PLC在砂处理生产线上的应用

PLC在砂处理生产线上的应用目录第一章任务书及设计目的…………………………………………………3第一节设计目的…………………………………………………………3第二节设计任务书………………………………………………………3第二章可编程序控制的基本组成和工作原理……………………………6第一节可编程序控制的基本组成………………………………………6第二节PLC的基本工作原理……………………………………………7第三章可编程控制器概述…………………………………………………8第一节PLC的特点和应用………………………………………………8一、PLC的主要特点………………………………………………………8二、PLC的应用范围………………………………………………………9第二节PLC与其它工业控制系统的比较………………………………10一、PLC控制系统与继电器控制系统的比较……………………………10二、PLC控制系统与微型计算机控制系统的比较………………………11第四章PLC的选型及系统设计……………………………………………11第一节PLC的选型………………………………………………………11一、PLC的选型依据………………………………………………………12二、机型的选择…………………………………………………………14第二节PLC系统的设计……………………………………………………15一、生产线工艺过程分析和系统控制要求………………………………15二、主电路的设计…………………………………………………………19三、硬件的选择……………………………………………………………19四、系统统控制的I/O分配图和梯形图…………………………………21五、系统控制程序…………………………………………………………21六、系统控制的电气原理图………………………………………………21七、课程设计总结…………………………………………………………21PLC在砂处理生产线上的应用-2-八、程序附图………………………………………………………………22第一章设计目的及任务书第一节设计目的通过设计，使我们所学的理论知识与生产实践更紧密地结合起来，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在作课程设计的过程中，可以综合性地运用几年内所学知识去分析、解决问题，所学知识得到疏理和运用，使自己的实践动手能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争、去创造的自信心。本课程设计是在学完可编程控制器课程之后综合利用所学可编程控制器知识完成一个可编程控制器应用系统设计。该课程设计的主要任务是通过解决一、两个实际问题，巩固和加深“可编程控制器原理与应用”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握可编程控制器应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对可编程控制器软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。本课题把PLC作为开发工具，设计要求具备一定的PLC硬、软件的设计能力。通过本课题的设计，使我们了解了用PLC进行设计的基本方法和步骤。由于设计主要是独立完成的，因此培养了我们分析问题、综合运用知识去解决问题的能力，以及独立工作的能力。第二节课程设计任务书题目：PLC在砂处理生产线上的应用（一）应用背景与需求砂处理生产线由混砂机、带式输送机及其配套设备、生产及除尘等用电设备组成，主要完成型砂、新砂及粘土、煤粉的输送任务。砂处理生产线的主要用电设备是连续工作制，采用传统的继电器控制系统，需要采用大量中间继电器，可靠性差，难以保证系统长时间连续工作。虽然用继电器构成一个控制系统的直接投资比PLC少，但从系统的寿命及其维修费用来考虑，用PLC取代继电器是合适的。本例论述采用PLC实现砂处理生产线的控制问题。工艺过程：1、型砂输送系统中，输送带的工艺流程如图（1）所示。PLC在砂处理生产线上的应用-3-图（1）型砂输送带工艺流程该系统的基本控制要求：1）、启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序如图（2）所示。2）、停止时，全部设备同时停机。图（2）型砂输送带启动顺序2、旧砂输送系统中，输送带的工艺流程如图（3）所示。图（3）旧砂输送带工艺流程该系统的基本控制要求：1）、启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序如图（4）所示。2）、停止时应顺工艺流程延时停止，其停止顺序如图（5）所示。图（4）旧砂输送带启动顺序振动给料ZG皮带PD-5破碎机PS圆盘给料机YG皮带PD-7提升机TS皮带PD-8皮带PD-6PD-8TS延时5SPD-7PD-6延时5S延时5SYG延时5SPS延时5SZG延时5S延时5SPD-5ZG延时5SPD-5、PS、YGPD-6延时55SPD-7延时10STS延时15SPD-8延时10S皮带PD-1皮带PD-2皮带PD-3松砂SS-1皮带PD-4PD-4SS-1延时5SPD-3延时5SPD-2延时5SPD-1延时5SPLC在砂处理生产线上的应用-4-图（5）旧砂输送带停止顺序3、混砂机的碾混系统为循环工作方式，其工艺流程及控制要求如图（6）所示。图（6）碾混系统的工艺流程（二）任务及要求1、画出本控制的I/O分配图2、画出控制梯形图3、写出指令4、设计控制电路图5、上机调试6、编写课程设计说明书一份（不少于15页）内容包括：1)控制方案的选择：为何采用PLC控制？说明继电器接触器控制的缺点，为何PLC控制可克服此缺点？两种控制方法有什么不同？PLC控制与微机控制的区别是什么？2）如何选型，怎样定输入、输出点数，阐明自己的观点。3）分析所编的程序并阐述系统的工作原理。4）编写指令语句表。（三）参考资料1、赵明等《工厂电气控制设备》，北京.机械工业出版社1998第二版2、上海工业自动化仪表研究所《三菱超小型F1系列可编程控制器》19903、王兆义《可编程控制器的选型问题》上海电器技术NO2：29—334、宫淑贞《可编程控制器原理及应用》人民邮电出版社，20025、谢克明《可编程控制器原理与程序设计》电子工业出版社，20036、高钦和《可编程控制器应用技术与设计实例》人民邮电出版社，2004回转定量器HZ工作10S新砂给料XSG工作50S气压加水5S延时30S缺料门开延时110S延时40S缺料门关延时10S起动PLC在砂处理生产线上的应用-5-成绩评定_______________第二章可编程序控制的基本组成和工作原理第一节可编程序控制的基本组成PLC由中央处理单元、存储器、输入输出单元、电源、编程器五部分组成。其结构框图如下。可编程控制器的基本结构1、中央处理单元（简称CPU）CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。2、存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3．输入输出单元（I/O单元）I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开PLC在砂处理生产线上的应用-6-关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。4．电源PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。5．编程器编程器是PLC的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。第二节PLC的基本工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。PLC的工作过程可分为三个阶段：输入处理、程序处理和输出处理如图所示。1．输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。2．程序执行根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC在程序执行阶段，总是按先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根PLC在砂处理生产线上的应用-7-据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。3.输出处理程序执行完毕后，将Y映象寄存器中的寄存器的通/断状态向输出锁存器传送，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。PLC经过以上三个阶段的工作过程，称为一个扫描周期（或称工作周期），然后PLC又重新执行上述过程，周而复始地进行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。为了提高工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。因此，还要进行整个扫描的过程。每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如没发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程显示等。处理完通信后，PLC继续先往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始，进行第二轮扫描。PLC就这样不断地反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，或因停电、出现故障等才停止工作。第三章可编程控制系统的特点及优势第一节PLC的特点和应用一、PLC的主要特点1、可靠性高，抗干扰能力强（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开