粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程電氣控制及可編程控制器專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)電氣1302學(xué)號(hào)131504214姓名指導(dǎo)老師李新兵、蔣步軍完成日期2016年12月目錄1任務(wù)書11.1設(shè)計(jì)課題11.2原始資料及控制要求11.3設(shè)計(jì)目的及要求11.4課題要求21.5日程安排22器件選擇32.1PLC選擇32.2開關(guān)的選擇42.3熔斷器的選擇62.4接觸器的選擇62.5熱繼電器的選擇72.6電源選擇93課題解析與方案選擇93.1系統(tǒng)歸納及方案選擇93.2PLC輸入輸出口分配113.3I/0接口圖123.4主電路圖133.5梯形圖143.6助記符144調(diào)試運(yùn)行144.1硬件電

2、路連接.144.2調(diào)試步驟154.3調(diào)試結(jié)果165心得領(lǐng)悟176參照文件19附錄20附錄一：梯形圖20附錄二：助記符24任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)課題粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2原始資料及控制要求粉料包裝線控制系統(tǒng)同時(shí)控制二套洗衣粉喂料包裝流水線。原料經(jīng)過磺化和噴粉等工序辦理后，作為成品進(jìn)入總料倉(cāng)，爾后由皮帶輸送到5個(gè)集粉倉(cāng)(V1V5)，進(jìn)行喂料。每個(gè)集粉倉(cāng)經(jīng)過二個(gè)口，分別將洗衣粉送到電子秤粉機(jī)，經(jīng)過秤量的洗衣粉落入包裝袋，最后進(jìn)入成品庫(kù)房。喂料程序要求達(dá)到：1、隨時(shí)將洗衣粉加滿每個(gè)料倉(cāng)；2、若是料位計(jì)發(fā)出超高信號(hào)或秤粉機(jī)有故障時(shí)，將自動(dòng)跳過該料倉(cāng)，直到恢復(fù)正常；3、皮帶上的積余料流入貯料倉(cāng)；4、當(dāng)?shù)?

3、個(gè)集粉倉(cāng)喂料時(shí)，第1個(gè)集粉倉(cāng)提前將卸料器放下，同時(shí)喂料，以便減少皮帶上的積料；5、每個(gè)集粉倉(cāng)的粉末地址由2個(gè)料位計(jì)檢測(cè)，料位的高限信號(hào)直接送到PLC輸入接口；6、當(dāng)電子秤發(fā)生故障或其他原因需要某個(gè)工位停機(jī)時(shí)，可經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警按鈕，將信號(hào)送到PLC輸入端，PLC馬上停止對(duì)該集粉倉(cāng)喂料，并在模擬屏上發(fā)出聲光報(bào)警。模擬屏能真實(shí)地反響運(yùn)行現(xiàn)狀、報(bào)警地址及喂料時(shí)間等。本系統(tǒng)設(shè)置預(yù)清、啟動(dòng)、單次、調(diào)機(jī)、暫停以及自動(dòng)手動(dòng)等控制功能鍵。設(shè)有四個(gè)報(bào)警操作功能鍵及二套報(bào)警程序，分別為“集粉倉(cāng)報(bào)警程序”、“秤粉機(jī)報(bào)警程序”。圖1.1流程圖1.3設(shè)計(jì)目的及要求1、熟悉電氣控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序。2、

4、掌握電氣設(shè)計(jì)制圖的基本規(guī)范，熟練掌握PLC程序設(shè)計(jì)的方法和步驟。3、學(xué)會(huì)收集、解析、運(yùn)用電氣設(shè)計(jì)有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。編寫版word4、培養(yǎng)獨(dú)立工作和工程設(shè)計(jì)能力以及綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)質(zhì)工程技術(shù)問題的能力。1.4課題要求1、設(shè)計(jì)原則：國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范及主管部門規(guī)定等。2、設(shè)計(jì)范圍：控制系統(tǒng)主電路及控制電路設(shè)計(jì)，電器設(shè)備選型。3、設(shè)計(jì)成就：課程設(shè)計(jì)報(bào)告（設(shè)計(jì)說明書及計(jì)算書等），主電路圖、控制電路圖、流程圖、I/O端子接線圖、梯形圖及程序。（所有成就均應(yīng)為打印稿）1.5日程安排本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間共一周，進(jìn)度安排以下：1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，熟悉有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，熟悉課題設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容。（1天）2、解析控

5、制要求、主電路及控制電路方案設(shè)計(jì)。（1天）3、繪制控制流程圖、I/O端子接線圖。（1天）4、梯形圖設(shè)計(jì)、編制程序及程序說明。（1天）5、整理計(jì)算書及圖紙、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（1天）編寫版word器件選擇2.1PLC選擇本次課設(shè)采用OMRONSYSMACCPM1A系列PLC,CPM1A是日本歐姆龍公司(OMRON)產(chǎn)品中的一種小型整體式PLC，CPM1A的特點(diǎn):編寫版word(1)CPM1A可連接可編程終端，采用通訊適配器以相應(yīng)的上位Link或高速NTLink與PT之間進(jìn)行高速通訊。CPM1A有10點(diǎn)至40點(diǎn)多種CPU單元。CPU單元與擴(kuò)展I/O并用，可完成10點(diǎn)到100點(diǎn)的輸入輸出要求。并有AC

6、和DC兩種電源型號(hào)可選擇。CPM1A齊集了各種先進(jìn)的功能，如高速響應(yīng)功能、高速計(jì)數(shù)功能、中斷功能，還備有2個(gè)模擬量設(shè)定。CPM1A由充分的程序容量，擁有2048字的用戶程序儲(chǔ)藏器和1024字的數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏器。CPM1A編程環(huán)境與CQM1及SYSMACA等機(jī)種相同。由于原有SYSMAC支持軟件及編程器都可連續(xù)使用，故而系統(tǒng)的擴(kuò)展及保護(hù)都可簡(jiǎn)單進(jìn)行。CPM1A在編程環(huán)境等方面，它不但具備了過去的小型PLC所擁有的功能，還盡可能使安裝空間最小化，并實(shí)現(xiàn)了擁有10點(diǎn)100點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的彈性構(gòu)成，而且還可連接可編程控制終端，創(chuàng)立了還沒有前例的靈便運(yùn)用。它不但可以取代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感

7、器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不相同的需求。2.2開關(guān)的選擇開關(guān)是一個(gè)可以使電路開路、使電流中斷或使其流到其他電路的電子元件。最常有的開關(guān)是讓人操作的機(jī)電設(shè)備，其中有一個(gè)或數(shù)個(gè)電子接點(diǎn)。接點(diǎn)的“閉合”（closed）表示電子接點(diǎn)導(dǎo)通，贊同電流流過；開關(guān)的“開路”（open）表示電子接點(diǎn)不導(dǎo)通形成開路，不相贊同電流流過。編寫版word（1）電源開關(guān)電源開關(guān)就是用經(jīng)過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l率的交流電供給給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。選擇：電源開關(guān)有單電源開關(guān)、雙電源開關(guān)和多電源開關(guān)之分。由于此次課程設(shè)計(jì)只需要一個(gè)電源供電，因此只需要使用單電源開關(guān)控制電

8、源閉合和斷開。（2）行程開關(guān)行程開關(guān)，地址開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到必然的控制目的。平時(shí)，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的地址或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按必然地址或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。行程開關(guān)符號(hào)如圖2-2所示。圖2.1行程開關(guān)符號(hào)選擇：行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。本次課設(shè)中5個(gè)料倉(cāng)的高限位信號(hào)L1-L5均采用采用直動(dòng)式行程開關(guān)。編寫版word直動(dòng)式行程開關(guān)：動(dòng)作原理同按鈕近似，所不相同的是：一個(gè)是手動(dòng)，另一個(gè)則由運(yùn)動(dòng)部件的撞塊碰撞。當(dāng)外界運(yùn)動(dòng)部件上的撞

9、塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件走開后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。2.3熔斷器的選擇熔斷器（fuse）是指當(dāng)電流高出規(guī)定值時(shí)，以自己產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器是依照電流高出規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自己產(chǎn)生的熱量使熔體消融，從而使電路斷開；運(yùn)用這類原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器寬泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最寬泛的保護(hù)器件之一。分類：熔斷器可分為插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、關(guān)閉式熔斷器、快速熔斷器、自復(fù)熔斷器。選擇方法：UN熔斷器UN線路；IN熔斷器IN線路；熔斷器最大分?jǐn)嗄芰?yīng)大于被保護(hù)線路上的最大短路電流。本次課

10、設(shè)使用插入式熔斷器。插入式熔斷器：它常用于380V及以下電壓等級(jí)的線路尾端，作為配電支線或電氣設(shè)備的短路保護(hù)用。2.4接觸器的選擇編寫版word接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。分類：按主觸點(diǎn)連接回路的形式分為：直流接觸器、交流接觸器。a.交流接觸器常用于遠(yuǎn)距離。頻頻地接通和分?jǐn)嗟念~定電壓至1140V、電流至630A的交流電路b.直流接觸器主要用來遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)囝~定電壓至440V、額定電流至630A的直流電路和控制直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)及反接制動(dòng)。本次設(shè)計(jì)

11、由于是采用三相交流異步電機(jī)，故采用交流接觸器。2.5熱繼電器的選擇熱繼電器的工作原理是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不相同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到必然距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中獲取了寬泛應(yīng)用。熱繼電器符號(hào)如圖2-3所示.編寫版word圖2.2熱繼電器符號(hào)技術(shù)參數(shù)：額定電壓：熱繼電器可以正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。額定電流：熱繼電器的額定電流主若是指經(jīng)過熱繼電器的電流額定頻率：一般而言，其額定頻率依照456

12、2HZ設(shè)計(jì)。整定電流范圍：整定電流的范圍由自己的特點(diǎn)來決定。它描述的是在必然的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成反比。選擇方法：熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，因此采用時(shí)必定認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、贊同過載能力等。原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特點(diǎn)盡可能湊近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，也許在電動(dòng)機(jī)的過載特點(diǎn)之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的剎時(shí)，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)遠(yuǎn)工作制或中斷長(zhǎng)遠(yuǎn)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來采用。比方，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍的電動(dòng)編寫版word機(jī)的額定電流，也許取熱繼電器整定電

13、流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，爾后進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)頻頻短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有必然范圍的適應(yīng)性。若是短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要采用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻頻的特別工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。本次課設(shè)中皮帶是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行采用熱繼電器，卸料機(jī)是頻頻短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)采用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。2.6電源選擇PLC電源為DC24V，皮帶及5個(gè)卸料機(jī)一致采用380V交流電，指示燈用DC24V課題解析與方案選擇3.1系統(tǒng)歸納及方案選擇粉料包裝線控制系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)洗衣粉自動(dòng)卸料包裝的一

14、套系統(tǒng)，本次課程編寫版word設(shè)計(jì)是用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)自動(dòng)卸料的邏輯控制，并有單次、暫停、預(yù)清等功能，既能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行，又能依照實(shí)質(zhì)要求手動(dòng)加滿每個(gè)料倉(cāng)，并有故障報(bào)警功能及自動(dòng)辦理故障的能力?？刂茖?shí)現(xiàn)方案：自動(dòng)情況下，皮帶1和皮帶2同時(shí)開始運(yùn)行，當(dāng)秤粉機(jī)1沒有故障信號(hào)及L1高限信號(hào)沒有被觸發(fā)，V1卸料器工作開始卸料，卸料完成的同時(shí)觸發(fā)L1高限信號(hào)，V1卸料器停止工作，若秤粉機(jī)1故障，則跳過V1卸料器，此時(shí)若秤粉機(jī)2無故障且L2高限信號(hào)沒有被觸發(fā)，V2卸料器工作開始卸料，同時(shí)觸發(fā)L2高限信號(hào)，V2卸料器停止工作，同應(yīng)該V3卸料完成（L3高限信號(hào)觸發(fā)），此后當(dāng)L4高限信號(hào)觸發(fā)，若秤粉機(jī)5沒有故障

15、則接通V5卸料器，同時(shí)接通V1卸料器。當(dāng)V5卸料完成，若沒有按下單次按鈕（若提前按下單次按鈕，則此時(shí)停機(jī)），則等待50S，50S內(nèi)按下停止按鈕則停機(jī)，否則連續(xù)循環(huán)。手動(dòng)情況下（自動(dòng)切掉自動(dòng)電源），可分別操作手動(dòng)1-手動(dòng)5，按下手動(dòng)1-5，對(duì)應(yīng)的卸料器工作，松開即停止工作，也許由對(duì)應(yīng)的高限信號(hào)L1-L5觸發(fā)停止工作。手動(dòng)自動(dòng)分別有對(duì)應(yīng)的指示燈亮。按下啟動(dòng)按鈕后，啟動(dòng)指示燈亮，若按暫停按鈕，則暫時(shí)停止工作，暫停指示燈亮，再次按下按鈕重新運(yùn)行，啟動(dòng)指示燈亮未啟動(dòng)時(shí)可按下預(yù)清按鈕，啟動(dòng)皮帶1和皮帶2，清理積余料，松開按鈕停止運(yùn)行。編寫版word圖3.1粉料包裝線控制系統(tǒng)流程圖3.2PLC輸入輸出口分配

16、輸入信號(hào)輸出信號(hào)0.00SB1啟動(dòng)按鈕10.00KM1皮帶10.01SB2停機(jī)按鈕10.01KM2皮帶20.02SB3暫?jiǎn)粹o10.02KM3V10.03SQ1L1高限信號(hào)10.03KM4V20.04SQ2L2高限信號(hào)10.04KM5V30.05SQ3L3高限信號(hào)10.05KM6V40.06SQ4L4高限信號(hào)10.06KM7V5編寫版word0.07SQ5L5高限信號(hào)10.07KM8秤粉機(jī)1故障信號(hào)0.08SB4手動(dòng)111.00KM9秤粉機(jī)2故障信號(hào)0.09SB5手動(dòng)211.01KM10秤粉機(jī)3故障信號(hào)0.10SB6手動(dòng)311.02KM11秤粉機(jī)4故障信號(hào)0.11SB7手動(dòng)411.03KM12

17、秤粉機(jī)5故障信號(hào)1.00SB8手動(dòng)511.04KM13自動(dòng)指示燈1.01SB9單次11.05KM14手動(dòng)指示燈1.02SB10秤粉機(jī)1故障11.06KM15啟動(dòng)指示燈1.03SB11秤粉機(jī)2故障11.07KM16暫停指示燈1.04SB12秤粉機(jī)3故障1.05SB13秤粉機(jī)4故障1.06SB14秤粉機(jī)5故障1.07SB15手動(dòng)/自動(dòng)1.08SB16預(yù)清3.3I/0接口圖編寫版word3.4主電路圖圖3.2I/0接口圖圖3.2主電路圖1編寫版word3.5梯形圖圖3.3主電路2見附錄3.6助記符見附錄調(diào)試運(yùn)行4.1硬件電路連接設(shè)置好COM1通訊端口，將梯形圖程序下載到CPM1A主機(jī)上，將CPM1A

18、調(diào)為運(yùn)行模式，并連接硬件電路，開始調(diào)試運(yùn)行。編寫版word圖4.1硬件接線圖4.2調(diào)試步驟1）按下啟動(dòng)按鈕，皮帶1和皮帶2輸出接通，正常運(yùn)行。2）卸料機(jī)1燈亮，V1開始卸料，L1高限信號(hào)置1（開關(guān)撥到ON），V1燈滅，V2亮，L2置1,V2滅，V3亮，L3置1，V3滅，V4亮，L4置1，V5和V1同時(shí)亮，L5置1,V5和V1滅，等待50S，若是50S內(nèi)不停機(jī)，自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，50S后，若L1不置1，說明V1料倉(cāng)不滿，V1開始卸料。3)按下單次按鈕，從V1開始卸料，序次操作直至將L5置1,說明循環(huán)完成1次，此時(shí)停機(jī)，實(shí)現(xiàn)單次功能。4）按下暫停按鈕，生產(chǎn)線電路暫時(shí)失電，暫停指示燈亮，再次按下，重新恢

19、復(fù)供電，連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一鍵暫?jiǎn)⒐δ?。?）按下手/自動(dòng)按鈕，切換為手動(dòng)，手動(dòng)指示燈亮，此時(shí)操作手動(dòng)1-手動(dòng)5，編寫版wordV1-V5正常下料，再次按下手/自動(dòng)按鈕，切回自動(dòng)模式，自動(dòng)指示燈亮，與自動(dòng)模式互鎖。6）秤粉機(jī)1-5故障輸入，V1卸料中，按下秤粉機(jī)1故障，自動(dòng)關(guān)閉V1卸料機(jī)，接通V2卸料機(jī)，按下其他故障輸入按鈕，正常實(shí)現(xiàn)功能。(7）未啟動(dòng)時(shí)按下預(yù)清按鈕，皮帶1，皮帶2運(yùn)行，清理皮帶上的積余料。（8）頻頻幾次調(diào)試（1）-（7），均正常運(yùn)行，滿足要求。4.3調(diào)試結(jié)果本次課設(shè)完成了V1-V5自動(dòng)循環(huán)卸料，設(shè)置了啟動(dòng)、停機(jī)、手/自動(dòng)切換、暫停/啟動(dòng)、預(yù)清、單次，而且依照秤粉機(jī)1-5的故障自動(dòng)

20、跳過對(duì)應(yīng)卸料機(jī)，實(shí)現(xiàn)故障辦理功能，并分別有，暫停指示燈、手動(dòng)/自動(dòng)指示燈、暫停/啟動(dòng)指示燈，完成了出調(diào)機(jī)功能外的所有邏輯控制要求。編寫版word心得領(lǐng)悟?yàn)槠谝恢馨氲恼n程設(shè)計(jì)在最后查收中落下帷幕，本次課程設(shè)計(jì)完成了除了調(diào)機(jī)這個(gè)其實(shí)不理解是什么功能的其他所有功能，并能自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行。一開始依照任務(wù)書理需要滿足的要求，和同學(xué)談?wù)?，先把最主要的流程?shí)現(xiàn)，即從V1卸想到V5卸料這一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)暫停、預(yù)清、單次、手自動(dòng)切換，秤粉機(jī)1-5故障都比較順利，初步伐試，卻發(fā)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)切換后，輸出未按想象的輸出，任務(wù)書有一個(gè)要求是V5和V1同時(shí)卸料，因此接了兩個(gè)V1的輸出（兩編寫版word個(gè)10.02）并沒在意CXP提示的輸出地址重復(fù)，運(yùn)行出現(xiàn)了問題，V1對(duì)應(yīng)指示燈并沒有依照