plc加热炉自动送料控制系统设计.docx
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plc加热炉自动送料控制系统设计
课程设计任务书
1. 设计题目:
加热炉自动送料控制系统设计
2. 设计内容:
1)完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
2)按停止按钮,立即停止。
3)要求可以实现回原点、单周期、连续控制。
3. 设计要求
1)画出端子分配图和顺序功能图
2)设计并调试 PLC 控制 梯形图
3)设计说明书
4. 进度安排
1)理解题目要求,查阅资料,确定设计方案2 天
2)PLC 顺序功能图与梯形图设计5 天
3)说明书撰写2 天
4)答辩1 天
指导教师:
1
主管院长:
年月日
前言… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …2
摘要… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …3
第一部分
PLC 概述… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …4
PLC 设计任务书及基本要求… … … … … … … … … … … … … …5
PLC 选型… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …7
第二部分
I/O 端口分配表… … … … … … … … … … … … … … … … … …8
加热炉自动控制送料系统设计思想… … … … … … … … … … … … 9
程序流程图… … … … … … … … … … … … … … … … … … …10
梯形图… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …11
语句指令表… … … … … … … … … … … … … … … … … … 18
总结… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …21
附注:
参考文献
2
前言
加热炉自动控制(automatic control of reheating furnace ) 对加热炉的出
口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。
早期加热炉的自动控制仅限控
制出口温度,方法是调节燃料进口的流量。
现代化大型加热炉自动控制的目标是
进一步提高加热炉燃烧效率,减少热量损失。
为了保证安全生产,在生产线中增
加了安全联锁保护系统。
自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20 世纪 50 年代我国政府就
十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。
现在,世界上有很
多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。
另外,自
动化学科对一些交叉学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、
量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控
制论、信息论的影响下得到不断的发展。
在整个世界已经进入信息时代的背
景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。
工业加热炉的炉温应当按照生产工艺要求维持在一定的数值。
但是炉的热
负荷经常在变化 (例如常常要打开炉门取出已加热的工件和送入冷的工件),
在这种条件下要靠自动控制技术准确控制炉温,保持炉温的误差很小。
而靠人
力调整则难以做到,从而会造成能源的浪费甚至影响产品质量。
人们每年都把许多重量达到吨级的人造地球卫星准确送入位于数百千
米乃至数万千米高空的预先计算好的轨道,并一直保持其姿态正确,也就是
使它的太阳能电池帆板保持指向太阳,使它的无线电天线保持指向地球。
这
只有依靠先进的自动控制技术才能做到。
然而在国际形势日益复杂、科学技术日益进步的今天,人造地球卫星和
宇宙飞船已经不能完全满足需要,近年来出现的“空天飞行器”要求既能在大气
层外飞行,又能在返回大气层以后转为像飞机那样自主地高速航行,而不像
人造卫星或宇宙飞船那样在返回大气层以后只能被动地降落地面。
研制这种“空
天飞行器”必须解决的技术难题之一就是智能自主控制技术。
3
课程设计基本要求
1、课程设计题目:
加热炉自动送料控制系统
2、设计内容:
机械系统包括自动台车、机械臂起吊装置、冷却槽和夹紧装置四部分。
控制
动作主要包括:
台车的前进∕后退、机械臂的上升∕下降、夹钳的夹紧∕松开、
冷却槽的前进∕后退。
示意图如图所示。
动作控制要求:
启动―→装料台取料―→装料 1#炉―→夹钳冷却―→装料台取料―→装料 2#
1#炉加热完毕
炉―→台车退到 1#炉――――――→1#炉出料―→卸料台卸料―→夹钳冷却―
2#炉加热完毕
→装料台取料―→装料 1#炉―→台车前进到 2#炉―――――――→2#炉出料―
→卸料台卸料
4
PLC 的选型:
西门子公司的 SIMATICS7-200 系列属于小型 PLC,即可用于代替继电器的
简单控制场合,也可用于复杂的自动化控制系统。
PLC 的控制主机,使用西门子 S7―200 系列作为整个系统的主控制机。
我们使用的是 18 输入/8 输出共 26 个数字量的 I/O 点的 CPU
选用 S7―200CPU226
1、本机数字输入:
24 路数字量输入.
2、本机数字输出:
16 路数字量输出
3、最大的数字量 I/O:
256
4、最大的模拟量 I/O:
32AI/32AO
5、扩展模块的数量:
7 个模块
6、内部存储器位:
256 位
7、定时器总数:
256 定时器
8、计数器总数:
256 计数器
5
第二部分
I/O 分配
6
加热炉自动控制送料系统设计思想:
设计 PLC 应用系统时,首先是进行 PLC 应用系统的功能设计,即
根据被控制对象的功能和工节要求,明确系统必须要做的工作和必备
7
的条件。
然后是进行 PLC 应用系统功能分析,即通过分析系统功能,
提出 PLC 控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量,系统的规模、
布局。
最后根据系统分析的结果,具体的确定 PLC 的机型和系统的具
体配置。
其控制系统的设计思想及其步骤如下:
(1)深入了解和分
析被控对象的工艺条件和被控要求,如控制的本方式,操作方式。
(2)根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求和所需要的输入、输
出信号的点数等,选择合适类型的 PLC。
(3)根据控制要求所需的用户输入、输出设备,确定 PLC 的 I/O 点
数,并设计 I/O 端口的接线图。
(4)根据生产工艺要求,画出系统工作循环图表。
(5)根据系统工作循环图表设计出梯形图。
流程图:
8
梯形图:
9
10
11
12
13
取料子程序:
14
放料子程序:
15
冷却子程序:
16
控制程序编程:
主程序:
LDM2.6
AI0.4
OSM0.1
OI2.1
OM0.0
ANM0.1
=M0.0
LDM0.0
AI0.0
AI0.4
AI1.0
OM0.1
ANM0.2
=M0.1
CALL 取料子程序
LDM3.3
AM0.1
AI1.0
OM0.2
ANM0.3
=M0.2
LDM0.2
AI0.6
OM0.3
ANM0.4
=M0.3
CALL 放料子程序
LDM3.6
AM0.3
AI1.0
OM0.4
ANM0.5
=M0.4
LDM0.4
AI0.4
LDI0.2
AI1.0
OLD
OM0.5
ANM0.6
=M0.5
CALL 冷却子程序
LD M4.3
A M0.5
A I1.4
O M0.6
AN M0.7
= M0.6
CALL 取料子程序
LD M3.3
A M0.6
A I1.0
O M0.7
AN M1.0
= M0.7
LD M0.7
A I0.7
O M1.0
AN M1.1
= M1.0
CALL 放料子程序
LD M3.6
A M1.0
A I1.0
O M1.1
AN M1.2
= M1.1
LD M3.3
A I0.6
A I1.5
O M1.2
AN M1.3
= M1.2
CALL 取料子程序
LD M1.2
A M3.3
A I1.0
O M1.3
AN M1.4
= M1.3
LD M1.3
17
A I0.5
O M1.4
AN M1.5
= M1.4
CALL 放料子程序
LD M3.6
A M1.4
A I1.0
O M1.5
AN M1.6
= M1.5
LD M1.5
A I0.4
O M1.6
AN M1.7
AN M2.2
= M1.6
CALL 冷却子程序
LD M4.3
A M1.6
A I1.4
AN I0.1
O M1.7
AN M2.0
= M1.7
CALL 取料子程序
LD M3.3
A M1.7
A I1.0
O M2.0
AN M2.1
= M2.0
LD M2.0
A I0.6
O M2.1
AN M2.2
= M2.1
CALL 放料子程序
LD M3.6
A M2.1
A I1.0
LDI0.1
AI1.4
OLD
OM2.2
ANM2.3
=M2.2
LDM3.3
AI0.7
AI1.5
OM2.3
ANM2.4
=M2.3
CALL取料子程序
LDM2.3
AM3.3
AI1.0
OM2.4
ANM2.5
=M2.4
LDM2.4
AI0.5
OM2.5
ANM2.6
ANM0.5
=M2.5
CALL放料子程序
LDM3.6
AM2.5
AI1.0
AI0.1
OM2.6
ANM0.0
=M2.6
LDI2.1
RM0.1, 35
LDI0.3
AI0.0
OM2.7
ANM3.0
=M2.7
RQ0.1, 1
=Q0.0
LDM2.7
AI1.0
O M3.0
AN I0.4
= M3.0
R Q0.3, 1
LD M3.0
A I0.4
R M3.0, 1
R Q0.4, 1
LD M0.4
O M1.1
O M1.3
O M1.5
O M2.0
O M2.4
O M2.6
O M3.0
= Q0.2
LD M0.2
O M0.7
O M2.2
= Q0.3
END
取料子程序:
LD M0.1
O M1.2
O M1.7
O M2.3
O M0.6
O M3.1
AN M3.2
AN Q0.0
= M3.1
= Q0.1
LD M3.1
A I1.2
O M3.2
AN M3.3
AN Q0.5
= M3.2
= Q0.4
LD M3.2
A I1.7
O M3.3
AN M0.2
18
AN M0.7
AN M1.3
AN M1.7
AN M2.4
AN Q0.1
= M3.3
= Q0.0
END
放料子程序:
LD M0.3
O M1.0
O M1.4
O M2.1
O M2.5
O M3.4
AN M3.5
AN Q0.0
= M3.4
= Q0.1
LD M3.4
A I1.2
O M3.5
AN M3.6
= M3.5
= Q0.5
LD M3.5
A I2.0
O M3.6
AN M0.4
AN M1.1
AN M1.5
AN M2.2
AN M2.6
AN M0.5
AN Q0.1
= M3.6
= Q0.0
END
冷却子程序:
LD M0.5
O M1.6
O M3.7
AN M4.0
AN Q0.7
=M3.7
=Q0.6
LDM3.7
AI1.3
OM4.0
ANM4.1
ANQ0.0
=M4.0
=Q0.1
LDM4.0
AI1.1
OM4.1
ANM4.2
=M4.1
TONT37, 300
LDM4.1
AT37
OM4.2
ANM4.3
ANQ0.1
=M4.2
=Q0.0
LDM4.2
AI1.0
OM4.3
ANM0.6
ANM1.7
ANQ0.6
=M4.3
=Q0.7
END
19
总结:
经过 2 周的实训,使我学会了很多。
在这 2 周里,我和我的小组
完成了实训项目。
首先我学会了团队合作,没有我们组一起的努力,
也就没有最终的成果。
在这次实训当中,我负责整报告、画图这些部
分,这也是我第一次接触到 Visio 这个软件,通过老师的教导,我学
会了如何去将项目的一些电路图和分布图完成,这让我受益匪浅。
在这次的实训当中,我对 PLC 的使用也有了近一步的了解,虽
然我们组分工明确,但在程序编写或者调试的时候,大家都参与了进
来,也互相弥补着自己的不足。
我本来对一些 PLC 梯形图的编写不太
熟练,也对项目分析得不太准确,但是有了老师和组员的帮助,我还
是有着不少的了解,但还是存在着自己的不足。
通过实训,我进一步
得肯定我自己的不足之处,但对自己所学的知识有了更加明确的认
识,并且我相信,在以后的学习当中,我会弥补我自己本身存在的不
足,主动得发挥团队合作精神,争取在其他方面,包括编写程序这块
内容中得到提高。
这次实训在大家的帮助下,得以圆满的成功,无论是团队合作这
方面还是个人动手这方面,我们都得到了很好的锻炼。
也通过这次实
训,我们对 PLC 这门课有了对知识更进一步的渴望。
我相信,汗水不
会白费的,我们以后的成功是有目共睹的。
20
参考文献:
[1]陈白宁,段智敏,刘文波.机电传动控制【 M】 .沈阳:
东北大学出
版社
[2]:
SIEMENS 公司. SIMATIC S7-200 可编程序控制系统手册 【S】
[3]殷华文.可编程序控制器及工业控制网络【M】
[4]胡学林.可编程控制器教程基础篇[M].北京:
电子工业出版社,.
21
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- plc 加热炉 自动 控制系统 设计