基于PLC自动加料机控制系统设计

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０　前言
在进行玻璃的制造和生产过程中，基于PLC 控制系统设计的自动化加料机能够高效、准确地完成玻璃运输，省去了大量人力物力，节约了生产成本。

该文就是基于PLC 控制系统来设计一款玻璃自动加料机。

１　系统方案制定
在对其进行设计的过程中，我们需要考虑7个方面：1）
研究自动加料机的工作原理和工艺要求。

2）确定I/O 点数。

依据我们所得到的具体的控制要求和工艺条件，确定所需要的输入设备和输出设备以及对应的按钮数量等。

3）根据I/O 点数来进一步选择较为合适的PLC 类型。

4）分配I/O 点，对PLC 的输入输出点进行合理分配，并绘制出一个分配表。

5）设计出对应的自动供料系统的梯形图程序，这一步是核心工序。

6）把PLC 程序进行一次模拟运行，找到程序中存在的错误和误差，并对其进行修改，加以完善。

7）PLC 软、硬件在完成最终的设计后，需要对其进行联机调试，该过程中一旦发现任何问题要及时解决，直到最终成功。

基于以上设计思路，制定了以下系统设计方案，需要根据S7-200供料系统的基本原理来设计PLC 控制系统，查阅有关PLC 控制系统的文献和资料，分析其软件和硬件的设置要求，对PLC 控制系统进行编程、调试和操作。

系统内有3个三相交流异步电机，分别是传送带电机M 3，额定功率4 000 W，额定电压380 V，额定电流10 A。

出料电机M 4，额定功率4 000 W，额定电压380 V，额定电流10 A ；开闸电机M 1，额定功率2 000 W，额定电压380 V，对应的额定电流是5 A。

在按下了电动机上的启动按钮之后需要接通传送带电机M 3，让输送带带动开始运转，向秤斗中进行进料。

把称斗中所含有的原料设置到对应的重量后，进行S 3动作，M 3接受到感应就会停止工作，不再将原料输送过来，利用出料电机M 4和开闸电动机M 1就会将传送带上的原料运输过去，此时对应的斗秤闸门会打开并把物料运输到下面的传送带中去。

当闸门打开，就会自动开启上位开关S 1，开关就会切断开闸电机M 1，这时候M 1就不再工作。

称上的原料会自动下落，直至称上无原料为止，此时就会触发进料开关S 4，开关就会将关闸电机M 2线路接通，接通后闸门就会关上。

当原料全部下放完毕，闸门就会全部关上，闸门关闭后会触发下位开关S 2，开关会关闭关闸电机M 2，同时接通传送带电机M 3，原材料就会再次从料仓下放到传送带上进行下一轮的下料工序。

具体情况如图1所示。

２　系统硬件设计２．１　ＰＬＣ的选择　
该控制系统有6个开关输入点和4个开关输出点，因此这时需要选用西门子S7—200系列的CPU222（8DI/6DO）。

２．２　电动机的选择
因为某些生产机械会非常频繁的启动和制动，所以，在选择对应的额定转速时，需要考虑其操作过程中的启动时间和制动时间，从而提升整体的生产效率。

对于启动时间和制动时间的长短设计，主要取决于电动机内部的额定转速和飞轮矩。

上述电动机所需要选定的是对应额定电压为380 V，对应额定功率为4 kW，额定转速达到720 r/min 的鼠笼式三相异步电动机，M 1、M 2、M 3、M 4都是交流异步电机。

２．３　自动加料机的选择
现阶段工业市场上所应用的自动加料机的型号和种类相对较多，针对玻璃制造和生产方面的自动加料机的型号就有3种，分别是翻转进给型、XY 型和振动型。

通过对运用成本以及这些类型的机构所需要的工作环境进行考虑，该设计采用的是振动进给型的自动加料机。

２．４　变频器的选择
根据变频器的不同生产品牌、机械的不同类型以及对于性价比的相关要求，该设计采用的是西门子MM 440变频器。

该变频
基于PLC自动加料机控制系统设计
陈 翡
（无锡科技职业学院，江苏 无锡 214028）
摘 要：随着世界范围内工厂的生产技术以及相关科技的持续发展，生产过程中的自动化水平也在不断提升，其应用的领域越来越广泛。

该文通过PLC 技术来对加料设备进行程序编写，并阐述了基于PLC 的自动加料机具体的组成结构以及操作方法。

结合其自身的技术特点和工艺要求，进行了进一步的研究和讨论。

关键词：PLC ；自动加料机；系统设计中图分类号： TP 27 文献标志码：A
图1 加料系统原理图
M 4
S 3
S 3
S 1S 2
M 1
M 1
S 4
S 4
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器适用于多个生产领域，具有多功能标准化变频的特点。

其采用了较为先进的控制技术，控制效果更佳，工作更稳定，能够满足多种生产情况下的要求，灵活性也较强，因此运用得较为广泛[1]。

２．５　气缸的选择
通常情况下，汽缸有2种运动模式，分别是往复摆动和直线运动。

该设计当中所选用的是一种单作用式气缸，该气缸只在一端有活塞杆，从这一个端口来供应能量，形成对应的气压产生推力[2]。

汽缸在生产和发展的过程中，种类和型号也越来越多，现阶段世界范围内运用最为广泛的就是来自日本的SMC 标准气缸。

因此，该设计选择的也是这种型号的汽缸，其在使用方面具有安全耐用的特点，操作起来也非常的简便。

２．６　硬件连接图
3台电动机分别是M 1、M 3和M 4，其中M 和3~是指三相异步电动机，具体电路图如图2所示。

图2 自动加料的PLC 控制系统主电路
M
３￣
M
３￣
M
３￣
KM 1M 1M 3
M 4
KM 2FR 2FR 1FR 3
KM 3KM 4
KM 1接通M 1正转，KM 2接通M 1反转；KM 3接通M 3反转，KM 4接通M 4反转。

３　系统软件设计３．１　系统流程图设计
依据该设计在安全和控制方面的一些要求，具体设计的系统流程图如图3所示。

３．２　梯形图的设计
该设计采用的是SEPT7-Micro/Win Smart 编程软件，设计
出来的梯形图如图4所示。

程序分析：按SB 1启动按钮，Q 0.2通电开始工作，将原料从料仓引进到传送带上，等传送带上的原料达到一定重量，就会触发S 3启动和Q 0.2断开，传送带不再进料；同时也会触发Q 0.3和Q 0.0启动，传送带上的原料就通过闸门进入料斗，当料斗内的原料重量达到上限，触发闸门上位开关S 1，Q 0.0停止工作，将原料下放到指定位置。

此时Q 0.2又开始启动进料，从而重复原料运输这一工序。

如果按下停止按钮SB 2（I 0.1），则M 0、M 2辅
助继电器接通，Q 0.2断开。

同时Q 0.3（出料）、Q 0.0（开闸）接通。

闸门上位开关S 1（I 0.2）动作，Q 0.0断开。

当原材料运输完毕后，S 4启动，Q 0.1触发关闸电机M 1使闸门关闭，之后S 2启动，Q 0.1停止工作，10 s 后，Q 0.3也将原材料运输完毕，系统全部断开。

４　结论
PLC 加料控制系统是工业生产过程中非常重要的一个环节，基于PLC 控制系统以及加料设备上的一些传感器和接触器，实现设备的自动加料并将原料运送过程的完全自动化的操作。

员工只需要对该系统的启动和停止按钮进行控制就可以，很大程度上节约了人力成本，也提升了整体的工作效率。

该设计能够用于生活中的生产行业，尤其是在制造和工业生产行业，随着自动化技术和信息技术的不断发展，PLC 控制技术也会更加先进，其运用到生产过程也会越来越普遍。

参考文献
[1]杨善来，陈强，张留生.加料机PLC 控制及大小车电气制动系统设计[J].有色冶金设计与研究，2017，32（Z1）：105-107.
[2]于海龙，杨兴国，马志纯.YS 型加料机控制液面波动的解决方案[J].玻璃与搪瓷，2016，38（5）：14-16.
图3 系统流程图设计
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图4电路梯形图
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