PLC工程机械中的顺序控制

课程设计报告书

课程名称：PLC课程设计

题目：工作机械中的顺序控制

系（院）：电子工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级

姓名：

学号：

评语：

成绩：

签名：

日期：

1绪论

PLC控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，他是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展

到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小

批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产

设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。利用PLC可编程控制器，西门子S7-200可编程控制器进行三级传输带的PLC

控制的编程。

2 工作机械中的顺序控制

用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。如果一个控制系统可以分解成一些独立的控制动作，而且这些动作必须严格按照一定的先后顺序才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统成为顺序控制系统。

图1 顺序功能图表

所谓顺序控制设计方法，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有秩序的进行操作。使用顺序控制方法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，

然后根据顺序功能图编写梯形图程序。有的PLC为用户提供了顺序功能图语言，再编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作。顺序控制设计方法易于接受，提高设计效率；程序的调试、修改和阅读也方便于接受。

3 三级皮带运输机

图2 三级皮带运输机工作示意图

3.1 控制要求

(1)．按下启动按钮SB1后，传送带1起动，经过8秒，传送带2起动，再经过8秒，传送带3起动，再经过8秒，卸料阀打开，物料经各级传送带输送到料仓。

(2)按下停止按钮SB2后，卸料阀关闭，经过5秒，传送带3停止，再经过5秒，传送带2停止，再经过5秒，传送带1停止。

(3)传送带检测料仓料位，料满则卸料阀关闭，经过5秒，传送带3停止，再经过5秒，传送带2停止，再经过5秒，传送带1停止。

3.2电气原理图

三级皮带运输机分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，启动时要求8秒的时间间隔，并按M1、M2、M3的顺序启动，在M3电动机启动8秒后，卸料阀就打开向皮带上卸下货物，由皮带传送到仓库。在仓库里有一个料位检测开关，这里用行程开关代替。当料装满时，发出仓满信号，并使卸料阀关闭，五秒钟后电动机依次由M3、M2、M1停止，每个间隔5秒钟。若仓未满，检测到后，三个电动机顺序启动，依次工作。每个电动机设有热继电保护。电气主电路和控制回路如下图所示。

图3 三级皮带运输机主电路图

图4 电气控制回路

主回路中电动机选用Y系列三相异步电动机，功率为4KW。电动机由热继电器FR1实现过载保护，其型号为JRS1-10/Z。在选用时必须了解被保护对象的工作环境、启动情况、负载性质、工作制以及电动机允许的过载能力。要遵循的原则是：应使热继电器的A-S特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能地接近，甚至重合，以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和启动瞬间(5-6IN)时不受影响。交流接触器KM1、KM3分别控制电机的正转与反转。接触器主触点的额定电流应等于或稍大于实际负载电流，额定电压稍大于负载回路的额

定电压，所以可选类型为CJ12T-10A的交流接触器,额定电压及额定电流分别为380V，10A。

熔断器FU1实现负载回路的短路保护。因为是作为电机回路的短路保护，应考虑到电机的起动条件，对启动时间较长或频繁起动的场合，按下式计算：IFU=IST/(1.6～2)

以三级传送运输机为例，IFU=7A/(1.6～2) ≈3～4,选用4A的熔体，其余熔体额定电流的选择，按上述方法选配。控制回路熔体额定电流选用2A。

表1 原理图的元器件目录表

序号文字符号名称数量规格型号备注

1 M 电动机 3 Y系列三相交流异步电动机

2 FR 热继电器

3 JRS1-10/Z 参照电动机整定电流

3 FU 熔断器 3 RL1-15 熔体4A

4 FU 熔断器 1 RT16-32X 熔体2A

5 QF 断路器 1 DWX1L-10 脱扣电流20A

6 SB 按钮 4 LAY37系列

7 SQ 限位开关 2 LX19系列检测料位信号

8 KM 交流接触器 3 DJX-9 线圈电压：AC220V

9 PLC 可编程序控制器 1 S7-200 继电器输出

10 K 卸料阀 1 用灯泡来模拟其功能

三级皮带运输机就是一个典型的工作机械中的顺序控制，下面简单介绍三级皮带运输机的设计方法。

3.3 PLC硬件设计

3.3.1确定外围I/O设备

（1）输入设备：采用4个按钮，分别为启动按钮，停止按钮，急停按钮，复位按钮；2个行程开关；3个热继电器。

（2）输出设备：采用3个接触器分别控制三级皮带的电动机，1灯泡用来模拟卸料阀开关状态。灯泡亮表示卸料阀打开，灯泡灭表示卸料阀关闭。

3.3.2 选定PLC的型号

选用的PLC是西门子公司的S7-200系列的PLC-CPU224。