粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編: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)4姓名指導(dǎo)老師李新兵、蔣步軍完成日期2016年12月 目錄TOC\o"1-3"\h\u9801任務(wù)書 120509設(shè)計(jì)課題 128307原始資料及控制要求 126798設(shè)計(jì)目的及要求 17064課題要求 131260日程安排 1102332器件選擇 329844PLC選擇 313532開關(guān)的選擇 318345熔斷器的選擇 4641接觸器的選擇 528079熱繼電器的選擇 514519電源選擇 6212063課題分析與方案選擇 728679系統(tǒng)概述及方案選擇 732310PLC輸入輸出口分配 826898I/0接口圖 921552主電路圖 93058梯形圖 1017608助記符 10224374調(diào)試運(yùn)行 103559硬件電路連接 1127077調(diào)試步驟 1114508調(diào)試結(jié)果 12187225心得體會(huì) 12292316參考文獻(xiàn) 1312785附錄 149053附錄一：梯形圖 1522703附錄二：助記符 17 1任務(wù)書設(shè)計(jì)課題粉料包裝線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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。原料通過磺化和噴粉等工序處理后，作為成品進(jìn)入總料倉(cāng)，然后由皮帶輸送到5個(gè)集粉倉(cāng)(V1～V5)，進(jìn)行喂料。每個(gè)集粉倉(cāng)通過二個(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)入成品倉(cāng)庫(kù)。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、如果料位計(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)?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)的粉末位置由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)，可通過現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警按鈕，將信號(hào)送到PLC輸入端，PLC立即停止對(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)地反映運(yùn)行現(xiàn)狀、報(bào)警位置及喂料時(shí)間等。圖流程圖本系統(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”。圖流程圖設(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、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、分析、運(yùn)用電氣設(shè)計(jì)有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。4、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)際工程技術(shù)問題的能力。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)成果：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。（所有成果均應(yīng)為打印稿）日程安排本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間共一周，進(jìn)度安排如下：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、分析控制要求、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）2器件選擇PLC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):(1)CPM1A可連接可編程終端，選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。(2)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和DC兩種電源型號(hào)可選擇。(3)CPM1A匯集了各種先進(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。(4)CPM1A由充足的程序容量，具有2048字的用戶程序存儲(chǔ)器和1024字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。(5)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繼續(xù)使用，故而系統(tǒng)的擴(kuò)展及維護(hù)都可簡(jiǎn)單進(jìn)行。(6)CPM1A在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型PLC所具有的功能，還盡可能使安裝空間最小化，并實(shí)現(xiàn)了具有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)造了尚無前例的靈活運(yùn)用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的需求。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。最常見的開關(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，允許電流流過；開關(guān)的“開路”（open）表示電子接點(diǎn)不導(dǎo)通形成開路，不允許電流流過。電源開關(guān)電源開關(guān)就是用通過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止．將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(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)控制電源閉合和斷開。行程開關(guān)行程開關(guān)，位置開關(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?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(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)。直動(dòng)式行程開關(guān)：動(dòng)作原理同按鈕類似，所不同的是：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)部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。熔斷器的選擇熔斷器（fuse）是指當(dāng)電流超過規(guī)定值時(shí)，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(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)用最普遍的保護(hù)器件之一?！穹诸悾喝蹟嗥骺煞譃椴迦胧饺蹟嗥?、螺旋式熔斷器、封閉式熔斷器、快速熔斷器、自復(fù)熔斷器?！襁x擇方法：①UN熔斷器≥UN線路；②IN熔斷器≥IN線路；③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)的線路末端，作為配電支線或電氣設(shè)備的短路保護(hù)用。接觸器的選擇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。頻繁地接通和分?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)由于是采用三相交流異步電機(jī)，故采用交流接觸器。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，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(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)中得到了廣泛應(yīng)用。熱繼電器符號(hào)如圖2-3所示.圖熱繼電器符號(hào)●技術(shù)參數(shù)：額定電壓：熱繼電器能夠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要是指通過熱繼電器的電流額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。整定電流范圍：整定電流的范圍由本身的特性來決定。它描述的是在一定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?！襁x擇方法：熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，因此選用時(shí)必須了解電動(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、允許過載能力等。①原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。②當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于~倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。③當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。④對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(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)是反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。電源選擇PLC電源為DC24V，皮帶及5個(gè)卸料機(jī)統(tǒng)一采用380V交流電，指示燈用DC24V3課題分析與方案選擇系統(tǒng)概述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)卸料包裝的一套系統(tǒng)，本次課程設(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，又能根據(jù)實(shí)際要求手動(dòng)加滿每個(gè)料倉(cāng)，并有故障報(bào)警功能及自動(dòng)處理故障的能力?？刂茖?shí)現(xiàn)方案：⑴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，同理當(dāng)V3卸料完成（L3高限信號(hào)觸發(fā)），之后當(dāng)L4高限信號(hào)觸發(fā)，若秤粉機(jī)5沒有故障則接通V5卸料器，同時(shí)接通V1卸料器。⑵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)，否則繼續(xù)循環(huán)。⑶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，或者由對(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。⑷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⑸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。圖粉料包裝線控制系統(tǒng)流程圖PLC輸入輸出口分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)SB1啟動(dòng)按鈕KM1皮帶1SB2停機(jī)按鈕KM2皮帶2SB3暫?jiǎn)粹oKM3V1SQ1L1高限信號(hào)KM4V2SQ2L2高限信號(hào)KM5V3SQ3L3高限信號(hào)KM6V4SQ4L4高限信號(hào)KM7V5SQ5L5高限信號(hào)KM8秤粉機(jī)1故障信號(hào)SB4手動(dòng)1KM9秤粉機(jī)2故障信號(hào)SB5手動(dòng)2KM10秤粉機(jī)3故障信號(hào)SB6手動(dòng)3KM11秤粉機(jī)4故障信號(hào)SB7手動(dòng)4KM12秤粉機(jī)5故障信號(hào)SB8手動(dòng)5KM13自動(dòng)指示燈SB9單次KM14手動(dòng)指示燈SB10秤粉機(jī)1故障KM15啟動(dòng)指示燈SB11秤粉機(jī)2故障KM16暫停指示燈SB12秤粉機(jī)3故障SB13秤粉機(jī)4故障SB14秤粉機(jī)5故障SB15手動(dòng)/自動(dòng)SB16預(yù)清I/0接口圖圖I/0接口圖圖I/0接口圖主電路圖圖主電路圖1圖主電路圖1圖主電路2圖主電路2梯形圖見附錄助記符見附錄4調(diào)試運(yùn)行硬件電路連接設(shè)置好COM1通信端口，將梯形圖程序下載到CPM1A主機(jī)上，將CPM1A調(diào)為運(yùn)行模式，并連接硬件電路，開始調(diào)試運(yùn)行。圖硬件接線圖調(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，如果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，順序操作直至將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，重新恢復(fù)供電，繼續(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，V1-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）反復(fù)幾次調(diào)試（1）-（7），均正常運(yùn)行，滿足要求。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，并且根據(jù)秤粉機(jī)1-5的故障自動(dòng)跳過對(duì)應(yīng)卸料機(jī)，實(shí)現(xiàn)故障處理功能，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