烘干機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、第1章概述烘干機(jī)是干燥物品的專用設(shè)備。在干燥物品時，為保證物品質(zhì)量，減小烘干機(jī)零件損耗，除要求溫度能自動控制外，還需要間斷通風(fēng)。烘房內(nèi)裝有電接點(diǎn)溫度計(jì)TJ,用來檢測烘房溫度。當(dāng)加熱器通電時，烘房加熱升溫；通風(fēng)機(jī)通電時，烘房通風(fēng)。當(dāng)烘房的溫度升至需要溫度時，電接點(diǎn)溫度計(jì)的接點(diǎn)閉合；當(dāng)烘房的溫度低于需要溫度時，電接點(diǎn)溫度計(jì)的接點(diǎn)斷開。當(dāng)按下啟動按鈕后，要求烘干機(jī)按圖1所示的過程循環(huán)往復(fù)的工作，直至按下停止按鈕時為止。440熟儂i布中遮即1g/書中_jSWK4Lt颯停±2掰中通貼掰中71SWK亭止升溫圖1烘干機(jī)工作過程示意圖第2章控制方案論證目前應(yīng)用于烘干機(jī)控制系統(tǒng)主要有繼電器控制系統(tǒng)、P

2、LC和單片機(jī)控制系統(tǒng)。1、單片機(jī)控制方式它是用程序?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的控制，功能最強(qiáng)。工作方式采用中斷處理，響應(yīng)也較快，價(jià)格比PLC要低。但它的程序修改又t度較大，可靠性比PLC要差，也需要設(shè)計(jì)專門的接口電路和抗干擾措施。在使用時要求有較好的工作環(huán)境，維護(hù)技術(shù)也較高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，調(diào)試技術(shù)難度大，需要有系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)知識。它需要設(shè)計(jì)和制作輸入接口電路、輸出接口電路、放大電路和印刷電路板，設(shè)計(jì)制作工作量大，周期長，而且它的抗擾能力很弱，對環(huán)境的適應(yīng)性差。2、繼電器控制方式由于繼電器控制設(shè)計(jì)出的線路也比較復(fù)雜，因而電器控制裝置的制造周期較長，造價(jià)相應(yīng)較高，維修也不方便?？刂葡到y(tǒng)完成后，若控制任務(wù)發(fā)生變化

3、，如某些生產(chǎn)工藝流程的變動，則必須通過改變接線才能實(shí)現(xiàn)。另外，由于接線程序控制系統(tǒng)中器件、接線較多，所以其平均無故障時間較短。采用繼電器控制方案，有如下缺點(diǎn)：不僅繼電器本身容易出現(xiàn)誤動作，特別是觸頭氧化及鐵芯與銜鐵弄臟后的吸力不足，機(jī)械運(yùn)動部件運(yùn)動不靈活而出現(xiàn)被卡燒壞線圈等故障，給維護(hù)過程帶來極大不便，甚至?xí)绊懻I運(yùn)工作，而且勢必使硬件接線量大且復(fù)雜?？傊?，繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和通用性較低，故障率較高。3、可編程序控制器控制方式可編程序控制器的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛發(fā)展，可編程序控制器已經(jīng)大量應(yīng)用在引進(jìn)設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備中器。PLC控制具有如下幾個優(yōu)點(diǎn)：(1)、編程方法簡單易學(xué)。(2)、功

4、能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。(3)、硬件配套齊全，用戶使用方便。(4)、無觸點(diǎn)免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。(5)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試量少。(6)、維修工作量少，維修方便。綜上所述，據(jù)烘干機(jī)對控制系統(tǒng)的要求，因此，對于可編程控制器（PLC)有這股優(yōu)點(diǎn)，我們可以考慮用PLC來設(shè)計(jì)烘干機(jī)控制系統(tǒng)！第3章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電器元件的選擇PLC控制系系統(tǒng)的硬件選擇主要包括可編程控制器的選型、電源模塊的選型、接觸器、輸入/輸出的開關(guān)量和按鈕的選擇等。下面分別對其一一進(jìn)行分析選擇各電器元件的型號?？删幊炭刂破鳎≒LQ的選型A、可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式，

5、整體式每一I/O點(diǎn)有平均價(jià)格比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。根據(jù)烘干機(jī)的控制要求可選用整體式可編程序控制器。如三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列可編程序控制器。R可編程序控制器I/0點(diǎn)數(shù)的確定確定I/0點(diǎn)數(shù)時，應(yīng)準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對可編程序控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有10%20%勺裕量，以備今后對系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時使用?？蛇x用FX1s-10MR-001型號，即I/O點(diǎn)數(shù)為10個、基本單元、繼電器輸出型。G存儲容量的選擇初步估算，對于僅需開關(guān)量控制的系統(tǒng)，將I/0點(diǎn)數(shù)乘以8,就是所需的存儲器的字?jǐn)?shù)，這一要求一般都能滿足。對于此烘干機(jī)設(shè)計(jì)控制電路總電源開關(guān)SA

6、1,手動/自動切換開關(guān)SA2,一個啟動按鈕SB1,一個預(yù)停按鈕SB2,手動加熱按鈕SB3,手動通風(fēng)按鈕SB4,電源啟動按鈕SB0電源停止按鈕SB6電接點(diǎn)溫度計(jì)TJ,熱繼電器FR,熔斷器FU,電動機(jī)M接觸器KMKM1KM20f以選擇FX1s-10MR-001它的I/0點(diǎn)數(shù)為10個，則存儲器的容量為80個存儲字。輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設(shè)備的高電平信號為機(jī)器內(nèi)部電平信號。由于這是工業(yè)環(huán)境下進(jìn)行，主電路采用交流電源供電，由于該工藝環(huán)境溫度不高，干擾因素也少，故采用與主電路相同的交流電源供電，并采用220V電壓供電。輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控

7、制信號。烘干機(jī)采用繼電器輸出模塊。電動機(jī)、電氣控制線路設(shè)計(jì)圖2總電路圖本原理圖有兩個線圈：KMKM1KM2。其中KM1是控制升溫的線圈，KM2g控制通風(fēng)的線圈，KM為外部電源輸入線圈。如上圖所示，當(dāng)SA2斷開時，按下SB1時，KM1線圈得電，KM1的常開觸點(diǎn)閉合使的電熱絲通電升溫。KM1斷電后，KM2的線圈得電，KM2的常開觸點(diǎn)閉合使的通風(fēng)機(jī)工作。當(dāng)SA2閉合時，即手動操作的時候，當(dāng)按下SB3時，KM餞圈通電，KM1的常開觸點(diǎn)閉合使的電熱絲通電升溫，松開SB3時，升溫結(jié)束；當(dāng)按下SB4時，KM戲圈通電，KM2的常開觸點(diǎn)閉合使通風(fēng)電機(jī)啟動，松開SB4時，通風(fēng)結(jié)束。用到這兩個線圈圖中SA是外部線路

8、停止開關(guān)。FR是熱繼電器起到斷電保護(hù)作用。熔斷器FU起到過電流保護(hù)的作用。PLC的I/O接線圖根據(jù)順序功能圖和電氣原理圖，考慮到有效的利用可編程控制器的資源，對輸入點(diǎn)數(shù)量必須要很好的考慮。需要的輸入信號的點(diǎn)主要有手動/自動切換開關(guān)SA2,一個啟動按鈕SB1,一個預(yù)停按鈕SB2,手動加熱按鈕SB3,手動通風(fēng)按鈕SB4,電接點(diǎn)溫度計(jì)TJ,可知輸入點(diǎn)共有6個。加上輸出點(diǎn)包括升溫、通風(fēng)?？芍枰x擇的PLC型號為FX1S-10MR-001這樣我們便可以設(shè)計(jì)出I/O接線圖。手動/自動啟動預(yù)停手動加熱手動通風(fēng)圖3PLC的I/O接線圖第4章軟件設(shè)計(jì)PLC梯形圖的總體結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)圖4總體結(jié)構(gòu)圖具有多種工作方式的

9、的控制系統(tǒng)的梯形圖結(jié)構(gòu)圖如上，選擇工作方式時手動開關(guān)X0為ON,將跳過自動程序，執(zhí)行公用程序和手動程序，手動開關(guān)X0為OFF時，將執(zhí)行公用程序和自動程序。順序功能圖設(shè)計(jì)及過程分析根據(jù)烘干機(jī)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出順序功能圖如下T2-MIOT2/M10圖5順序功能圖其過程分析如下：(1)、升溫當(dāng)需要干燥的物品放入烘干機(jī)內(nèi)，按下啟動按鈕SB1,M1加熱器通電，烘房加熱升溫。(2)、停止加熱當(dāng)烘房的溫度升至需要溫度時，電接點(diǎn)溫度計(jì)的接點(diǎn)閉合(TJ為ON,使得M1斷電(加熱器停止加熱)，同時定時器T0得電，定時器T0設(shè)定的時間為1min。(3)、通風(fēng)機(jī)啟動當(dāng)?shù)?步的定時器T0定時的時間到后使得通風(fēng)機(jī)M3馬

10、電，通風(fēng)機(jī)M3啟動，同時定時器T1得電，定時器T1設(shè)定的時間為5min。(4)、通風(fēng)機(jī)停止或升溫當(dāng)?shù)?步的定時器T1定時的時間到后，如果溫度低于需要溫度，則返回到M1升溫，如果電接點(diǎn)溫度計(jì)的節(jié)點(diǎn)依然閉合(TJ為ON，則通風(fēng)機(jī)停止，即通風(fēng)機(jī)M3斷電，同時定時器T2得電，定時器T2設(shè)定的時間為2min。(5)、是否重復(fù)啟動通風(fēng)機(jī)當(dāng)定時器T2定時的時間到后，判斷烘房溫度是否低于需要溫度，溫度低于需要溫度(X1為OFF則返回到M1,如果不低于需要溫度(即X1為ON且預(yù)停按鈕未閉合，則重復(fù)第3、第4步，若預(yù)停按鈕閉合，則返回初始步MQ(6)、停止按下停止按鈕SB2只有在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，才停止操

11、作，停止在初始狀態(tài)。手動程序設(shè)計(jì)xooix哪TI：(010岫TIC(OJI圖6手動程序的梯形圖手動程序的具體操作過程：把選擇開關(guān)打到手動擋(X0為ON),這樣在執(zhí)行公用程序后便跳轉(zhuǎn)到手動程序，此時自動程序不起作用。按下SB3開始升溫（Y0為ON）,當(dāng)溫度計(jì)的電接點(diǎn)X5合上后，使加熱器停止加熱，定時器T0開始計(jì)時，過一分鐘后，按下SB4,通風(fēng)機(jī)Y1為ON,同時定時器T1開始計(jì)時，經(jīng)過5分鐘后，T1動作，停止通風(fēng)，同時定時器T2開始計(jì)時，2分鐘后，T2動作,繼續(xù)通風(fēng)。直到溫度計(jì)電接點(diǎn)X5斷開。然后可以反復(fù)的下一輪操作自動程序設(shè)計(jì)M4T2M10HIIIHNONOX001dIII-XQOS*M4MlM

12、lM2板*幀YCQ0X0Q5TI-M2K削口TUnT3nML<V001<11幅T1HI1卜M0M3好.啊THN4T卜幃T卜X002THM10TH12M10HIX001<12K1200MSM10.圖7自動程序的梯形圖自動程序的具體操作過程，在預(yù)停按鈕X2為ON的情況下，把選擇開關(guān)撥到自動檔（既X0為OFF）,然后按下自動啟動鍵X1,M1的電變?yōu)镺N,系統(tǒng)開始升溫（即Y0為ON）,直到溫度計(jì)電接點(diǎn)為ON,此時M1被復(fù)位并定時器T0開始計(jì)時，一分鐘后，M3為ON（即通風(fēng)機(jī)開始通風(fēng)）且定時5分鐘（T1）,計(jì)滿5分鐘后。M3變?yōu)镺FF且M4為ON并延遲2分鐘（T2）。經(jīng)過反復(fù)通風(fēng)與停止

13、直到溫度下降（溫度計(jì)的電接點(diǎn)X1斷開）才回到初始狀態(tài)。公用程序設(shè)計(jì)圖8公用程序的梯形圖首先斷開X0,按下啟動按鈕X5,M0得電。此時可以去執(zhí)行自動方式，如果執(zhí)行手動程序，閉合X0按鈕，那么就可以進(jìn)入手動操作。上圖中另外有一按鈕X2,用于停止正在運(yùn)行的自動程序。（自動程序停止后，按下X0使得繼電器M1M笳部復(fù)位）4.6元件清單輸名稱符號輸名稱符號型號入X0手動/自動切換SA2出繼電器KM1CJ12-100X1啟動按鈕SB1Y1繼電器KM2CJ12-100X2預(yù)停按鈕SB2繼電器KMCJ12-100X3手動加熱SB3X4手動通風(fēng)SB4X5電接點(diǎn)溫度計(jì)TJ電源啟動按鈕SB5電源停止按鈕SB6控制電路

14、總電源開關(guān)SA1廳P名稱符號型號01電動機(jī)MJD2-31-602電阻絲R03熱繼電器FR04熔斷器FURL1-604.7指令清單根據(jù)烘干機(jī)的工作流程得出自動控制程序功能圖，然后根據(jù)順功能圖設(shè)計(jì)自動控制程序梯形圖。由編程軟件FXGPXI函寫出梯形圖，該程序轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)的指令表可寫入到可編程控制器而用于控制烘干機(jī)的工作。所得的程序清單如下：0LJM60021OExooo2MPS3AN1X0054ESTMO5MPP6ANDXOOb7SETMO8LJXOOO9ZBSTMl14LDXOOO15CJP018Pl19LUM0022QLDM421ANDT222ANDMIO23OSB24OBMO25ANIMl狄

15、OUTMO27UMO28ANDX00129ORM330OJ?M431AN1X00532OJ?Ml39ANIM234OUTMl35OUTY0003GLDMlMIDORAhlIOUTOUTLJANDLDAND哪URmANIOUTOUTOUTLDANDORAhlIANIANIOUTX005M2MMM2TOKBODM2TOM5T3M3MlM4M3Y001T1K?000M3T1M4MOMl貓M4OUTLDANDANIORANIOUTOUTLDOBANIOUTP0mCJLDANIOUTLUOUTT2K1200M4T2MIOM5MSM5T3KIXOO2MIOX001MIOXOOOPlX003XOO5YOOO

16、X004YOO1S73839404144454e474349505152鵑545758596。612居646768697071nn7E7778798081828586878889第5章可編程序控制器控制系統(tǒng)的調(diào)試設(shè)計(jì)調(diào)試過程如下圖:心得體會本次設(shè)計(jì)使所學(xué)的可編程控制器知識得以鞏固，同時也使我感受到PLC對我們生活的重要性。因?yàn)樵谝郧暗恼n程設(shè)計(jì)中我感受頗多，雖然我的基礎(chǔ)知識不是很牢固，但是一次次的課程設(shè)計(jì)使我收獲很多。上面有很多按鈕剛開始的時候根本不回操作，后來回了但是也是知其然不知其所以然。通過這次PLC的課程設(shè)計(jì)，我逐漸了解到它的工作原理和設(shè)計(jì)者的思想。因?yàn)橥ㄟ^這次設(shè)計(jì)，我基本掌握了FX2N

17、系列可編程序存儲器的結(jié)構(gòu)、外部接線方法和指令的運(yùn)用,以及寫入和編輯程序的方法，掌握了用以轉(zhuǎn)換為中心編程方式編制簡單梯形圖程序，更進(jìn)一步地掌握了編程器的使用方法和調(diào)試程序的方法。了解到關(guān)于一般電氣控制設(shè)計(jì)的要求，通過設(shè)計(jì)和復(fù)習(xí)，鞏固了所學(xué)的課程，使所學(xué)知識牢固掌握并靈活運(yùn)用。接到老師給的任務(wù)書后。在經(jīng)過第一天的查資料和連續(xù)兩天把課本都從頭看了一遍，以及向?qū)W得好的同學(xué)的請教，到第三天晚上才有了點(diǎn)進(jìn)展。難而設(shè)計(jì)過程中要考慮很多的環(huán)節(jié)，不是一件很容易的事。我通過翻閱大量有關(guān)資料，在自己努力和老師，同學(xué)的幫助下終于完成了本次設(shè)計(jì)。經(jīng)過自己的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)程序，我想對我以后的學(xué)習(xí)和工作會很有幫助，因?yàn)樗刮业?/p>

18、動手能力得到了鍛煉與提高，使我對課本上的知識有了更深刻的認(rèn)識，更系統(tǒng)的理解和更大的學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計(jì)順序功能圖，然后按功能圖寫出梯形圖。我和其他兩位同學(xué)便上機(jī)進(jìn)行調(diào)試。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，程序肯定有某些方面的不足和遺漏。如果完全按照設(shè)計(jì)的要求來設(shè)計(jì)的話，我想我是不可能設(shè)計(jì)出很完美的程序。比如說，剛開始的時候我設(shè)計(jì)出了順序功能圖，但是調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)其中有些按鈕不需要用。而且實(shí)驗(yàn)臺上有兩種按鈕，其中一種是一直保持不變的信號，另外一種是按了就改變信號。剛開始的時候我用了前面一種就不行，因?yàn)樵谝赞D(zhuǎn)換為中心的編程方式下，其轉(zhuǎn)換的條件是滿足了后前步不活動應(yīng)該復(fù)位。而用了前面的按鈕其一直都是ON所以無法實(shí)現(xiàn)。幸好有賴?yán)蠋煹闹笇?dǎo)來幫我對程序進(jìn)行修改?？偠灾?，此次實(shí)驗(yàn)讓我學(xué)到了好多平時在課堂上學(xué)不到的東西，增加了我的知識運(yùn)用能力，增強(qiáng)我的獨(dú)立設(shè)計(jì)操作能力。以后