计算机控制送料装置的控制系统

1.设计说明1.1设计的原始资料及依据设计一个送料装置的控制电路，要求用计算机对其控制和监视。

1.2设计主要内容及要求（1）当料斗内有料发出信号，电动机拖动料斗前进，到达下料台，电动机自动停止，进行卸料；（2）当卸料完毕发出信号，电动机反转拖动料斗退回，到达上料台电动机又自动停止、装料，周而复始工作；（3）无料状态下，电动机能实现点动，进行正、反试车工作。

（4）有短路、过载保护；（5）用计算机组态对系统进行监控。

2.概述2.1 基于PLC控制的自动送料装车系统简介自动送料装车系统是用于物料输送的流水线设备，主要是用于煤粉、细砂等材料的运输。

自动送料装车系统一般是由给料器、传送带、小车等单体设备组合来完成特定的过程。

这类系统的控制需要动作稳定，具备连续可靠工作的能力。

通过三台电机和三个传送带、料斗、小车等的配合，才能稳定、有效率地进行自动送料装车过程。

本次自动送料装车系统采用了PLC控制。

从送料小车运行的工艺流程来看，其控制系统属于自动运行的控制系统，因此，此送料小车的电气控制系统设计采用自动扫描循环工作方式。

而在程序设计上采用整体式设计方法，这样就可以使读者一目了然地看懂整个程序，从而在一定程度上省去了使用人员阅读并分析程序的大量宝贵时间，同时也使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。

自动送料装车系统控制系统的软件部分（信号显示和故障显示）均采用经验设计法，而自动程序则采用顺序控制法设计。

为了使整个控制过程更加完善，本设计采用北京亚控公司的组态王 6.5仿真软件对整个系统进行组态模拟仿真，以进一步充分检验并修改系统硬件与软件。

下面我们先介绍一下PLC及组态各自的特点。

2.2 PLC的特点1. 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2. 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

5. 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

2.3组态仿真软件简介1．组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。

该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。

2 . 组态王作用(1) 显示功能：工艺流程、测量值、设备运行状态、操作模式、报警等显示、画面调用等功能；(2) 报警处理和报表生成功能：纪录报警发生时间、故障内容等信息，并对报警信息进行管理，系统报表有时报、日报、月报等；(3) 历史趋势功能：对现场的皮带速度、料槽料位以曲线图形显示。

每个趋势曲线显示的画面主要包括画面名称、时间、趋势等；(4) 画面系统对系统料位参数进行修改，实现对系统自动/手动的切换；(5) 管理权限：实现不同级别的系统管理权限，系统操作员可以选择操作模式，查看趋势曲线及报表等；系统工程师可以对监控软件和下位机软件进行修改；(6) 操作控制功能：根据界面上的按钮可以对各条皮带进行操作，比如：启动、停止；对料位按工艺要求进行设定并对其进行选择。

3 系统硬件设计3.1 系统硬件的设计3.1.1 自动送料装车系统控制工艺要求基于PLC控制的自动送料装车系统的控制要求如下：初始状态：红灯L2灭，绿灯L1亮，表示允许汽车进来装料。

此时，进料阀门（K1），送料阀门（K2），电动机（M1、M2、M3）皆为OFF状态。

当汽车到来时，车辆检测开关S2接通，红灯L2亮，绿灯L1灭，电动机M3运行，电动机M2在M3接通2秒后运行，电动机M1在M2启动2秒后运行，依次顺序起动整个送料系统。

当电动机M3运行后，进料阀门K1打开给料斗进料。

当料斗中物料装满时，料斗检测开关S1接通，此时进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够运料小车装满一车）。

料斗出料阀门K2在电动机M1运行2秒及料斗装满后，打开放料，物料通过传送带PD1、PD2和PD3的传送，装入汽车。

当运料小车装满后，称重开关S3动作，送料阀门K2关闭，同时电动机M1延时2秒后停止，电动机M2在M1停止2秒后停止，电动机M3在M2停止2秒后停止。

此时绿灯L1亮，红灯L2灭，表示汽车可以开走。

故障操作：在带式传输机传送物料过程中，若传送带PD1超载，则送料阀门K2立即关闭，同时停止电动机M1，电动机M2和M3在电动机M1停止4秒后停止；在带式传输机传送物料过程中，若传送带PD2超载，则同时停止电动机M1和M2并关闭送料阀门K2，延时4S后电动机M3停止；在带式传输机传送物料过程中，若传送带PD2超载，则同时停止电动机M1、M2和M3并关闭送料阀门K2。

3.1.2 主电路的设计主电路的设计对于本次设计小车自动送料装车系统设计相当重要,只有在主电路设计正确且简便的基础上,系统控制电路及软件设计才能精简方便。

根据系统的控制工艺要求，我所设计的电气控制系统主回路原理图如图3-1所示。

图中，M1，M2，M3为三台皮带传输送料电动机，交流接触器KM1~KM3通过控制三台电动机的运行来控制三个传送带，从而进行对物料的传输。

FR1，FR2，FR3为起过载保护作用的热继电器，用于物料传输过程中当传送带过载时断开主电路。

FU1为熔断器，起过电流保护作用。

电机M1电机M2电机M3L1L2L3图3-1 自动送料装车系统主电路原理图3.1.3 I/O 地址分配此次设计，系统占用18个PLC 的I/O 端口，分别是8个输入端口和10个输出端口，具体的I/O 分配如表2-1所示：表2-1 自动送料装置系统I/O 地址表3.2 PLC 机型的选择在PLC 控制系统设计时，应遵循以下基本原则：（1）最大限度地满足被控对象或生产过程的控制要求。

设计前，应深入现场进行调查研究，搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。

（3）保证控制系统的安全可靠。

（4）考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC 容量时，应适当留有余量。

在该系统中，输入点数为3，输出点数为8，为继电器输出，则我可以选择001162--MR FX N 机型，由于此设计的系统要求不复杂，则可以选用小型控制系统中采用整体式PLC 。

4 系统软件设计4.1 PLC 程序设计根据可编过程控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，用相应的编程语言指令，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是程序设计。

程序设计要对做一些必要的准备工作，首先要了解系统的概况形成整体概念。

其次熟悉被控对象、编出高质量的程序。

再次，充分利用已有的硬件和软件工具。

如果是利用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。

4.1.1 PLC 程序流程图PLC 采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图4-1表示。

由于PLC 的程序执行为循环扫描工作方式，因而与计算机程序框图不同点是，PLC 程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。

图4-1 PLC程序流程图4.2 PLC梯形图设计图4-2 PLC程序梯形图（一）图4-3 PLC程序梯形图（二）5图4-4 PLC程序梯形图（三）初始状态：Q0.6接通，其它都处于断开状态。

表示小车可以进入。

小车到达：I0.0闭合，Q0.0接通同时Q0.4接通，延时2秒Q0.1接通，延时2秒，Q0.2接通。

Q0.5接通，Q0.6断开。

表示小车已经到达。

开始装料：I0.2闭合，Q0.4断开，Q0.3接通，表示装料中。

装料完毕：I0.1闭合，Q0.3断开同时Q0.0断开，延时2秒Q0.1断开，在延时2秒Q0.2断开，Q0.5断开，Q0.6闭合。

表示小车已经装满并且可以离开。

4.3 组态监控系统设计4.3.1 组态王工程的建立1.组态主画面的建立建立新的组态王工程，请首先为工程指定工作目录（或称“工程路径”）。

“组态王 6.5”用工作目录标识工程，不同的工程应置于不同的目录。

工作目录下的文件由“组态王6.5”自动管理我们打开组态王6.5软件，首先要求我们新建组态王工程所在的目录，启动“组态王6.5”工程管理器，选择图4-5 新建工程向导之二菜单“文件\新建工程”或单击“新建”按钮，在弹出图框中单击“下一步”继续。

弹出“新建工程向导之二对话框”如图4-5我们首先确定文件存放的目录，然后选择工程所在的目录的路径，点“浏览”选择你所要存放工程的目录，然后点下一步，进入工程向导之三，要求我们为新工程命名，在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。