1、毕 业 论 文 正 文 第 0 页哈尔滨职业技术学院印制摘 要在现代科学技术的很多领域中，自动控制系统起着越来越重要的作用，并且随着生产和科技的发展，自动化水平也越来越高，应用领域也越来越多。所以自动化控制已成为未来发展的必然趋势。自动供料系统是常见的工业生产环境，因为异步电动机的各种优点所以自动供料机的马达常选用异步电动机。异步电动机突出的优点是结构简单，制造方便，运行性能好，并可节省各种材料，价格便宜。其工作原理是当电动机的三相定子绕组，通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机
2、转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。本设计就是以 PLC 控制三相异步电动机来实现对物料供给的控制。文中阐述了基于 PLC 的自动加料机控制系统的结构，介绍了 PLC 的结构和技术特点、自动加料机的工艺技术要求、硬件的选择、PLC 模块I/O 端口的分配、程序结构。关键词：自动供料系统；PLC；梯形图；程序设计 毕 业 论 文 正 文 第 0 页哈尔滨职业技术学院印制目 录绪 论 .1一、课题设计的背景 .2（一）本课题设计目的和意义 .2（二）本课题设计的要求 .2二、系统控制方案的确定 .4（一）系统设计的思路 .4（二）系统控制方案 .4三、可编程控制
3、器概述 .6（一）PLC 简介 .6（二）PLC 的结构及特点 .7（三）PLC 的应用 .8（四）PLC 的发展 .10四、系统硬 件设计 .11（一）PLC 的选择 .11（二）电动机的 选择 .12（三）其他器件 的选择 .12（四）硬件连接 图的绘制 .13五、系统软件设计 .15（一）PLC 梯形图概述 .15（二）系统流程图设计 .16（三）梯形图的设计 .17（四）系统程序调试 .19结 论 .21参考文 献 .22致 谢 .23毕 业 论 文 正 文 第 0 页哈尔滨职业技术学院印制绪 论随着科学技术的不断进步，整个国家自动化水平和信息化水平的长足发展，社会对这方面的要求越来越
4、多。以前的工厂都是利用人工的方式进行生产加工，这样的工作的方式，不仅没有安全保障，而且没有很高的经济效益。改革开放以来，国内的发展形式越来越好，竞争也越来越激烈，高科技设备逐渐代替了以前的手工操作方式，自动化设备也越来越多，自动控制系统用的越来越多。公司面对的压力也越来越大，不仅要考虑国内的对手，国外的竞争逐步加大，随着信息科技、市场经济的迅猛发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，尤其是随着高新科技的日新月异，产品的类型、工艺外形越来越复杂，再加上企业经营与发展必会面对劳工的短缺、人工成本要省力化、合理化与自动化的发展趋势，传统的手工送料已经不能满足要求，这时自动加料机就应运而生
5、。在今天现代科学技术的许多领域中，什么是加料机呢？顾名思义，加料机就是专门用于粒料，粉料，片状料，带状等材料的自动化、数控化、精确化的输送机器，送料机是借助于机器运动的作用力加于材料，对材料进行运输的机器。特别是近年来，各项技术的不断发展，如自动控制技术、电力电子技术、检测技术和信息技术，使得这些应用的领域越来越多。作为辅助装置的送料机构自动化水平也需要越来越高。综上所述，在本着节约资金、降低成本、提高生产效率、保障人身安全、实现自动化运作的情况下对加料机构进行设计，研究出更加适合于工作环境的自动化加料机构。毕 业 论 文 正 文 第 1 页哈尔滨职业技术学院印制一、设计的背景在现代科学技术的
6、许多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用，并且随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。（一）设计目的和意义由于自动化在当今时代发展越来越快，自动化水平也不断的提高，所以 PLC 已成为了广泛的应用， PLC 加料控制系统是工业流程中的一环，他通过 PLC 控制，接触器、传感器等配合。再辅以开关元件、热继电器等元件设备，以达到自动下料、称量、并将原料运走的全程自动运作。其中操作人员只需控制启动与停止按钮即可，并可在
7、任何时候按下停车按钮，系统将在完成当前流程后再停车于初始状态，不用考虑因停车时间不对、原料滞留而引起的下次启动时过程错误，从而降低了对工作人员的操作要求及其劳动强度。（二）设计的要求1按下启动按钮后，接通上输送带电动机（进料电动机）M3，上输送带运转，开始向秤斗进料。2当称斗中的原料达到设定重量，料位开关 S3 动作，M3 停止运行，停止进料，同时接通下输送带电动机（进料达到）M4（出料电动机）和开闸电动机 M1，使下输送带运转，斗秤闸门打开，将料输出至下传送带。毕 业 论 文 正 文 第 2 页哈尔滨职业技术学院印制3当闸门完全打开，碰撞闸门上限位开关 S1，切断 M1，M1 停止运行。4当
8、称斗中原料下完，料位开关 S4 动作，接通关闸电动机 M2，关闭闸门。5当闸门完全关闭，碰撞闸门下限位开关 S2，切断 M2，M2 停止运行，接通 M3，料仓重新开始下料。6按下停止按钮时，应等秤斗中的原料下完，再延时 10S，待传送带上的原料输送完毕，自动切断电源，停止系统。7如果出现故障，可直接切断电源，停止一切动作。毕 业 论 文 正 文 第 3 页哈尔滨职业技术学院印制二、系统控制方案的确定（一）系统设计的思路在自动供料系统设计过程中主要考虑以下几点：1深入了解和分析自动供料系统的工艺条件和控制要求。2确定 I/O 点数。根据自动供料系统功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用
9、的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。3根据 I/O 点数选择合适的 PLC 类型。4分配 I/O 点，分配 PLC 的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。5设计自动供料系统的梯形图程序，这是整个异步电机控制系统设计的核心工作。6将 PLC 程序经过计算机模拟运行，查找错误，使系统程序更加完善。7PLC 软、硬件设计完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。（二）系统控制方案实现基于 S7-200 供料系统控制设，进行供料控制系统研究和分析；进行 PLC 应用研究和分析；进行加料 PLC 系统硬件设计，PLC 软件编
10、程设计，对程序进行调试。三个电机均采用三相交流异步机，其中传送带电机 M3、M4 功率为 4000 瓦，额定电压为 380V，额定电流为 10A，M1功率为 2000 瓦，额定电压为 380V，额定电流为 5A。毕 业 论 文 正 文 第 4 页哈尔滨职业技术学院印制供料系统工艺过程与控制要求：启动后，M3 得电，输送带运转和开始进料。当称斗中的原料达到设定重量，S3 动作，接通 M4，切断M3，停止进料，同时 M1 得电，M1 电机正转，打开称斗闸门，下料至传送带，当闸门完全打开，碰撞 S1，切断 M1。当称斗中原料下完，S4 动作，接通 M1 电机的反转，关闭闸门，当闸门完全关闭，碰撞 S
11、2，切断M1，接通 M3，料仓重新开始下料。当按停车时，应等称斗中的原料下完，再延长 10 秒，待传送带上的原料输送完毕，才切断电源。如图2.1 所示。称斗料仓满信号 S3空信号 S4S3 S4称门开信号 S1 称门闭信号 S2闸门开 M1 闸门闭 M1M4M3毕 业 论 文 正 文 第 5 页哈尔滨职业技术学院印制图 2.1 加料系统原理图毕 业 论 文 正 文 第 6 页哈尔滨职业技术学院印制三、可编程控制器概述（一）PLC 简介可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Progr
12、ammable Logic Controller）简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。在 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现
13、状，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即1编程方便，现场可修改程序；2维修方便，采用模块化结构；3可靠性高于继电器控制装置；4体积小于继电器控制装置；5数据可直接送入管理计算机；6成本可与继电器控制装置竞争；7输入可以是交流 115V；毕 业 论 文 正 文 第 7 页哈尔滨职业技术学院印制8输出为交流 115V，2A 以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9在扩展时，原系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了
14、成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制。于 1977 年开始工业应用。（二）PLC 的结构及特点基本结构：各种 PLC 的组成结构基本相同，主要有 CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。1中央处理器：中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU 是 PLC 的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。2储存器：PLC 的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放 PLC 的系统程序，用户存储器用于存放 PLC 的用户程序。3输入输出接口单元：PLC 的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入 CPU；PLC 的输出接口电路的作用是
