烘干機控制系統(tǒng)設計課程設計

課程名稱課題名稱指導老師烘干機控制系統(tǒng)設計自動化賴指南、劉星平、譚梅、余小霏、沈細群電氣信息學院課程設計任務書 2015年6月8日～2015年6月19日(1)所選控制方案應合理，所設計的控制系統(tǒng)應能夠滿足烘干機的工作過程要求，(2)所繪制的設計圖紙符合國家標準局頒布的GB4728-84《電氣圖用圖形符號》、(3)所編寫的設計說明書應用詞準確，語句通順，層次清楚，條理分明，重點突出，(1)連續(xù)工作方式：在烘干機處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動按鈕時，要求烘干機能夠自動地一個循環(huán)接一個循環(huán)地工作下去，在此工作方式下，(2)單周工作方式：在烘干機處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動按鈕時，要求烘干(3)單機手動工作方式：要求能對烘干機的加熱器和通風機進行手動操作。[1]劉星平.PLC原理及工程應用[M].北京：中國電力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC編程及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014年。[3]王阿根.西門子S7-200PLC編程實例精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013年。[4]賴指南.PLC原理與應用補充教材(內部使用),本校自編教材，2010年。原始資料烘干機的工作過程某一烘房，在干燥物品時，除要求溫度能自動控制外，還需要間斷通風，其主電路如圖1所示。電源開關通風電動機圖1烘干機主電路圖→升溫—至需要溫度→停止加熱—延遲min→通風機啟動.通風5min→通風機停止—通風停止2min→通風機啟動—通風smin→通風機停止……低于需要溫度→升溫圖2烘干機工作過程示意圖烘房內裝有電接點溫度計TJ,用來檢測烘房溫度。當加熱器通電時，烘房加熱升溫；通風機通電時，烘房通風。當烘房的溫度升至需要溫度時，電接點溫度計的接點閉合；當烘房的溫度低于需要溫度時，電接點溫度計的接點斷開。當按下啟動按鈕后，要求烘干機按圖2所示的過程循環(huán)往復地工作，直至按下停止按鈕時為止。第1章烘干機的概述第2章控制方案選擇2.3編程序控制器控制2.4結論第3章控制系統(tǒng)硬件設計3.1電氣元件的選擇第4章控制系統(tǒng)程序設計4.1順序功能圖設計及過程分析4.3設計公用子程序第1章烘干機的概述烘干機是干燥物品的專用設備。在干燥物品時，為保證物品質量，減小烘干機零件損的接點斷開。當按下啟動按鈕后，要求烘干機按圖1-1烘干機主電路圖所示的過程循環(huán)往圖1-1烘干機主電路圖按圖1-2烘干機工作過程示意圖所示的過程循環(huán)往復地工作，直至按下停止按鈕時為止。圖1-2烘干機工作過程示意圖第2章控制方案選擇目前應用于烘干機控制系統(tǒng)主要有繼電器控制系統(tǒng)、PLC和單片機控制系統(tǒng)。2.1單片機控制2.2繼電器控制不僅繼電器本身容易出現(xiàn)誤動作，特別是觸頭氧化及鐵芯與銜鐵弄臟后的吸力不足，2.3編程序控制器控制(6)、維修工作量少，維修方便。用PLC來設計烘干機控制系統(tǒng)。第3章控制系統(tǒng)的硬件設計根據物理結構，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式，整體式每一I/0點有平(2)、可編程序控制器1/0點數的確定確定I/0點數時，應準確地統(tǒng)計出被控設備對可編程序控制器輸入/輸出點數的總需求，在此基礎上，應留有10%20%的裕量，以備今后對系統(tǒng)改進和擴充時使用?？蛇x用型初步估算，對于僅需開關量控制的系統(tǒng)，將I/0點數乘以8,就是所需的存儲器的字可編程控制器輸入模塊是檢測并轉換來自現(xiàn)場設備的高電平信號為機器內部電平信擾因素也少，故采用與主電路相同的交流電源供電，并采用220V電壓供電。輸出模塊的3.3電動機、電氣控制線路設計UVWNdKM2J」dFR電機RRRM手動升溫TTCPU224CN1|11LNL圖3-1總電路圖的常開觸點閉合使的通風機工作。當SA閉合時，即手動操作的時候，當按下SB4時，KM1的常開觸點閉合使的電熱絲通電升溫，松開SB4時，升溫結束；當按下SB5的常開觸點閉合使通風電機啟動，松開SB5時，通風結束。用到3.4PLC的1/0接線圖SB1,一個預停按鈕SB2,手動升溫按鈕SB4,手動通風按鈕SB5,用于溫度反饋的電接點溫度計TJ,可知輸入點共有7個。加上輸出點包括升溫、通風。可知需要選擇的PLC型號為CPU224CN1,其I/0接線圖如圖3-2所示：端口0VMA+VMA+N端口1OOSB3L」M總線接口總線接口圖3-2PLC的I/0接線圖第4章控制系統(tǒng)程序設計4.1順序功能圖設計及過程分析根據烘干機控制系統(tǒng)的要求設計出順序功能圖如圖4-1所示：M0.5(1)、升溫(SM0.1+I0.0)·I1.0M0.0M0.3Q0.1T38T38·11.0·M2.1·I0.2圖4-1順序功能圖當需要干燥的物品放入烘干機內，按下啟動按鈕SB1后，KM1加熱器通電，烘房加熱(2)、停止加熱當烘房的溫度升至需要溫度時，電接點溫度計的接點閉合(TJ為ON),使得M1斷電(加熱器停止加熱),同時定時器T37得電，定時器37設定的時間為60s。當第2步的定時器T37定時的時間到后使得通風機KM2得電，通風機KM3啟動，同時定時器T38得電，定時器T38設定的時間為300s。(4)、通風機停止或升溫當第3步的定時器T37定時的時間到后，如果溫度低于需要溫度，則返回到KM1升溫，如果電接點溫度計的節(jié)點依然閉合(TJ為ON),則通風機停止，即通風機KM3斷電，同時定時器T39得電，定時器T2設定的時間為120s。(5)、是否重復啟動通風機當定時器T2定時的時間到后，判斷烘房溫度是否低于需要溫度，溫度低于需要溫度(X1為OFF)則返回到M0.1,如果不低于需要溫度且預停按鈕未閉合，則重復第3、第4步，若預停按鈕閉合，則返回初始步M0.0。(6)、預停按下停止按鈕SB2,只有在當前工作周期的操作結束后，才停止操作，停止在初始狀4.2設計主程序/圖4-2主程序的梯形圖通過I0.0觸點的接通/閉合狀態(tài)，來分別進行手動子程序/自動子程序的調用。如圖4-2所示。4.3設計公用子程序M0.0M0.1R5)6M0.0M2.0M2.0M2.0M2.0)2圖4-3公用子程序的梯形圖在公用子程序中加入了預停程序，其操作過程：按下預停按鈕SB2后，I0.4動作，控制烘干機啟動的I0.3在運行完這一輪的程序循環(huán)后斷開。急停程序操作過程：按下SB3后，I0.5動作，控制烘干機啟動的I0.3立即斷開。如圖4-3所示。通過上述過程可實現(xiàn)預停和急停的功能4.4設計手動工作方式子程序圖4-4手動程序的梯形圖圈開始觸發(fā)升溫；為了避免與其他動作同時作用，I1.0(溫度反饋)和Q.01(通風)此時斷開。按下SB5進行手動通風，I0.7作用，KM2線圈開始觸發(fā)通風效果，為了避免同與其4.5設計自動程序后延遲1min后接著KM2作用通風；通風5min后通風機停止2min,然后再啟動通風機停止，若低于所需溫度則繼續(xù)循環(huán)進行。如下圖4-5所示：SM0.1M0.055M0.1RSRM0.3SRMO3M0.5SM04R15M03M2.0M04M0.15RM0.2INTON)T30N第5章PLC程序的調試5.1調試軟件的使用(1)先打開V4.0STEP7MicroWINSP9,輸入好自己設計完成的T型圖程序，然后點擊Ctrl+NCtrl+N導入(.Ctrl+UCtrlCtrl+UCtrl+D新建庫(L).1項目1.mwp退出(X)▲ h()hnetaloNDe2.345·61?18"9"1·10*11112·113·1·14:115·1·161·17·旦一東豆米刑工粘報米開□公用子程序圖5-1(2)打開S7_200漢化版仿真軟件進行仿真，先設置好CPU的型號，點擊“配置”---“CPU型號”操作如圖5-2所示；然后在“CPUtype”中選擇CPU的類型為“CPU224XP”操作如程序(P)查看(V)配置(C)PLC顯示(D)幫助(H)刪除程序(D)保存配置(S)返出(E)?01234567圖5-4(4)裝載程序后便可進行程序的調試。調試頁面如圖5-5所示：程序決(081|二20RART主Weteok上這問細行題再能玉社0.1D時?U)sCn-子程席生辭Seteek1//R結F01234567012345DBMR?互圖5-55.2調試主程序/手動子程序自動子程序sM0.1M0.0R6/M2.0RR5M2.0M2.0按下I0.4后，I0.3在運行完這一輪的程序循環(huán)后斷開。按下I0.5后，控制烘I0.35.4調試手動子程序Q0.1)圖5-8按下I0.6,KM1作用，此時I1.0和Q.01;按下I0.7,KM2作用，此時Q0.1斷開。如圖5-8所示。5.5調試自動程序閉合I0.0和I0.3,當加入反饋信號I1.0時，①T37開始計時，60s后T37停止計時；②T38開始計時，300s后T38停止計時；③T39開始計時，120s后T39停止計時；④T40開始計時，0.1s后停止計時；此時若反饋信號I1.0還有，則循環(huán)②、③、④過程。若反饋信號I1.0沒有，且I0.2為斷開時，則單周循環(huán)；若反饋信號I1.0沒有，且I0.2為閉合，則連續(xù)循環(huán)。如5-9圖所示：SR)S5M20,95R)M03)課設的第一周，賴老師對我們每一組都悉心的講授了各自的主要內容。我抽選到的內礙，印象最深的就是PLC工作循環(huán)中的雙步循環(huán)中引入的0.1秒的調控程序，這是課本上接下來的幾天，老師每天都比我們中一些同學還先到教室，等著我們，也一直陪著我的作用，通過學習，我補漏了許多基礎知識。平常課堂理論偏多，所以難免會簡單的問題而不耐煩，那天晚上有一些同學課設調試沒搞完，老師陪著我們搞到晚上12刻的感覺對不起老師!參考文獻[1]劉星平.PLC原理及工程應用[M].北京：中國電力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC編程及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014年。[3]王阿根.西門子S7-200PLC編程實例精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013年。[4]賴指南.PLC原理與應用補充教材(內部使用),本校自編教材，2010年。///1S11M0.1R5M0.0R6M2.0M2.0//M2.0/M2.0Q0.0M2.0R2M0.035M0.1M0.1日M0.2SM0.1HT37T30M0.35RM0.4M03H/M2.0sAM0.0M0.4A)M0,1)M03M01)5)M0.4RT40M0.3T4090.0)ININPI6004PI600400:1)INToN+40SRSR15的ASRLDCAILLDNCALLLD0ANARAOANAN=LDANRLDANANANDSRASRAS指令程序M0.0,M0.1.M0.0,6M2.0M0.0M2.0M2.0M2.0Q0.0,2Q0.0Q0.1M0.0.5M0.1.1M0.0M0.1,1M0.0,1M0.1M0.2.1M0.1.1ggo宮3g。sASR