《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程設(shè)計生產(chǎn)線小車送料

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1、 《電氣控制與PLC應(yīng)用》 課程設(shè)計 題 目∶生產(chǎn)線小車送料 專業(yè)班級∶機電工程系~班 姓 名：~~~ 學(xué) 號∶~ 指導(dǎo)教師∶ 2011年 ~月~日 目 錄 摘要 …………………………………………………………………………… 1 一、課題背景 ………………………………………………………………… 3 1、課題背景 …………………………………………………………………… 3 2、研究目的和意義 …………………………………………………………… 3 3、本文的主要工作 ……………………………………………………………4 二、課程設(shè)計任務(wù)書…………………

2、………………………4 1、課程設(shè)計名稱……………………………………………………………………5 2、課程設(shè)計內(nèi)容 ……………………………………………………………………5 3、課程設(shè)計要求 ……………………………………………………………………5 三、解決方案……………………………………………………………………………6 四、總體設(shè)計思路 …………………………………………………………… 7 五、程序設(shè)計及調(diào)試 ………………………………………………………… 8 1、PLC的選型及I/0分配圖 ………………………………………………… 9 2、擬定程序的SFC順序功能圖 ………………

3、…………………………… 9 3、梯形圖………………………………………………………………… 9 六、電氣設(shè)計 …………………………………………………………………31 1、小車順控設(shè)備電氣接線線原理圖 …………………………………… 32 2、小車順控設(shè)備電氣元件明細表 ………………………………………34 七、后期工作 ………………………………………………………………… 35 1、操作過程簡要說明 ……………………………………………………… 35 2、常見故障及排除方案 …………………………………………………… 36 3、編寫并提交（課程）設(shè)計說明書 …………………………………………

4、 36 八、尚存在的問題及方案建議 ……………………………………………… 36 九、課程設(shè)計總結(jié) …………………………………………………………… 37 十、參考文獻 ……………………………………………………………………… 38 十一、致謝………………………………………………………………………………39 一課題背景 1課題背景 隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動化越來越多的工廠設(shè)備采用PLC、變頻器和人機界面自動化器件來控制，因此自動化程度越來越高。電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展。 在現(xiàn)在化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低成

5、本，減輕工人的勞動負擔(dān)，要求整個工藝生產(chǎn)過程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的靈魂，對整個生產(chǎn)線起著指揮作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進行，重者甚至發(fā)生人生安全事故，這樣講給企業(yè)造成重大損失。 送料小車是基于PLC控制系統(tǒng)來設(shè)計的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用送料小車的運行，因此，送料小車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關(guān)系。送料小車能否正常運行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。 所以，對送料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計要予以重視。 2、研究目的和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的小車裝置遠遠不能滿足當(dāng)前

6、高度自動化的需要。可編程控制器小車控制系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。 近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應(yīng)用成為可能。 本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因： ①PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上； ②編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)； ③抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的靠

7、穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC； 根據(jù)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點，我們采用了德國西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。 3、本文的主要工作 首先，回顧小車送料的歷史，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，小車送料的要求越來越高，采用可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機，設(shè)計

8、開發(fā)了小車控制系統(tǒng)，才會滿足穩(wěn)定可靠的自動控制系統(tǒng)需求。 然后，敘述了可編程程序控制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程，通過論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點、 卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理，有一個感性的總體認識。 然后，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進行硬件、程序設(shè)計，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設(shè)計任務(wù)。 然后，通過對系統(tǒng)的調(diào)試和檢測，再進行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運行。 1、課程設(shè)計名稱 用PLC和觸摸屏實現(xiàn)某“生產(chǎn)線送料小車”的順控與監(jiān)控 2、課程設(shè)計內(nèi)容 某生產(chǎn)流水線小車由1臺Y系列三相異步電動機驅(qū)動，電動

9、機規(guī)格為2.2ＫＷ、380V、4.7A，不頻繁起動。該電動機正轉(zhuǎn)時，使小車前進；反轉(zhuǎn)時，使小車回退。 生產(chǎn)流水線小車主要工作過程(工作流程) 起初：小車[停在SQ0處] (1)SB[第1次按下]→小車[前進至SQ1處]→SQ1[動作]→小車[停止]→延時3s→小車[返回SQ0處]→SQ0[動作]→小車[停止]； (2)SB[第2次按下]→小車[前進至SQ2處]→SQ2[動作]→小車[停止]→延時5s→小車[返回SQ0處]→SQ0[動作]→小車[停止]； (3)SB[第3次按下]→小車[前進至SQ3處]→SQ3[動作]→小車[停止]→延時8s→小車[返回SQ0處]→SQ0[動作]

10、→小車[停止]； (4)SB[再次按下]→重復(fù)以上過程。 3、設(shè)計任務(wù)要求 （1）. 要求本次設(shè)計的控制裝置采用PLC和觸摸屏等技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)。 （2）. 要能完全滿足控制要求； （3）. 要按照電氣設(shè)計慣例，提供短路、過載、聯(lián)鎖等故障保護措施； （4）. 本次設(shè)計的控制裝置應(yīng)由操作屏、電氣控制箱(柜)等部分組成，要盡量與生產(chǎn)設(shè)備進行一體化安裝，具體安裝尺寸另行商定； （5）. 要有點動、自動單周等2種工作模式； 6． 要按照設(shè)計慣例，提供完整的設(shè)計說明書(電子書1份、書寫或印刷書1份)。 4. 創(chuàng)新要求（完成創(chuàng)新要求的加分）

11、(1)能用按鈕和觸摸屏調(diào)整送料號（1～3），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料號； (2)能用按鈕和觸摸屏調(diào)整送料停留時間（3～9秒），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料停留時間； (3)能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示當(dāng)前工作步的步號； (4)有急停功能，當(dāng)急停解除之后，設(shè)備能從急停處繼續(xù)工作。 三．解決方案 根據(jù)控制要求 設(shè)計要求 選用的plc為：S7-200 CPU 224 它是德國西門子公司生產(chǎn)的S7系列小型PLC，PLC有小型S7-200、中型S7-300、大型S7-400的它的區(qū)分是通過輸入輸出的點數(shù)多少。我們這次設(shè)計的小車送料根據(jù)控制要求等情況選擇小型S7-200，在小型PL

12、C S7-200按輸入輸出點數(shù)中再將其劃分CPU221、CPU222、CPU224、CPU226輸入輸出點數(shù)分別為6/4 8/6 14/10 24/16，根據(jù)控制要就選擇S7-200CPU224 14/10，有繼電器輸出和晶體管輸出型在這次任務(wù)中應(yīng)要控制步進電機需要發(fā)高速脈沖和數(shù)碼管顯示為使視覺效果好選用晶體管輸出型。 PLC選定為S7-200 CPU224 DC/DC/DC 四．總體設(shè)計思路 根據(jù)已知情況、控制要求、設(shè)計要求， PLC-控制裝置的設(shè)計可按照“大而化小，分而治之”的思路，劃分為以下5個部分，依序進行，各部分的設(shè)計任務(wù)分配如下: (1)程序設(shè)計及

13、調(diào)試 擬采用切換法，完成程序的設(shè)計，并在實驗室環(huán)境中進行模擬調(diào)試； (2)電氣設(shè)計 完成電氣線路原理圖、元件位置圖、接線圖、互連圖、元件明細表的設(shè)計； (3)*柜屏設(shè)計 完成電氣元件安裝圖、控制箱（柜）、操作的設(shè)計 (4)安裝、接線、聯(lián)合測試 完成電氣元件的安裝、接線、并對程序與線路進行聯(lián)合測試； (5)后期工作 說明操作過程、擬定常見故障排除方案、編寫設(shè)計說明書等。 下面按照這個總體設(shè)計思路的任務(wù)安排，逐步展開。 五、程序設(shè)計及調(diào)試 送料I/O分配圖 SFC順序功能圖 生產(chǎn)線小車送料 程序

14、 主程序 SBR -0 SBR-1 SBR-2 SBR-10 SBR-30 SBR-31 SBR-11 六、電氣設(shè)計 元件布置圖 操作屏布置圖 PLC 編程元件明細表 編程元件 作用 輸入 I0.0 調(diào)整送料號 I0.1 送料啟動 I0.2 點動送料進 I0.3 點動送料退 I0.4 暫停 I0.

15、5 點動檔位 I0.6 自動檔位 I0.7 I1.0 上料位 I1.1 A工位 I1.2 B工位 I1.3 C工位 I1.4 輸出 Q0.0 =1 電機正轉(zhuǎn) Q0.1 =1 電機反轉(zhuǎn) Q0.2 Q0.3 a Q0.4 b Q0.5 c Q0.6 d Q0.7 e Q1.0 f Q1.1 g 電氣元件明細表 序號 文字符號 名稱 型號 規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 PLC PLC S7-200 CPU224 14路輸入

16、 10路輸出 臺 1 德國西門子生產(chǎn) 2 M1 電動機 39BYG250-26 DC24V 0.2N.M 0.4A 臺 1 3 驅(qū)動器 ZD-6209-V2 臺 1 4 QF 漏電斷路器 DZ 267LE-32 只 5 穩(wěn)壓電源盒 臺 1 6 FU 熔斷器 RT18-32/2 只 2 7 SB 按鈕 LAY39 只 5 8 SA 旋鈕 LAY3-X 9 SBS 急停按鈕 LAY3 只 1 10

17、 SQ 行程開關(guān) YBLXW-6/11 只 4 11 EL 指示燈 D09 只 2 11 XT1 端子板 UK-3N 套 12 堵頭 14 導(dǎo)線 BV500 0.75mm2 15 導(dǎo)軌 TH35-75 35x1000 mm 510mm 470mm 170mm 16 線槽 18x1000 mm 17 同步帶 mm 820mm 18 聯(lián)軸器 只 1 19 數(shù)碼管

18、 只 2 20 七、 后期工作 1、操作過程簡要說明 (1) 將SA打到自動擋，按下送料SB1小車前進到A工位，停留卸料，退回上料位，再按下送料SB1小車一次送到相應(yīng)的B工位、C工位，在自動擋時可以調(diào)整送料工位號(1~3)。將SA打到手動擋時可以通過點進SB2和點退SB3任意調(diào)整小車的位置，此時還可以調(diào)整小車停留時間（3~9 S），在緊急情況是可按SB4急停（自鎖）防止出現(xiàn)事故，在緊急情況過后按下SB4復(fù)位小車繼續(xù)（防止產(chǎn)品出現(xiàn)廢品）, （2）在組態(tài)軟件有相應(yīng)的按鈕、數(shù)碼顯示、動畫顯示。. 2、常見故障及其排除方案 (1)無法啟動： 檢查

19、PLC[RUN]指示燈亮沒，沒亮程序錯誤→編程錯誤或程序未運行 排除方法：從新編程，運行程序 （2）小車不能送料到相應(yīng)的工位： 程序錯誤 排除方法：從新編程 （3）手動無效 程序錯誤或接線錯誤 排除方法：從新編程或糾正錯誤接線 （4）急停無效 程序錯誤或接線錯誤 排除方法：從新編程或糾正錯誤接線 （5）電機不能反轉(zhuǎn) 程序錯誤或接線錯誤 排除方法：從新編程或糾正錯誤接線 八、尚存在的問題及方案建議 本設(shè)計方案雖然“設(shè)計簡約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個問題尚未解決： (1) 電源問題：在設(shè)計過程中，為了簡化操作過程，對PLC未加裝分電源開關(guān)，

20、這樣不利于操作。 (2) PLC電源凈化問題：西門子PLC供電電壓為DC24V,適應(yīng)電源范圍較寬，；但為了減弱電網(wǎng)對PLC的干擾，仍應(yīng)加裝電壓凈化元件，如電源濾波器、隔離變壓器等。 建議采取以下方案解決： (1) 針對電源問題，建議加一個電源分開關(guān)來解決。 (2) 針對PLC電源凈化問題，建議加裝電源濾波器或隔離變壓器的方案來解決。 課程設(shè)計總結(jié) PLC和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計，此次設(shè)計以分組的方式進行，每組有一個題目。我們做的是一個由三個部分組成的澆灌系統(tǒng)。由于平時大家都是學(xué)理論，沒有過實際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗，拿到的時候都不知道怎么做。但通過各

21、方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會了PLC設(shè)計的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機會，提高了與人合作的意識與能力。 通過這次設(shè)計實踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)

22、后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。 在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。致謝 這次課程設(shè)計基本上涵蓋了我們所學(xué)習(xí)的PLC程序的大部分知識點，課程設(shè)計題

23、目要求不僅要求對課本知識有較深刻的了解，同時要求程序設(shè)計者由較強的思維能力和操作動手能力。這次課程設(shè)計使我對PLC程序的編程、程序的錄入、以及在上機操作調(diào)試有了很大的提高。大部分同學(xué)只關(guān)心程序運行的結(jié)果，而對程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因為往往在動腦思考創(chuàng)新中我們會有更多收獲，學(xué)到更多的知識。做課程設(shè)計不僅讓我們修補了以前學(xué)習(xí)的漏洞，也讓我明白了一個道理：學(xué)習(xí)好PLC這門技術(shù)，需要自己對它有興趣，而且要自己肯于動手操作實驗。 最后該感謝幫助我的同學(xué)和老師。首先該感謝這門課程任教的胡老師給我們精心的講解和適用的資料。感謝同學(xué)們對我學(xué)習(xí)上的交流和幫助，還得感謝學(xué)校給我們這樣的一個自己

24、動手設(shè)計的好機會！ 參考文獻 [1]電氣控制與PLC應(yīng)用，胡漢文 丁如春 主編，人民郵電出版社，2009 [2]科威PLC資料，來自于公司網(wǎng)站 [3]三菱及西門子PLC資料，來自工控網(wǎng) [4]可編程控制器教程，黃云龍主編，科學(xué)出版社，2003 [5]可編程控制器應(yīng)用技術(shù)，張萬忠主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [6]機電電氣自動控制（修訂版），陳遠齡主編，重慶大學(xué)出版社出版，2005 [7]十字路口交通燈的PLC控制，來自三筆網(wǎng) [8]可編程控制器原理及應(yīng)用教程，王暉 孫玉峰 王文華 主編，清華大學(xué)出版社出版，2004 [ 資源

25、來源 ] 鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生PLC課程設(shè)計 [ 資料整理 ] 胡碼三筆網(wǎng) 2010-5-31 致 謝 本論文是在導(dǎo)師☆☆教授的指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、結(jié)構(gòu)到資料的整理等工作都得到了導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)。在撰寫論文的過程中，導(dǎo)師淵博的學(xué)識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的實踐經(jīng)驗，循循善誘的指導(dǎo)方式，令學(xué)生終生受益，謹此表示學(xué)生最衷心的感謝。 在攻讀本科的這幾年時間內(nèi)，不可避免地存在著工作、家庭、學(xué)習(xí)的矛盾，但得到了單位領(lǐng)導(dǎo)、同事、家人、同學(xué)的大力支持和幫助，為此向他們致謝。 最后向本論文的評閱人和參加答辯工作的各位老師致以誠摯的謝意。  ut2ApOd

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