机电传动课设

成绩评定表
课程设计任务书
前言 (1)
1 课程设计的任务及要求 (2)
1.1课程设计的任务 (2)
1.1.1任务分析及方案确定 (2)
1.1.2电路图的确定 (2)
1.1.3控制软件的设计及调试 (2)
1.2课程设计的基本要求 (3)
2 总体设计 (4)
2.1 PLC的选型 (4)
2.2 PLC端子分配 (5)
2.3外部接线图 (6)
3 PLC程序设计 (7)
3.1设计思想 (7)
3.2 顺序功能图 (8)
3.2.1自动程序顺序功能图 (8)
3.3.2回原点顺序功能图 (9)
3.3 PLC梯形图 (10)
3.3.1 主程序 (10)
3.3.2 自动 (11)
3.3.3 回原点 (17)
3.3.4 取料子程序 (18)
3.3.5 放料子程序 (19)
3.3.6 冷却子程序 (20)
4 程序调试说明 (21)
结束语 (24)
参考文献 (25)
加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace）对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。

早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。

现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。

为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。

本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、可编程序控制器（PLC）控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法、常用电器元件的选择方法，并具备熟练运用的能力。

可编程序控制器（Programmable Logic Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络技术的通用工业控制装置。

简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。

随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，简称PLC。

目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC 领域无限的发展前景。

机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是使生产机械设备，生产线，车间，甚至整个工厂都实现自动化。

从狭义上讲，就是通过控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量的增加，质量的提高，生产成本的降低，工人的劳动条件的改善以及能量的合理利用。

1 课程设计的任务及要求
1.1课程设计的任务
1.1.1任务分析及方案确定
根据控制要求进行如下工作：
（1）任务分析，然后确定主电路，注意考虑设备的保护；
（2）确定控制规则；
（3）选择PLC，包括PLC点数、类型及扩展模块的类型，注意操作方式及控制电路的保护；
（4）PLC输入输出点的确定及分配等。

1.1.2电路图的确定
（1）画出主电路原理图；
（2）画出PLC原理或接线图；
（3）画出顺序功能图。

1.1.3控制软件的设计及调试
根据控制规则进行如下工作：
（1）画出顺序功能图；
（2）设计PLC控制梯形图；
（3）程序调试说明。

1.2课程设计的基本要求
机械系统包括自动台车、机械臂起吊装置、冷却槽和夹紧装置四部分。

控制动作主要包括：台车的前进/后退、机械臂的上升/下降、夹钳的夹紧/松开、冷却槽的前进/后退。

示意图如图1.1所示。

动作控制要求：
图1.1送料系统示意图
2 总体设计
2.1PLC的选型
西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC，即可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。

PLC的控制主机，使用西门子S7―200系列作为整个系统的主控制机。

控制系统中需要22个输入端口和8个输出端口，根据输入和输出端口数，还有系统对应的相应功能，所以在这个控制系统中选择 S7-200 CPU226 AC/DC/继电器性PLC。

控制面板设计，如图2.1所示：
图2.1 控制面板
2.2PLC端子分配
控制系统中需要上，下，中，取料，卸料，1#炉，2#炉，伸出，缩回，1#炉加热完毕，2#炉加热完毕共13个限位；还需要回原点，单周期，连续共3个转换开关；启动，停止开关。

所以总共需要18个输入端口数。

输出系统中需要夹紧，松开，上升，下降，前进，后退，伸出，缩回共8个输出端口。

所以PLC端子分配图如下图2.2所示：
图2.2 端子分配图
2.3外部接线图
根据输入和输出端口数，还有系统对应的相应功能，所以在这个控制系统中选择 S7-200 CPU226 AC/DC/继电器性PLC。

如图2.3外部接线图所示：
CPU226
1#
2#
1#
2#
夹紧限位
松开限位
停止
松开开关
上升开关
左行开关
下降开关
图2.3 外部接线图
3 PLC程序设计
3.1设计思想
回原点程序设计：根据这个系统的实际操作情况，回原点能设计成自动回原点，所以用自动程序执行回原点。

单周期，连续控制设计：单周期和连续的设计差不多都一样。

在这系统中，单周期要执行的动作是：一，启动后，执行取料子程序，取完料后，到达上限位前进；二，前进到1#炉限位，执行放料子程序，将料放入1#内，上升到上限位，后退；三，后退到1#炉限位，执行冷却子程序，30秒后夹钳冷却完，冷却槽到达缩回限位后，又执行取料子程序，到达上限位，前进；四，到达2#炉限位时，执行放料子程序，将料放到2#炉内，执行完，到达上限位，后退；五，到达1#炉限位，接到1#炉传感器加热完毕信号，执行取料子程序，将1#炉加热好的料取出，取出后到达上限位，后退；六，后退到卸料限位，执行放料子程序，将料放到卸料台上，执行完后，到达上限位，后退；七，后退至取料限位，执行冷却子程序，执行完后，前进；八，前进至2#炉限位，并接到2#炉传感器加热完毕信号，执行取料子程序，将2#炉内的料取出；九，到达上限位后，后退至卸料限位，执行放料子程序，将2#炉加热完的料放到卸料台；十，上升至上限位，后退回到原点，结束操作。

而连续控制就是连续的将料放到1#,2#炉内加热，并将加热好的料放到卸料台上，所以连续只需要在单周期的基础上，加上连续执行控制标志。

取料子程序设计：需要执行这个程序时，夹钳先下行，到达下限位，夹钳夹紧并到达夹紧限位，上升。

放料子程序设计：需要执行这个程序时，夹钳先下行，到达下限位，夹钳松开并到达松开限位后，上升。

冷却子程序：需要执行这个程序时，冷却槽伸出，到达伸出限位，夹钳下行到达中限位，冷却30秒后，夹钳上升至上限位，冷却槽缩回。

3.2 顺序功能图
3.2.1自动程序顺序功能图
根据课程设计的基本要求制作出自动程序顺序功能图，如下图3.1所示：
图3.1自动程序顺序功能图
3.3.2回原点顺序功能图
用置位/复位指令设计的自动回原点程序的顺序功能图，如下图3.2所示：
图3.2回原点顺序功能图
3.3 PLC梯形图
3.3.1 主程序
图3.3 主程序梯形图
3.3.2 自动
图3.4 自动梯形图
3.3.3回原点
图3.5 回原点梯形图
图3.6 取料子程序梯形图
图3.7 放料子程序梯形图
图3.8 冷却子程序梯形图
4 程序调试说明
仿真软件不能直接收到S7-200的程序代码，必须使用编程软件的导出功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASCⅡ文件。

选择合适的CPU然后装载程序。

初始界面如图4.1所示：
图4.1 初始界面
本程序需要完成单周期、连续、回原点三种工作方式。

调试过程中，小灯亮代表相应的步工作正常，可进行下一步调试。

自动程序调试，打开启动按钮I0.0，闭合停止按钮I2.1。

单周期阶段，按单周期按钮I0.1，运行1次结束。

连续阶段，按连续按钮I0.2之后逐步调试，对应的小灯亮并循环工作。

如图4.2图4.3所示：
图4.2 单周期阶段
图4.3 连续阶段
回原点阶段按回原点按钮I0.3，之后开启各个按钮，对应的灯泡亮，代表运行正常。

如图4.4所示：
图4.4 回原点阶段
结束语
这次课程设计在老师和同学的帮助下顺利完成了。

通过本次课程设计使我对PLC有了进一步的了解。

在编程和调试过程中熟练掌握机电传动控制系统的基本原理、可编程序控制器（PLC）控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法、常用电器元件的选择方法，并具备熟练运用的能力。

本次课程设计教会我做事要细心和有耐心，一点小小的错误都可能导致程序不能运行。

在不断改正的过程中对PLC有了更深的了解。

参考文献
[1] 陈白宁,段智明,刘文波.机电传动控制[M].沈阳：东北大学出版社
[2] 廖常处.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3] SIEMENS公司.SIMATIC S7-20可编程序控制器系统手册[S].2002。