PLC大作业

1班级041232学号04123110可编程控制器作业题目自动送料控制系统PLC设计学院机电工程学院专业自动化学生姓名邓勇导师姓名冯兰胜21前言目前我国的大部分乡镇企业、私营企业由于受到资金短缺或是管理等方面的限制，送料装置一般都是采用手动送料。手动送料不仅劳动强度大、效率低，而且还容易造成事故。随着市场经济的发展，传统的手工送料已不能满足生产的要求。为了能跟上市场的发展，企业就需要一套自动化程度高、性能可靠、性价比高的自动送料装置来提高企业的生产效率。可编程序控制器（PLC）是二十世纪60年代以来发展极为迅速的一种先进的、新型的、通用的工业控制装置。现代PLC综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，其应用越来越广泛、深入，已进入到系统的过程控制、运动控制、通信网络、人机交互等领域。PLC具有控制能力强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩展、通信等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和控制核心。可控编程控制器（PLC），它是以微处理器为核心的通用工业控制装置，是在继电器-接触器控制基础上发展起来的。随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的迅猛发展，当今的PLC已近将3C（computer、control、communication）技术，即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体，在控制系统中又能起到“3电”控制作用，即电控、电仪、电信这三个不同作用的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。送料车还可通过手动控制其运行，但操作比较起来复杂，而且易出错，PLC在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。通过分析可知,用PLC控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高的推广价值。综上所述，在本着降低生产成本、保障人身安全、提高生产率的科学人性化管理的方针下对送料装置进行自动化设计。本设计中的自动送料系统主要是采用以PLC为核心的自动控制技术来实现的。这样既可以降低企业的生产成本还能提高生产效率。32西门子S7-200PLC简介2.1S7-200PLC的系统组成同其他PLC一样，S7-200的系统基本组成也是由主机单元和编码器组成。在需要进行系统扩展时，系统组成中还可包括：数字量扩展单元模块、模拟量扩展单元模块、通信模块、网络设备、人机界面等。1主机单元S7-200的主机单元的CPU有两个系列：CPU21X和CPU22X。其中CPU21X系列属于S7-200的第一代产品，CPU22X系列属于第二代产品。本次设计用的是CPU22X系列中的CPU224.CPU224①14个输入数字量I/O点和10输出数字量I/O点。②可以连接7个扩展模块单元。③2个独立的20KHZ的高速脉冲输出；6个独立的30KHZ的高速计数器。④有13K的数据和程序的存储空间。⑤有1个RS-485通信/编程接口。⑥有PID控制器。⑦有点对点接口通信协议⑧有多点接口通信协议。⑨有自由通信口。⑩I/O端子可以很简易的整体拆卸下来。2数字量扩展模块S7-200系列目前可以提供三大类一共九种数字量输入输出扩展模块。㈠EM221数字量输入扩展模块，光耦合器隔离，具有8点DC输入。㈡EM222数字量输出扩展模块，具有两种类型：①8点继电器输出型②8点DC24V输出型㈢EM223数字量混合输入输出扩展模块，具有六种输出类型：①DC24V4点输入，4点输出；②DC24V4点输入，继电器4点输出；4③DC24V8点输入，8点输出；④DC24V8点输入，继电器8点输出；⑤DC24V16点输入，16点输出；⑥DC24V16点输入，继电器16点输出；3模拟量扩展模块模拟量扩展模块有3种类型EM231、EM232、EM235。本次设计用的是EM235。EM235是模拟量混合输入输出模块：①输入4路模拟量，输出1路模拟量②转换时间小于250µs③稳定时间电流2ms,电压100µs。④差分输入，电压0~10V、0~5V、0~1V、0~500mv、0~100mv、0~50mv、±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mv、±250mv、±100mv、±50mv、±25mv。电流0~20mA4智能模块1、CPU243-2通信处理器CPU243-2是S7-200的AS-i主站，通个连接AS-i可以增加S7-200PLC的数字量输入输出点数。2EM277通信处理器EM277是连接SIMATIC现场总线从站的通信模块，EM277可以将S7-200PLC的CPU作为现场总线的从站接到网络中。5其他模块1、编程设备编程器是任何一台PLC都不可以缺少的设备，编程设备一般由厂家提供。为了降低成本，目前广泛采用的是以个人计算机作为编程设备。本设计使用的编程软件是STEP-Micro/MIN32V4.0,用一条PC电缆将用户程序送入PLC中。2、人机操作界面人机操作界面包括文本显示器TD200和触摸屏等。2.2S7-200PLC的性能特点51通用性强由于采用了微型计算机的工作原理和基本结构，接口电路也考虑了工业控制的要求，输出接口能力强，因而对不同的控制对象可以采用相同的硬件，只需使用不同的软件，就可以实现不同的控制要求。2编程简单方便一般用梯形图或用工业控制的简单指令编程。编程语言形象直观，容易掌握，具有一定的电工和工艺知识的人员可在短时间学会并应用自如。3接线简单只需将限位开关和光电开关等接入控制器的输入端，将被控制的电磁阀、接触器和继电器等输出元件的线圈接到控制器的输出端，就完成了接线任务。4可靠性高，抗干扰能力强S7-200PLC的输入输出端采取了隔离措施，并应用大规模的集成电路，所以它能在各种恶劣的环境下工作，可以直接安装在机器设备上运行。5体积小，容量大，重量轻，成本低，维修方便S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC,但它的功能已近能达到中型或大型PLC的水平，然而价格却与小型PLC差不多。因此S7-200PLC一经推出便受到了广泛关注。2.3S7-200PLC的编程语言S7-200PLC为用户提供了4种常用的编程语言：梯形图、语句表、功能图、功能块图。1、梯形图（LAD）梯形图是一种图形编程语言，它是从继电器控制原理图的基础上演变来的。PLC的梯形图沿用了继电器的线圈、触点、串并联等图形符号，对于能熟练使用继电器控制线路的技术人员来说是很容易接受的，且不需要学习专门的计算机知识。因此在PLC的编程中梯形图是最基本、最普遍的编程语言。这种编程方式一般是通过编程软件编写然后通过计算机下载到PLC上，如果使用编程器编码，还要将梯形图转变成语句表然后再输入PLC中。2、语句表（STL）简单地说语句表就是用一些容易记忆的符号来表示PLC的各种操作功能，6有点像计算机的汇编语言。这种编程方式可用简单的编程器编码，再通过简单的编程器将用户的程序逐条输入到PLC中。用语句表编程设备简单、系统化、逻辑紧凑，连接的范围不受限制，但是比较抽象，一般情况与梯形图配合使用互为补充。3、顺序功能图（SFC）顺序功能图也称功能图，是采用画工艺流程图的方式编程，只要在每一个工艺方框内的输入端和输出端标上特定的符号即可。对于在工厂内进行工艺设计的人员来说并不需要太多的电气知识，且非常方便。因此它是一种效果很好，很受欢迎的编程语言。4、功能块图（FBD）功能块图是由一些逻辑功能符号组成的功能块图来表达操作功能的编程语言，该编程语言基本上沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图。常用“与”、“或”、“非”等逻辑功能表达控制逻辑。用功能块图编程不仅能简单明了的表达逻辑功能，还可以通过各种功能块的组合实现加法、乘法等高级功能。对于熟悉逻辑电路和逻辑代数的人来说是很方便的编程方式。3控制系统的介绍和控制要求3.1自动控制送料系统的图解73.2自动控制系统在生产中的地位在现代工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动强度，要求大部分工艺生产系统自动化，这都离不开自动控制系统。自动控制系统是整个生产线的核心，对整个生产系统起着指挥的作用，假如控制系统出现障碍，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这将对企业造成重大的经济损失。自动控制送料系统是基于PLC控制系统来设计的。它将在生产系统中占有非常重要的地位。4自动控制系统方案的选择4.1可编程控制器PLC的优点对用户来说可编程控制器PLC是一种无触点设备，用户只需改变程序就可以改变生产工艺。现目前，可编程控制器已成为工厂强有力的生产工具，得到了广泛的推广使用。可控编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机。具有许多明显的特点。1、可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC采用了现代大规模的集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的抗干扰能力。PLC还带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可发出警报信号。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的自我诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也能获得故障自诊断保护。2、配套齐全，功能完善，实用性强PLC发展到今天，已近形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用以各种规模的工业控制场合。近年来PLC功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制，温度控制，CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使PLC组成各种控制系统非常容易。3、易学会，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，面向工矿企业的控制设备，接口容易，编程语言比较容易接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图比较接8近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路，不懂计算机语言和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、容易改造，维护方便可控编程控制器（PLC）大大减少了控制设备的外部接线，维护变得更容易，同一设备只需改变程序就可以改变生产过程。更适合多品种小批量的生产场合。5、体积小，重量轻，耗能低以超小型PLC为例，PLC的尺寸小于100mm,重量小于150g，功耗仅数瓦，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化产品的理想控制设备。4.2小车送料系统方案的选择实现小车自考动控制送料有很多种方法，可以用单片机、可编程控制器（PLC）来实现。但在在单片机控制系统电路中需要加入A/D、D/A转换器，线路复杂，还要分配出大量的中断路口地址，而且单片机控制电路很容易受到外界的干扰，也具有不稳定性。控制程序需要有一定编程能力的人才能编译出来，在维修时需要高技术的人员才能修复。所以不宜用单片机来实现。而从PLC的特点了解可知，PLC具有很多优点，如可靠性高、平均无故障时间达30万小时以上，安装、操作、维护比较容易，编程简单，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。因此，最终我选择了用PLC来实现自动控制送料系统的控制，完成这次的设计题目。5自动送料系统程序设计5.1控制系统I/O地址分配I/O地址分配表输入元件I/O地址输出元件I/O地址料斗高位S1按钮I0.0红灯L1Q0.09小车到位S2按钮I0.1绿灯L2Q0.1料斗低位S3按钮I0.2料斗高限位灯L3Q0.2料斗低限位灯L4Q0.3小车到位灯L5Q0.4进料阀K1Q0.5进料阀K2Q0.6电动机M1Q0.7电动机M2Q1.0电动机M3Q1.15.2PLC流程图10PLC流程图5.3PLC梯形图设计1112131初始状态：红灯L1暗，绿灯L2亮，允许汽车开进装料。料斗K2关闭，电动机1（M1）、电动机2（M2）、电动机3（M3）都处于关闭状态。2装料过程当汽车到达时按下S2，红灯L1亮，绿灯L2不亮，小车到位灯L5亮。电动机M3转动，电动机M2在M3转动3秒后启动，电动机M1在M2转动3秒后启动，进料阀K2在电动机M1转动后3秒开始出料。3装料完成当车装满后按下S2，进料阀K2关闭，电动机M1在进料阀K2关闭后延时3秒关断，电动机M2在电动机M