电器控制与PLC课程设计 02机双Y2 02121429电器控制与PLC课程设计自动送料装车系统的PLC控制专业：机械制造工艺及设备工业电气自动化班级：02机双Y2姓名： 李荣杰学号：02121429时间：05/06（一）20周目 录第一章绪论 1第二章方案设计 第一节课题介绍 2第二节硬件设计 3第三节元器件选择4第四节软件设计 5第三章 设计中碰到的问题及处理方法 12第四章 小结 13附录一梯形图 14附录二设计的主电路、PLC控制电路 15附录三元器件清单 16参考书及参考网站 17第一章绪论本课程设计以自控轧钢机控制系统设计，说明PLC的工业应用。目前我国大部分的轧钢机的控制系统都是从国外引进的，不仅成本昂贵，而且在维护等方面也非常不方便，一旦出现故障就有停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。针对这种情况，应对轧钢机控制系统进行改造，使其本地化，这就是设计本系统的主要目的。 轧钢机的控制系统在国外已经比较普遍，但在我国国内对于这方面的研究还是比较少，因此国产的控制系统几乎没有，这就更加有了对此系统进行改造的必要性。 在对系统进行改造前，必须对工艺流程、机械设备、原有的控制系统进行分析研究，只有在彻底搞清楚原理之后才能进行改造工作，因此分析这一步是非常重要的，并且也是很难很大的工作，之后的硬件设计、软件编程相对简单一些。进行改造之后的控制系统不仅在维护方面更加方便，并且也降低了成本，在产品的一致性上也有了提高，为产品的各项参数指标的提高创造了更好的前提条件，有利于质量的提高。轧钢机的应用越来越广泛，前景是非常好的。第二章 方案设计用PLC构成自动送料装车控制系统。第一节 课题介绍在小型控制系统中，大量的控制为顺序控制。顺序控制是指根据预先规定的程序或条件，对控制过程各个阶段顺序地进行自动控制。用PLC进行顺序控制十分方便，它可以采用多种编程方法，除了用基本逻辑指令和移位指令来编程以外，还可以用专用的顺序控制指令（例如步进指令）来编程。本课题要求如下：某原料从料斗经过M1、M2、M3三台皮带运输机送出。从料斗向皮带1供料由电磁阀K2控制，皮带1、皮带2、皮带3分别由电动机M1、M2、M3驱动。通过红灯L1、绿灯L2控制装料车的进出。由传感器S1、S2控制料斗的开关。如图1-1：图1-1自动送料车系统示意图第二节 硬件设计该系统硬件控制要求如下：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电机M1、M2、M3皆为OFF。当汽车到来时（用S2接通表示），L1亮，L2灭，M3运行，电机M2在M3接通后2S后运行，M1在M2接通后2S后运行，K2在M1接通后2S后打开出料。当料满后（用S2断开表示），料斗K2关闭，电机M1延时2S后关断，M2在M1停2S后停止，M3在M2停2S后停止，L2亮，L1灭，表示汽车可以开走。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O，高速计器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要 根据自动送料车系统的工艺流程，控制系统的被控系数有电磁阀K2的开启与关闭、传感器S1、S2的接通与断开、信号灯L1、L2的亮灭，电动机M1、M2、M3对皮带的驱动等。考虑到现场工作环境比较恶劣等情况，采用日本三菱电工的FX2N-32MT-001系列可编程控制器（PLC）的CPU216为核心，配以扩展模块、外部接口及驱动单元组成自动送料车生产过程自动控制系统。FX2N-32MT-001（晶体管输出型）自带32个I/O点，其中16个输入点、16个输出点，其输出为直流型输出，可以满足高频输出的要求。FX2N PLC的体积比FX2 PLC小50%以上，但控制功能和性能相同。FX2N PLC的编程，可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSE MEDOC进行。第三节 元器件选择元器件选择列表序号名称型号数量1灯泡220V22电磁阀34EF30-E10B24电动机JL14-25Z35传感器WBC0126PLCFX2N-32MT-00117通讯电缆YDSLG18皮带PDSIECA-239电源SITOP310熔断器RL6-25311低压隔离器HD-11312时间继电器JR0313按钮LA25215压力继电器JT4-22A316热继电器JR16-20/33元器件选择如下表：第四节 软件设计一、 I/O地址分配表，该系统需要11个输入点和5个输出点。I/O地址分配表输入设备输入点编号输出设备输出点编号启动按钮X1电磁阀Y0停止按钮X2电动机M1Y1灯L1X3电动机M2Y2灯L2X4电动机M3Y3传感器X5Y4X6Y5X7X8X9X10X11二、 根据控制要求状态图如图1-2所示。S28X8S1S2X4T0Y2X3L2(Y1)L1(Y0)X2X1X0S0S21S22S23S24T1Y3X5S25T2Y4X6S26K2（阀开）X7S27K2（阀关）M1Y2T0S29X9M2Y3T1S30X10M3Y4T2S31X11L1 Y0L2 Y1M8002图1-2自动送料车系统状态转移图三、 用基本逻辑指令编程根据流程图用基本逻辑指令编制的梯形图如图1-3所示。程序运行过程如下：按下启动按钮，X0闭合，M8002接通。X1闭合，红灯L1灭，绿灯L2亮，允许汽车进装料，X1断开。X2闭合，红灯L1亮，绿灯L2灭，汽车到位装料，X2断开。X3闭合，电机M3启动，T0开始计时，T0计时到，X3断开。X4闭合，电机M2开始启动,T1开始计时，T1计时到，X4断开。X5闭合，电机开始M1启动，T2开始计时，T2计时到，X5断开。X6闭合，阀K2打开，根据传感器S2，X6断开。X7闭合，阀K2关闭，X7断开。X8闭合，电机M1停止运转，T0开始计时，T0计时到，X8断开。X9闭合，电机M2停止运转，T1开始计时，T1计时到，X9断开。X10闭合，电机M3停止运转，T2开始计时，T2计时到，X10断开。X11闭合，红灯L1灭，绿灯L2亮，允许汽车开走，X11断开。程序结束，等待循环。该程序的控制示意图如下：1. 起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序启动。其起动顺序为:电机M2打开阀K2打开时隔2S电机M1打开时隔2S电机M2打开时隔2S2. 停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为：时隔2S电机M2打开时隔2S电机M3打开时隔2S阀K2关闭电机M1打开四、 自动送料车系统梯形图如图1-3所示。图1-3自动送料车系统梯形图五、 自动送料车系统指令表如图1-4所示LDM8002运行开始对状态S0驱动SETSOSTLSO激活初始状态S0，PLC运行LDX000SETS21STLS21LDX001SETS22STLS22LDX002OUTYOOUTY1SETS23STLS23LDX003OUTY2OUTT1SETS24STLS24LDX004OUTY3OUTT1SETS25STLS25OUTY4OUTT2LDX005SETS26STLS26LDIS2OUTK2LDX006SETS27ANDS1OUTK2LDX007SETS28STLS28OUTY2OUTT1LDX008SETS29STLS29OUTY3OUTT1LDX009SETS30STLS30OUTY4OUTT2LDX010SETS31STLS31OUTY0OUTY1LDX011OUTS0RET步进程序结束返回S0END图1-4自动送料车系统指令表第三章 设计中碰到的问题及处理方法第三章 设计中碰到的问题及处理方法1 在设计初期因为不能确认所设计的系统如何工作而不能确定设计方案，后通过查阅有关资料以及不断改进从而确定了设计路线及设计方案。2在使用软件模块做设计时，启动和运行过程的操作都被错误和分析中断所监控。错误将被报告给系统并通过模块上的LED显示。3 在选用有关元器件时遇到了一些麻烦，因为不能确定所选择元器件是否满足设计要求以及是否合理等问题，这很重要，后通过查阅有关文献资料设计工具书等，以及参考其他有关类型的实例从而确定了元器件。4 在编程过程中因为编程方法不是很合理，遇到了很多麻烦。从书上找到了一些经验编程方法：（1）PLC的编程，从梯形图来看，其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件，这些条件又总是用机内各种器件按一定逻辑关系组合来实现的。（2）梯形图的基本模式为启-保-停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是