自动配料模拟控制系统设计

引言

自动配料控制系统是采用PLC控制方式以及新颖的变频调速喂料机构，配合配料控制

软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。

自动配料控制系统设计步骤:

1．主电路设计，并画出接线示意图。

2.分配I/O地址，列出分配表。

3.设计系统控制的程序框图。

4.根据程序框图设计该系统的控制梯形图。

5.上机调试通过。

6.利用PLC系统进行模拟运行

1自动配料控制系统结构和工作原理

1.1自动配料控制系统方案

系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭。本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后

停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，

并且数码显示电路会显示发生故障的电机的号码，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。

1.2 自动配料控制系统基本结构

自动配料的模拟面板如图1.1所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路，PLC编程也是围绕此面板进行的

图1.1 自动配料系统图

自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。自动配料实验面板与PLC接线控制对应关系如表1.1.1所示。

表1.1.1 输入/输出接线列表

面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1

PLC I0.0I0.1I0.2I0.4I0.5Q0.0

面板D2D3D4L1L2M1

PLC Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6

面板M2M3M4A B C

PLC Q0.7Q1.0Q1.1I0.6I0.7I1.0

1. DOP数码显示电路

DOP数码显示电路如图1.2所示。此电路在整个电路中起辅助性作用，即当四节传送

带中的某一节发生故障时，数码显示有故障一节的编号，用户可以清楚的看到。

DOP数码显示面板与PLC控制端口对应关系如表1.2所示。

表1.2 数码显示电路

1.3控制系统工作过程

1. 初始状态

系统启动后，红灯L2（Q0.5）灭，绿灯L1（Q0.4）亮，车未到位，表明允许汽车开进

装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1（I0.2）置为“0”（料斗中的物料不满），进

料阀开启进料，D4（Q0.3）亮。当S1置为“1”（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为“0”。

2. 装车过程

装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开SQ1（I0.3）置为“1”，红灯信号灯

L2（Q0.5）亮，绿灯L1（Q0.4）灭，车到位；同时启动电动机M4（Q1.1），经过3s后，再

启动M3（Q1.0），再经3s后启动M2（Q0.7），再经过2s最后启动M1（Q0.6），再经过3s

后才打开出料阀，D2（Q0.1）亮，物料经料斗出料。

当车装满时，限位开关SQ2（I0.4）为“1”，D1（Q0.0）亮，料斗关闭（Q0.1复位），

3s后M1停止，M2在M1停止3s后停止，M3在M2停止3s后停止，M4在M3停止3s后停止，

同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。

3. 故障控制

当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的

传送带会在一定的延时后停止。例如，当M2发生故障时，M2、M1会立即停止，M3会在M2

和M1停止后5s后停止，M4在M3停止5s后停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，

该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。例

如，当M1上有重物时，M1会立即停止，同时数码显示电路会显示“1”，M2在M1停止5s

后停止，M3在M2停止5s后停止，M4在M3停止5s后停止。

4. 停机控制

按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。

2 自动配料模拟控制系统中的P LC应用

2.1PLC的发展历史

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照

逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过

气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置

的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用

程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable

Controller（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，

可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种

数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用

来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过

数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关

设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在

这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，

PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。