plc加热炉自动送料控制系统设计.doc

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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： 主管院长： 年 月 日 目 录 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 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。 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 PLC的选型： 西门子公司的SIMATIC S7-200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 第二部分 I/O分配 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： 梯形图： 取料子程序: 放料子程序: 冷却子程序: 控制程序编程： 主程序: LD M2.6 A I0.4 O SM0.1 O I2.1 O M0.0 AN M0.1 = M0.0 LD M0.0 A I0.0 A I0.4 A I1.0 O M0.1 AN M0.2 = M0.1 CALL 取料子程序 LD M3.3 A M0.1 A I1.0 O M0.2 AN M0.3 = M0.2 LD M0.2 A I0.6 O M0.3 AN M0.4 = M0.3 CALL 放料子程序 LD M3.6 A M0.3 A I1.0 O M0.4 AN M0.5 = M0.4 LD M0.4 A I0.4 LD I0.2 A I1.0 OLD O M0.5 AN M0.6 = M0.5 LD I0.1 A I1.4 OLD O M2.2 AN M2.3 = M2.2 LD M3.3 A I0.7 A I1.5 O M2.3 AN M2.4 = M2.3 CALL 取料子程序 LD M2.3 A M3.3 A I1.0 O M2.4 AN M2.5 = M2.4 LD M2.4 A I0.5 O M2.5 AN M2.6 AN M0.5 = M2.5 CALL 放料子程序 LD M3.6 A M2.5 A I1.0 A I0.1 O M2.6 AN M0.0 = M2.6 LD I2.1 R M0.1, 35 LD I0.3 A I0.0 O M2.7 AN M3.0 = M2.7 R Q0.1, 1 = Q0.0 LD M2.7 A I1.0 = M3.7 = Q0.6 LD M3.7 A I1.3 O M4.0 AN M4.1 AN Q0.0 = M4.0 = Q0.1 LD M4.0 A I1.1 O M4.1 AN M4.2 = M4.1 TON T37, 300 LD M4.1 A T37 O M4.2 AN M4.3 AN Q0.1 = M4.2 = Q0.0 LD M4.2 A I1.0 O M4.3 AN M0.6 AN M1.7 AN Q0.6 = M4.3 = Q0.7 END 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 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 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 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 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。 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