基于PLC的自动加料机控制系统毕业设计(doc 50页)

基于PLC的自动加料机控制系统毕业设计(doc 50页)南昌工程学院毕业设计题目：基于PLC的自动加料机控制系统学院：机械与电气工程学院专业： 09机电一体化（2）班姓名： ########学号： ##############指导教师： #########完成日期： 2012 年 6 月目录第一章绪论 (5)1.1 设计背景和研究意义 (5)1.2 自动加料机控制系统的技术要求 (6)第二章可编程控制器基础 (8)2.1 PLC的简介 (8)2.2 PLC的结构 (9)2.3 PLC的分类 (10)2.4 PLC的特点 (12)2.5 PLC的应用 (14)2.6 PLC的发展 (15)2.7 PLC系统的其他设备 (16)2.8 PLC的编程语言及设计原则 (16)2.9 PLC的通信联网 (19)第三章系统硬件设计 (21)3.1 PLC的选择 (21)3.2 自动加料机的选择 (22)3.3 变频器的选择 (23)3.4 触摸屏的选择 (26)3.5 触摸屏人机界面设计 (28)3.6 电动机的选择 (31)3.7 气缸的选择 (34)第四章系统软件设计 (36)4.1 工作流程图及主电路的接线图 (36)4.2 PLC模块I/O端口分配 (38)4.3 系统程序设计 (40)总结 (48)致谢 (49)参考文献 (50)第一章绪论1.1 设计背景和研究意义制造业是现代文明的支柱之一，其既占有基础地位，又处于前沿关键;它是工业发展的主体又是国民经济持续发展的基础。

以前的工厂都是利用人工的方式进行生产加工，这样的工作的方式，不仅没有安全保障，而且没有很高的经济效益。

特别是加工制造业方面，都是小工厂，小作坊形式，没有自动化的设备，什么事只能靠人力去做，在乡镇里体现的更明显。

而制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础；作为经济社会发展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。

是提高我国国民生产的重要支柱，制造业直接体现了一个国家的生产力水平，是区别发展中国家和发达国家的重要因素，制造业在世界发达国家的国民经济中占有重要份额。

随着国内的发展形式越来越好，竞争也越来越激烈，高科技设备逐渐代替了以前的手工操作方式，自动化设备也越来越多，自动控制系统用的越来越多。

公司面对的压力也越来越大，不仅要考虑国内的对手，国外的竞争逐步加大，随着信息科技、市场经济的迅猛发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，尤其是随着高新科技的日新月异，产品的类型、工艺外形越来越复杂，再加上企业经营与发展必会面对对劳工的短缺、人工成本要省力化、合理化与自动化的发展趋势！传统的手工送料已经不能满足要求，这时自动加料机就应运而生。

在今天现代科学技术的许多领域中，什么是加料机呢？顾名思义，加料机就是专门用于粒料，粉料，片状料，带状等材料的自动化，数控化，精确化的输送机器，无论是轻工行业还是重工业都不可缺少的设备。

传统观念，送料机是借助于机器运动的作用力加于材料，对材料进行运动运输的机器。

改革开放以来，各项技术的不断发展，如自动控制技术、电力电子技术、检测技术和信息技术，使得这些应用的领域越来越多。

作为辅助装置的送料机构自动化水平也需要越来越高。

提高自动化的水平不仅可以提高效率、产品的质量同时也能保证工人的人身安全。

综上所述，在本着节约资金、降低成本，提高生产效率，保障人身安全的情况下对加料机机构进行自动化设计。

设计出更加适合于工作环境的加料机构。

此设计中自动加料机控制体统就是采用以PLC为核心的自动控制技术来实现功能来实现的。

1.2 自动加料机控制系统的技术要求在玻璃制造行业中，玻璃全电熔技术中的人工加料方式逐渐被自动加料系统取代。

自动加料系统具有工作时间长、操作简单、加料均匀、自动化程度高等优点，因此，一些有实力采用全电熔的玻璃产家已经开始使用自动加料设备。

为此，本人以此设计一套以PLC程序控制的自动加料设备的控制的程序。

工艺要求如下：自动加料机的机械系统共设计了2台电动机，振动电机和变频电机，分别实现对加料设备的振动和对传送带的驱动。

振动是使物料能顺利的下落到传送带上，不至于卡住。

驱动电机是驱动传送带运动，将物料装入下料口中。

此系统的工作全过程是：启动系统，然后推动手臂到位，待到手臂到位后触动行程开关，此时给PLC一个信号驱动变频器启动。

接着启动变频电机E13，此时变频电机驱动传送带转动，传送带上E5、E6上的料就加到料斗E11中去。

为保证传送带上有料且不出现堆料及缺料现象本例采用了断续加料方式，及启动振动器加料时间T3再停止振动器停止加料时间T4，如此循环，直到累计加料时间到达T2。

这时候停止振动器和变频器，接着延时时间T5 5~10秒。

接着缩回手臂，带手臂缩回到位后，再延时时间T6 5~10 秒。

这样循环下去，直到到达设定的运行次数再停止系统。

图1.1 运动过程示意图第二章可编程控制器基础2.1 PLC的简介可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。

当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。

随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。

为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。

这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。

到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。

这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。

1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。

1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。

我国从1974年开始研制。

于1977年开始工业应用。

2.2 PLC的结构1.基本结构：各种PLC的组成结构基本相同，主要有CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。

2．储存器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。

系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。

现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。

，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。

3．中央处理器：中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。

CPU是PLC的核心4．输入接口电路：PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。

直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。

5．输入输出接口单元：PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。

PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。

6．电源：PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC 能正常工作。

7．输出接口电路：输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。

8．扩展接口和通信接口：PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。

2.3PLC的分类PLC（可编程控制器）在现代的自动化行业中应用广泛，那么PLC在广泛的应用中，可以分为几大类呢，人们又是怎么样通过区别的呢？PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。

对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

1.按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

（1）低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。

主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC 除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。

有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。

高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

3．按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

(1).小型PLC——I/O点数< 256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。

如：GE-I型美国通用电气（GE）公司TI100 美国德洲仪器公司F、F1、F2 日本三菱电气公司C20 C40 日本立石公司（欧姆龙）S7-200 德国西门子公司EX20 EX40 日本东芝公司SR-20/21 中外合资无锡华光电子工业有限公司(2). 中型PLC——I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储器容量2～8K如：S7-300 德国西门子公司SR-400 中外合资无锡华光电子工业有限公司SU-5、SU-6 德国西门子公司C-500 日本立石公司GE-Ⅲ GE公司(3). 大型PLC——I/O点数> 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K如：S7-400 德国西门子公司GE-Ⅳ GE公司C-2000 立石公司K3 三菱公司等2．按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。