基于PLC的自动加料机控制系统设计493907

焦作大学毕业设计题目：基于PLC的自动加料机控制系统摘要在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。

自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。

本次设计在本着节约资金、降低成本，提高生产效率，人机操作的简便性，保障人身安全的科学人性化管理的方针下对加料机机构进行自动化设计。

利用可编程控制器PLC来控制自动加料，本文以PLC程序控制的自动加料设备的控制的程序。

自动加料系统具有操作简单、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生产厂家已经开始使用自动加料设备。

此设计本着节约资金、降低成本，提高生产效率，人机操作的简便性，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系是采用以PLC为核心，结合触摸屏等辅助设备对ＰＬＣ的控制这样的一套自动化设备来实现的，这样就可以在不购买新设备的基础上对旧设备进行自动化改良，这不仅大大提高了工作的效率和经济效应，也提高了产品的质量，方便了管理好设备，让公司管理体系更加完善，减少了人力物力。

文中阐述了基于PLC的自动加料机控制系统的结构，并分别介绍了PLC的结构和技术特点、自动加料机的工艺技术要求、触摸屏界面设计、硬件的选择、PLC模块I/O端口的分配、PLC原理图、程序结构、主电气图和系统的功能及保护。

关键词：PLC；自动加料机；I/O端口分配；变频器；触摸屏；程序结构；目录第一章绪论 (5)1.1题目的来源及课题的意义 (5)1.2 设计背景和研究意义 (5)1.3 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的定义 (8)2.2 PLC的分类 (8)2.3 PLC的基本组成及各部分的作用 (10)2.4 PLC的特点 (14)2.5 PLC的应用 (14)2.6 PLC的发展 (15)2.7 PLC程序的表达方式 (17)2.8 PLC的通信联网 (18)2.9 PLC系统的其它设备 (19)第三章系统硬件设计 (19)3.1 PLC的选择 (19)3.2 电动机的选择 (23)3.3 自动加料机的选择 (27)3.4 变频器的选择 (28)3.5 气缸的选择 (31)3.6 触摸屏的选择 (34)3.7 触摸屏界面的设计 (36)第四章系统软件设计 (38)4.1 工作流程图及主电路的接线图 (38)4.2 PLC模块I/O端口分配 (31)4.3 系统程序设计 (43)结语 (51)致谢 (51)参考文献 (52)第一章绪论1.1题目的来源及课题的意义在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。

自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。

本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。

1.２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。

1.３自动加料机控制系统的技术要求近年来，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的定义国际电工委员会(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版对PLC作了如下的定义: PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。

可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。

近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。

它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。

2.2PLC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。

（1）整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。

小型PLC一般采用这种整体式结构。

整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。

基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。

扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。

基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。

整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

（2）模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。