限位開關(guān)SQ4I0.4進料指示燈（綠燈）HL1Q0.5小車回到原點限位開關(guān)SQ5I0.5加熱指示燈（紅燈）HL2Q0.6加熱完后停止供熱按鈕SB2I0.6M1熱繼電器FR1觸點I1.0M2熱繼電器FR2觸點I1.1

11、M3熱繼電器FR3觸點I1.2表2-1輸入輸出設備與PLC輸入輸出端子分配表2.2合理分配I/O端口并制表本次設計的輸入輸出設備與PLC接線圖如圖2-1所示。圖2-1輸入輸出設備與PLC接線圖第3章 繪制電路圖與梯形圖 3.1 繪制主電路圖本次設計的加熱爐自動上料控制系統(tǒng)主電路圖如圖3-1所示。圖3-1加熱爐自動上料控制系統(tǒng)主電路電氣接線圖3.2 繪制輔助電路接線圖設計出對應的輔助電路接線圖如圖3-2所示。圖3-2加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的輔助電路接線圖3.3 畫出梯形圖本次針對加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，設計出它工作過程的梯形圖，如圖3-3所示。圖3-3加熱爐自動上料控制系統(tǒng)梯形圖然后將

12、對應的加熱爐自動上料控制系統(tǒng)PLC程序編制如下：程序語句 注釋LD I0.0 O Q0.0AN I0.2AN I0.7= Q0.0 電機M1正向啟動，運料小車前進LD I0.1O Q0.1AN I0.3AN C20= Q0.1 碰到SQ1，爐口打開LD I0.3O Q0.5AN I0.4AN C20= Q0.5碰到SQ3后，爐口全開，指示燈為綠燈，表示進料LD I0.2O Q0.2AN T38= Q0.2運料小車碰到SQ2后，停下并開始卸料LD I0.2TON T38, 200延時20秒，卸料完畢LD T38O Q0.3AN I0.5AN I0.7= Q0.3小車退回，到原點SQ5后停止LD

13、I0.1LD I0.4CTU C20, 2小車返回第二次碰到SQ1，加計數(shù)器設值為2，I0.4為復位端LD C20O Q0.4AN I0.4= Q0.4爐口關(guān)閉，綠燈熄滅，紅燈亮，表示加熱狀態(tài)LD I0.4O Q0.6AN I0.6= Q0.6加熱完后，手動熄滅紅燈結(jié) 論本次設計是關(guān)于PLC方面的工業(yè)應用，針對加熱爐自動上料控制系統(tǒng)，考慮到生產(chǎn)實際的過程，以工業(yè)生產(chǎn)中常見的加熱爐為主體，分析并設計它的自動上料控制系統(tǒng)。設計前查閱了相關(guān)的資料，常見的加熱爐的運載量是2T5T，所以電機選型也要與之對應，驅(qū)動運料小車的電機常采用三相異步交流電機，銘牌如下：功率3.5KW，額定電壓220V，額定電流1

14、05A，額定轉(zhuǎn)速960rmin，最大電流210A ，最高轉(zhuǎn)速2400rmin。對于卸料電機的驅(qū)動，可以通過機械部分設計，讓電機去驅(qū)動即可，選用電機時功率要適當大一些，有一定的余量，保證一定的過載倍數(shù)，對于生產(chǎn)實際十分重要。因此可選擇這樣銘牌的電機：額定功率6.5KW，額定電壓250V，額定電流31.5A，額定轉(zhuǎn)速1190rmin，最大電流63A，最高轉(zhuǎn)速2500rmin。通過合理的設計去控制運料小車在生產(chǎn)軌道上的動作，生產(chǎn)軌道上設有行程開關(guān)，可以讓小車自動發(fā)出信號，控制爐門的開閉，同時小車前進后退與卸料過程都可以自動實現(xiàn)。這次設計完成了主電路，輔助電路的設計。另外設計出了控制系統(tǒng)對應的梯形圖，

15、通過PLC編程程序，用STEP-7軟件和S7-200聯(lián)機調(diào)試，用手動開關(guān)去模擬生產(chǎn)過程中運料小車碰到行程開關(guān)發(fā)出的信號，對輸出線圈的控制十分準確，成功地仿真了整個生產(chǎn)工程，運行良好，達到了設計的目標。通過組態(tài)王軟件和S7-200聯(lián)機調(diào)試，用手動開關(guān)的形式去模擬現(xiàn)場中加熱爐加熱到位時發(fā)出的信號，提高了該系統(tǒng)的自動化水平，能夠簡易地模擬加熱爐自動上料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場，也取得了很好的效果。該系統(tǒng)可以針對生產(chǎn)實際設計出典型的模塊，在工業(yè)應用中直接調(diào)用，用傳感器檢測爐溫，加熱完畢后及時發(fā)出信號，讓紅燈點亮，對爐溫的控制可以加入PID模塊，提高控制精度，通過檢測與自動化裝置使系統(tǒng)朝著智能化方向發(fā)展。心得

16、體會在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次設計中我深深的體會到自己在一些科目上還有所欠缺，對一些理論知識的認知度還不是很明朗，也是通過這次的設計將我以前學的東西再一次鞏固了一遍，在這次設計中我利用了網(wǎng)絡上的知識，也在圖書館查閱了大量的相關(guān)書籍，給自己也是好好的上了一課。在這次課程設計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終