基于PLC的上料装置系统.doc

1、辽 宁 工 程 技 术 大 学课 程 设 计题 目 ： 自 动 涂 管 机 上 料 装 置 机 电 系 统 设 计班 级 ： 机 电 07-1 姓 名 ： 孙 世 勇 指 导 教 师 ： 姜 艳 华 完 成 日 期 ： 2011.1.10 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 I一、设计题目 自 动 涂 管 机 上 料 装 置 机 电 系 统 设 计二、设计要求1、 控 制 要 求 ：（ 1） 自 动 循 环 部 分 控 制 ： 启 动 后 ， 完 成 一 次 上 料 过 程 后 回 到 原 位 再 连续 工 作 。（ 2） 点 动 控 制 ： 每 按 一 次 启 动 按 钮 ， 执

2、 行 一 个 工 作 步 。（ 3） 单 循 环 控 制 ： 即 启 动 后 ， 完 成 一 次 上 料 过 程 回 到 原 位 停 止 ， 等 待 。2、 课 题 要 求 ：（ 1） 完 成 硬 件 设 计 ： 输 入 输 出 分 配 表 、 操 作 面 板 图 、 外 部 接 线 图软 件 设 计 ： 流 程 图 、 梯 形 图 、 仿 真 截 图（ 2） 完 成 课 程 设 计 说 明 书三、上交材料1、 开 题 报 告2、 设 计 说 明 书四、进度安排第 一 周 ： 搜 集 资 料 ， 了 解 送 料 过 程 和 原 理 及 课 程 设 计 要 求 ， 编 写 开 题报 告 ， 开

3、展 PLC 的 硬 件 设 计 ；第 二 周 ： 深 入 研 究 阶 段 ， 设 计 PLC 的 硬 件 及 软 件 设 计 ；第 三 周 ： 检 查 硬 件 及 软 件 设 计 ， 编 写 说 明 书 。五、指导教师评语成 绩： 指导教师 日 期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 II摘 要随 着 工 业 自 动 化 水 平 日 益 提 高 ， 众 多 工 业 企 业 均 面 临 着传 统 生 产 线 的 改 造 和 重 新 设 计 问 题 。 PLC（ 可 编 程 序 控 制 器 ）是 以 微 处 理 器 为 核 心 的 工 业 控 制 装 置 ， 它 将 传 统 的 继 电

4、 器 控制 系 统 与 计 算 机 技 术 结 合 在 一 起 ， 近 年 来 在 工 业 自 动 控 制 、机 电 一 体 化 、 改 造 传 统 产 业 等 方 面 得 到 普 遍 应 用 。 本 次 设 计的 上 料 系 统 与 老 式 的 涂 管 系 统 比 较 ， 他 具 有 操 作 简 单 ， 使 用 方便 ， 容 易 改 造 ， 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 能 耗 低 故 障 率 低 等 优 点 ，最 主 要 是 因 为 涂 料 具 有 毒 性 ， PLC 远 程 操 作 可 以 避 免 操 作 人员 受 到 毒 素 伤 害 。 关 键 词 ： 上 料 装 置 、 PLC、

5、流 程 图 、 梯 形 图辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 IIIAbstractWith the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are faced with the transformation of traditional production lines and re-design issues. PLC (programmable logic controller) is a microprocessor as the core of the industria

6、l control devices, it will relay control system with the traditional combination of computer technology in recent years in industrial automation, mechanical and electrical integration, the transformation of traditional industries Aspects are universally applied. The design of the feeding system and

7、coated tube system is relatively old-fashioned, he is simple, easy to use, easy to reform, small size, light weight, low power consumption and low failure rate, etc., mainly because the paint is toxic. PLC remote operation by the operator to avoid toxic injury.Keywords： Feeding device、 PLC、 Flow cha

8、rt、 Ladder diagram辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 IV目 录1 引 言 11.1 题 目 设 计 11.2 设 计 方 法 11.3 设 计 结 果 12 整 体 23 系 统 硬 件 设 计 23.1 器 件 的 选 择 23.1.1 步 进 电 机 的 选 择 23.1.2PLC 的 选 择 33.2 外 部 接 线 图 43.3 控 制 面 板 元 件 布 置 图 54 软 件 设 计 54.1 系 统 程 序 流 程 图 64.2 上 料 系 统 PLC 控 制 程 序 74.2.1 初 始 化 程 序 74.2.2 手 动 程 序 74.2.3 自

9、动 程 序 85 参 考 文 献 9辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11.引 言1.1 题 目 意 义我 本 次 做 的 课 题 是 基 于 PLC 涂 管 机 上 料 装 置 的 系 统 设 计 。 目 前 的 现状 是 人 工 上 料 居 于 普 遍 现 象 ， 导 致 效 率 低 ， 误 差 大 ， 劳 动 强 度 高 ， 危险 系 数 高 和 有 害 环 境 都 制 约 着 制 造 业 的 发 展 。 随 着 工 业 自 动 化 水 平 日益 提 高 ， 众 多 工 业 企 业 均 面 临 着 传 统 生 产 线 的 改 造 和 重 新 设 计 问 题 ， 本课 题 就

10、 致 力 于 解 决 这 些 问 题 ， 并 普 及 。 基 于 PLC 的 上 料 装 置 简 化 了 操作 工 艺 ， 提 高 了 生 产 效 率 ， 改 善 了 劳 动 条 件 ， 节 省 了 作 业 人 员 ， 保 障 了生 产 安 全 。1.2 设 计 方 法此 次 设 计 遵 循 的 是 PLC 的 传 统 设 计 方 法 ， 即 首 先 根 据 题 意 设 计 并 画出 系 统 的 外 部 接 线 图 ， 再 此 基 础 上 相 应 的 面 板 控 制 图 也 可 轻 松 作 出 ， 做完 硬 件 部 分 开 始 设 计 软 件 部 分 ， 这 也 是 此 次 设 计 的 关 键

11、 所 在 ， 首 先 需 要画 出 流 程 图 ， 因 为 一 个 设 计 你 要 向 人 表 明 你 做 的 是 什 么 ， 设 计 完 流 程 图就 是 最 核 心 的 问 题 了 ， 进 行 PLC 程 序 设 计 ， 这 一 部 分 需 要 细 心 ， 更 需要 我 们 想 到 所 有 能 发 生 的 情 况 并 汇 总 的 梯 形 图 中1.3 设 计 结 果有 完 整 的 硬 件 部 分 和 软 件 部 分 。 硬 件 部 分 主 要 包 括 器 件 的 选 择 、 外 部接 线 图 、 控 制 面 板 元 件 布 置 图 ； 软 件 部 分 主 要 包 括 流 程 图 、 梯 形

12、 图 。 同时 应 有 完 整 的 理 论 说 明 部 分 。辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 22.整 体 设 计通 过 操 作 面 板 来 选 择 所 需 要 的 按 钮 和 要 执 行 的 动 作 。 用 限 位 开 关 控 制各 个 动 作 的 准 确 性 ， 将 信 号 传 递 给 PLC， 再 由 PLC 内 部 处 理 后 输 出 ，经 过 三 相 异 步 电 动 机 的 正 转 和 反 转 来 控 制 涂 管 机 的 上 行 和 下 行 。3.系 统 硬 件 设 计3.1 器 件 的 选 择3.1.1 步 进 电 机 及 其 驱 动 器本 文 采 用 三 相 异

13、步 电 动 机 控 制 传 送 带 的 动 力 单 元 。 通 过 电 机 正 传和 反 转 来 控 制 送 料 装 置 的 上 行 和 下 行 。 三 相 异 步 电 动 机 具 有 结 构 简单 ， 维 护 容 易 ， 运 行 可 靠 ， 价 格 便 宜 ， 具 有 较 好 的 为 太 和 动 态 特 性 的 优点 。3.1.2 PLC 的 选 型根 据 系 统 的 设 计 要 求 ， 选 用 三 菱 公 司 生 产 的 FX2N-32MR-001 型PLC 机 。 FX2N-32MR-001 虽 然 小 巧 ,但 其 内 综 合 有 各 种 性 能 ， 包 括 同 步脉 冲 控 制 、

14、中 断 输 入 、 脉 冲 输 出 、 数 据 处 理 、 模 拟 量 设 定 和 时 钟 功 能辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3等 ， 能 广 泛 处 理 机 械 控 制 应 用 问 题 。 它 完 整 的 通 信 功 能 保 证 了 与 个 人计 算 机 、 其 它 FX 系 列 PLC 和 FX 可 编 程 终 端 的 通 信 。 这 些 通 信 能 力 使4 轴 联 动 简 易 机 械 手 能 方 便 的 融 合 到 工 业 控 制 系 统 中 。为 了 节 省 成 本 ， 不 另 外 选 用 PLC 的 专 用 运 动 控 制 模 块 ， 而 是 直 接 利用 PL

15、C 的 高 速 脉 冲 输 出 功 能 （ PLSY 指 令 ） 。 由 于 本 系 统 选 用 继 电 器 输出 型 的 PLC， 为 避 免 继 电 器 不 能 可 靠 关 断 导 致 机 械 手 动 作 失 灵 ， 故 用 PLC的 一 个 输 出 点 控 制 继 电 器 ， 再 由 它 控 制 电 磁 铁 的 得 失 电 。确 定 了 关 键 器 件 的 型 号 和 参 数 ， 则 接 下 来 需 要 做 的 是 如 何 对 输 入 和 输出 点 进 行 分 配 ， 根 据 工 艺 流 程 及 设 计 要 求 ， 为 便 于 查 看 ， 分 别 绘 制 输 入 、输 出 接 口 功 能

16、 表 如 下 :表 3-1 涂 管 机 上 料 装 置 控 制 系 统 的 PLC 输 入 接 口 功 能 表序 号 工 位 名 称 输 入 口1 启 动 按 钮 X0002 停 止 按 钮 X0013 上 行 X0024 下 行 X0035 上 料 X0046 下 料 X0057 单 步 选 择 开 关 X0068 单 周 期 选 择 开 关 X0079 连 续 选 择 开 关 X01010 回 原 点 开 关 X01111 手 动 开 关 X01212 上 限 位 X01313 下 限 位 X014输 入 点 备 用 X016X020表 3-2 涂 管 机 上 料 装 置 控 制 系 统

17、的 PLC 输 出 接 口 功 能 表序 号 工 位 名 称 输 出 口1 电 机 正 转 Y0012 电 机 反 转 Y0023 入 料 Y0034 出 料 Y004输 出 口 备 用 Y005Y009辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 43.2 外 部 接 线 图外 部 接 线 电 路 图 如 下 图 所 示 :图 3-33.3 控 制 面 板 元 件 布 置 图上 料 装 置 根 据 生 产 的 需 要 ， 可 以 实 现 多 种 不 同 的 工 作 方 式 ：（ 1） 第 一 种 ： 连 续该 步 骤 完 成 一 个 周 期 的 循 环 后 ， 自 动 返 回 初 始 步

18、， 进 入 下 一 个 周 期 的辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5循 环 ， 在 没 有 发 出 终 止 命 令 的 情 况 下 一 直 循 环 。（ 2） 第 二 种 ： 单 周 期该 步 骤 完 成 一 个 周 期 的 循 环 后 ， 自 动 停 止 ， 等 待 命 令 。（ 3） 第 三 种 ： 单 步该 步 骤 每 出 动 一 次 按 钮 ， 只 工 作 一 次 对 应 步 骤 ， （ 4） 四 五 种 ： 手 动该 步 骤 通 过 四 个 运 动 指 令 按 钮 来 控 制 装 置 运 动 ， 此 步 骤 主 要 适 用 于 调试 。系 统 的 操 作 面 板 示

19、意 图 ：图 3-44 软 件 设 计4.1 系 统 程 序 流 程 图 ：根 据 上 料 的 流 程 及 控 制 要 求 ， 设 计 控 制 流 程 框 图 如 下 所 示 ：辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6开 始选 择 工 作 方 式自 动 ？初 始 位 置 ？配 料 装 置 放 料延 时 10秒 钟 ？运 料 斗 上 行到 达 上 限 位 开 关 ？运 料 斗 停 止延 时 1秒 钟 ？运 料 斗 放 料延 时 10秒 钟 ？运 料 斗 下 行Y手 动 操 作连 续 ？ NNNNNNNYYYYYY辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 74.2 上 料 系 统

20、PLC 控 制 程 序4.2.1 初 始 化 程 序FX 系 列 PLC 的 状 态 初 始 化 指 令 IST 的 功 能 指 令 编 号 为 FNC60， 它与 STL 指 令 一 起 使 用 ， 专 门 用 来 设 置 具 有 多 种 工 作 方 式 的 控 制 系 统 的 初始 状 态 可 以 简 化 复 杂 的 顺 序 控 制 程 序 的 设 计 工 作 。 IST 指 令 中 的 S20和 S24 用 来 指 定 在 自 动 操 作 中 用 到 的 最 低 和 最 高 的 状 态 继 电 器 的 元 件 号 ，源 操 作 数 M30 用 来 指 定 与 工 作 方 式 有 关 的

21、辅 助 继 电 器 的 首 元 件 。 IST指 令 的 执 行 条 件 满 足 时 ， 一 些 特 殊 辅 助 继 电 器 被 自 动 指 定 为 以 下 功 能 ，并 保 持 不 变 。 M8040:禁 止 转 换 ； M8041:转 换 启 动 ； M8042： 启 动 脉 冲M8043： 回 原 点 完 成 ； M8044（ X010） ： 原 点 条 件 。初 始 化 程 序 如 下 ：图 4-24.2.2 手 动 程 序手 动 程 序 用 初 始 状 态 继 电 器 S0 控 制 ， 因 为 手 动 程 序 、 自 动 程 序 、和 回 原 点 程 序 均 用 STL 触 点 驱

22、动 ， 这 3 部 分 程 序 不 会 同 时 被 驱 动 ， 所以 用 STL 指 令 和 IST 指 令 编 程 时 ， 直 接 编 译 即 可 。手 动 程 序 如 下 ：图 4-3辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 84.2.3 自 动 程 序在 原 点 条 件 满 足 时 ， 特 殊 辅 助 继 电 器 M8044（ 原 点 条 件 ） 为 ON，自 动 返 回 原 点 结 束 后 ， 用 SET 指 令 将 M8043（ 回 原 点 完 成 ） 置 为ON， 并 用 RST 指 令 将 回 原 点 顺 序 功 能 图 中 的 最 后 一 步 S13 复 位 。自 动 返

23、 回 原 点 程 序 如 下 ：图 4-4图 4-4辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9参 考 文 献1廖 常 初 .FX 系 列 PLC 编 程 及 应 用 M.北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 20052丁 炜 ， 魏 孔 平 .可 编 程 控 制 器 在 工 业 控 制 中 的 应 用 M.北 京 ： 化 学 工 业 出 版社 ， 20043皮 壮 行 ， 宫 振 鸣 ， 李 雪 华 . 可 编 程 控 制 器 的 系 统 设 计 与 应 用 实 例 M.北京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 20004袁 任 光 . 可 编 程 控 制 器 （ PC） 应 用 技 术 与 实 例 M.广 州 ： 华 南 理 工 大 学 出版 社 ， 20015龚 仲 华 ， 史 建 成 ， 孙 毅 .三 菱 FX/Q 系 列 PLC 应 用 技 术 M.北 京 ： 人 民 邮 电出 版 社 ， 2006