《电气控制与PLC应用》课程设计生产线小车送料.doc

电气控制与PLC应用课程设计题 目生产线小车送料专业班级机电工程系班姓 名：学 号指导教师2011年 月日目 录摘要 1一、课题背景 31、课题背景 32、研究目的和意义 33、本文的主要工作 4二、课程设计任务书41、课程设计名称52、课程设计内容 53、课程设计要求 5 三、解决方案6四、总体设计思路 7五、程序设计及调试 81、PLC的选型及I/0分配图 92、拟定程序的SFC顺序功能图 93、梯形图 9六、电气设计 311、小车顺控设备电气接线线原理图 322、小车顺控设备电气元件明细表 34七、后期工作 351、操作过程简要说明 352、常见故障及排除方案 363、编写并提交（课程）设计说明书 36八、尚存在的问题及方案建议 36九、课程设计总结 37十、参考文献 38十一、致谢39一·课题背景 1·课题背景随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC、变频器和人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电气控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展。 在现在化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。 控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样讲给企业造成重大损失。 送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。所以，对送料小车控制系统的设计要予以重视。 2、研究目的和意义随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的小车装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器小车控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下四个原因：PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司S7-200型PLC。西门子PLC有小型化、高速度、高性能等特点，是S7-200系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控制。3、本文的主要工作首先，回顾小车送料的历史，随着社会经济的发展，小车送料的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了小车控制系统，才会满足稳定可靠的自动控制系统需求。然后，叙述了可编程程序控制器的产生、发展、应用的历程，通过论述可编程程序控制器的各种优点、 卓越性能、结构、原理，有一个感性的总体认识。然后，结合交通灯控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。然后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。1、课程设计名称用PLC和触摸屏实现某“生产线送料小车”的顺控与监控2、课程设计内容某生产流水线小车由1台Y系列三相异步电动机驱动，电动机规格为2.2、380V、4.7A，不频繁起动。该电动机正转时，使小车前进；反转时，使小车回退。 生产流水线小车主要工作过程(工作流程)起初：小车停在SQ0处(1)SB第1次按下小车前进至SQ1处SQ1动作小车停止延时3s小车返回SQ0处SQ0动作小车停止；(2)SB第2次按下小车前进至SQ2处SQ2动作小车停止延时5s小车返回SQ0处SQ0动作小车停止；(3)SB第3次按下小车前进至SQ3处SQ3动作小车停止延时8s小车返回SQ0处SQ0动作小车停止；(4)SB再次按下重复以上过程。3、设计任务要求 （1）. 要求本次设计的控制装置采用PLC和触摸屏等技术设备实现。（2）. 要能完全满足控制要求；（3）. 要按照电气设计惯例，提供短路、过载、联锁等故障保护措施；（4）. 本次设计的控制装置应由操作屏、电气控制箱(柜)等部分组成，要尽量与生产设备进行一体化安装，具体安装尺寸另行商定；（5）. 要有点动、自动单周等2种工作模式；6 要按照设计惯例，提供完整的设计说明书(电子书1份、书写或印刷书1份)。4. 创新要求（完成创新要求的加分）(1)能用按钮和触摸屏调整送料号（13），并能用数码管和触摸屏显示送料号；(2)能用按钮和触摸屏调整送料停留时间（39秒），并能用数码管和触摸屏显示送料停留时间；(3)能用数码管和触摸屏显示当前工作步的步号；(4)有急停功能，当急停解除之后，设备能从急停处继续工作。三解决方案 根据控制要求 设计要求 选用的plc为：S7-200 CPU 224 它是德国西门子公司生产的S7系列小型PLC，PLC有小型S7-200、中型S7-300、大型S7-400的它的区分是通过输入输出的点数多少。我们这次设计的小车送料根据控制要求等情况选择小型S7-200，在小型PLC S7-200按输入输出点数中再将其划分CPU221、CPU222、CPU224、CPU226输入输出点数分别为6/4 8/6 14/10 24/16，根据控制要就选择S7-200CPU224 14/10，有继电器输出和晶体管输出型在这次任务中应要控制步进电机需要发高速脉冲和数码管显示为使视觉效果好选用晶体管输出型。 PLC选定为S7-200 CPU224 DC/DC/DC 四总体设计思路 根据已知情况、控制要求、设计要求， PLC-控制装置的设计可按照“大而化小，分而治之”的思路，划分为以下5个部分，依序进行，各部分的设计任务分配如下:(1) 程序设计及调试拟采用切换法，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试；(2)电气设计完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、互连图、元件明细表的设计；(3)*柜屏设计完成电气元件安装图、控制箱（柜）、操作的设计(4)安装、接线、联合测试完成电气元件的安装、接线、并对程序与线路进行联合测试；(5)后期工作说明操作过程、拟定常见故障排除方案、编写设计说明书等。下面按照这个总体设计思路的任务安排，逐步展开。五、程序设计及调试 送料I/O分配图SFC顺序功能图生产线小车送料 程序 主程序SBR -0SBR-1SBR-2SBR-10SBR-30SBR-31SBR-11六、电气设计元件布置图 操作屏布置图PLC 编程元件明细表编程元件作用输入I0.0 调整送料号I0.1 送料启动I0.2 点动送料进I0.3 点动送料退I0.4 暂停I0.5 点动档位I0.6 自动档位I0.7I1.0 上料位I1.1 A工位I1.2 B工位I1.3 C工位I1.4输出Q0.0=1 电机正转Q0.1=1 电机反转Q0.2Q0.3aQ0.4bQ0.5cQ0.6dQ0.7eQ1.0fQ1.1g电气元件明细表序号文字符号名称型号规格单位数量备注1PLCPLCS7-200CPU22414路输入10路输出台1德国西门子生产2M1电动机39BYG250-26DC24V 0.2N.M 0.4A台13驱动器ZD-6209-V2台14QF漏电断路器DZ 267LE-32只5稳压电源盒台16FU熔断器RT18-32/2只27SB按钮LAY39只58SA旋钮LAY3-X9SBS急停按钮LAY3只110SQ行程开关YBLXW-6/11只411EL指示灯D09只211XT1端子板UK-3N套12堵头14导线BV5000.75mm215导轨TH35-7535x1000mm510mm 470mm170mm16线槽18x1000mm17同步带mm820mm18联轴器只119数码管只220七、 后期工作1、操作过程简要说明(1) 将SA打到自动挡，按下送料SB1小车前进到A工位，停留卸料，退回上料位，再按下送料SB1小车一次送到相应的B工位、C工位，在自动挡时可以调整送料工位号(13)。将SA打到手动挡时可以通过点进SB2和点退SB3任意调整小车的位置，此时还可以调整小车停留时间（39 S），在紧急情况是可按SB4急停（自锁）防止出现事故，在紧急情况过后按下SB4复位小车继续（防止产品出现废品）,（2）在组态软件有相应的按钮、数码显示、动画显示。.2、常见故障及其排除方案(1)无法启动：检查PLCRUN指示灯亮没，没亮程序错误编程错误或程序未运行排除方法：从新编程，运行程序（2）小车不能送料到相应的工位：程序错误 排除方法：从新编程（3）手动无效程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线（4）急停无效程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线（5）电机不能反转程序错误或接线错误排除方法：从新编程或纠正错误接线八、尚存在的问题及方案建议本设计方案虽然“设计简约，考虑面广，满足要求”，但至少存在以下2个问题尚未解决：(1)       电源问题：在设计过程中，为了简化操作过程，对PLC未加装分电源开关，这样不利于操作。(2)       PLC电源净化问题：西门子PLC供电电压为DC24V,适应电源范围较宽，；但为了减弱电网对PLC的干扰，仍应加装电压净化元件，如电源滤波器、隔离变压器等。建议采取以下方案解决：(1)       针对电源问题，建议加一个电源分开关来解决。(2)       针对PLC电源净化问题，建议加装电源滤波器或隔离变压器的方案来解决。课程设计总结PLC和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是一个由三个部分组成的浇灌系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。    通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。     通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。致谢 这次课程设计基本上涵盖了我们所学习的PLC程序的大部分知识点，课程设计题目要求不仅要求对课本知识有较深刻的了解，同时要求程序设计者由较强的思维能力和操作动手能力。这次课程设计使我对PLC程序的编程、程序的录入、以及在上机操作调试有了很大的提高。大部分同学只关心程序运行的结果，而对程序的创新丝毫不在意。这是非常不可取的，因为往往在动脑思考创新中我们会有更多收获，学到更多的知识。做课程设计不仅让我们修补了以前学习的漏洞，也让我明白了一个道理：学习好PLC这门技术，需要自己对它有兴趣，而且要自己肯于动手操作实验。最后该感谢帮助我的同学和老师。首先该感谢这门课程任教的胡老师给我们精心的讲解和适用的资料。感谢同学们对我学习上的交流和帮助，还得感谢学校给我们这样的一个自己动手设计的好机会！ 参考文献1电气控制与PLC应用，胡汉文 丁如春 主编，人民邮电出版社，20092科威PLC资料，来自于公司网站3三菱及西门子PLC资料，来自工控网4可编程控制器教程，黄云龙主编，科学出版社，20035可编程控制器应用技术，张万忠主编，化学工业出版社，20026机电电气自动控制（修订版），陈远龄主编，重庆大学出版社出版，20057十字路口交通灯的PLC控制，来自三笔网 8可编程控制器原理及应用教程，王晖 孙玉峰 王文华 主编，清华大学出版社出版，2004 资源来源 鄂东职业技术学院 学生PLC课程设计 资料整理 胡码三笔网 2010-5-31致 谢 本论文是在导师教授的指导下完成的。从论文的选题、结构到资料的整理等工作都得到了导师的悉心指导。在撰写论文的过程中，导师渊博的学识，严谨的治学态度，丰富的实践经验，循循善诱的指导方式，令学生终生受益，谨此表示学生最衷心的感谢。 在攻读本科的这几年时间内，不可避免地存在着工作、家庭、学习的矛盾，但得到了单位领导、同事、家人、同学的大力支持和帮助，为此向他们致谢。最后向本论文的评阅人和参加答辩工作的各位老师致以诚挚的谢意。