烘干機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

課程名稱課題名稱指導(dǎo)老師烘干機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化賴指南、劉星平、譚梅、余小霏、沈細(xì)群電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2015年6月8日～2015年6月19日(1)所選控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足烘干機(jī)的工作過程要求，(2)所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB4728-84《電氣圖用圖形符號》、(3)所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)用詞準(zhǔn)確，語句通順，層次清楚，條理分明，重點(diǎn)突出，(1)連續(xù)工作方式：在烘干機(jī)處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，要求烘干機(jī)能夠自動(dòng)地一個(gè)循環(huán)接一個(gè)循環(huán)地工作下去，在此工作方式下，(2)單周工作方式：在烘干機(jī)處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，要求烘干(3)單機(jī)手動(dòng)工作方式：要求能對烘干機(jī)的加熱器和通風(fēng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作。[1]劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014年。[3]王阿根.西門子S7-200PLC編程實(shí)例精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013年。[4]賴指南.PLC原理與應(yīng)用補(bǔ)充教材(內(nèi)部使用),本校自編教材，2010年。原始資料烘干機(jī)的工作過程某一烘房，在干燥物品時(shí)，除要求溫度能自動(dòng)控制外，還需要間斷通風(fēng)，其主電路如圖1所示。電源開關(guān)通風(fēng)電動(dòng)機(jī)圖1烘干機(jī)主電路圖→升溫—至需要溫度→停止加熱—延遲min→通風(fēng)機(jī)啟動(dòng).通風(fēng)5min→通風(fēng)機(jī)停止—通風(fēng)停止2min→通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)—通風(fēng)smin→通風(fēng)機(jī)停止……低于需要溫度→升溫圖2烘干機(jī)工作過程示意圖烘房內(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(shí)，烘房加熱升溫；通風(fēng)機(jī)通電時(shí)，烘房通風(fēng)。當(dāng)烘房的溫度升至需要溫度時(shí)，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(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì)的接點(diǎn)斷開。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，要求烘干機(jī)按圖2所示的過程循環(huán)往復(fù)地工作，直至按下停止按鈕時(shí)為止。第1章烘干機(jī)的概述第2章控制方案選擇2.3編程序控制器控制2.4結(jié)論第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電氣元件的選擇第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1順序功能圖設(shè)計(jì)及過程分析4.3設(shè)計(jì)公用子程序第1章烘干機(jī)的概述烘干機(jī)是干燥物品的專用設(shè)備。在干燥物品時(shí)，為保證物品質(zhì)量，減小烘干機(jī)零件損的接點(diǎn)斷開。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，要求烘干機(jī)按圖1-1烘干機(jī)主電路圖所示的過程循環(huán)往圖1-1烘干機(jī)主電路圖按圖1-2烘干機(jī)工作過程示意圖所示的過程循環(huán)往復(fù)地工作，直至按下停止按鈕時(shí)為止。圖1-2烘干機(jī)工作過程示意圖第2章控制方案選擇目前應(yīng)用于烘干機(jī)控制系統(tǒng)主要有繼電器控制系統(tǒng)、PLC和單片機(jī)控制系統(tǒng)。2.1單片機(jī)控制2.2繼電器控制不僅繼電器本身容易出現(xiàn)誤動(dòng)作，特別是觸頭氧化及鐵芯與銜鐵弄臟后的吸力不足，2.3編程序控制器控制(6)、維修工作量少，維修方便。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)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，整體式每一I/0點(diǎn)有平(2)、可編程序控制器1/0點(diǎn)數(shù)的確定確定I/0點(diǎn)數(shù)時(shí)，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%的裕量，以備今后對系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時(shí)使用?？蛇x用型初步估算，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(chǔ)器的字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3.3電動(dòng)機(jī)、電氣控制線路設(shè)計(jì)UVWNdKM2J」dFR電機(jī)RRRM手動(dòng)升溫TTCPU224CN1|11LNL圖3-1總電路圖的常開觸點(diǎn)閉合使的通風(fēng)機(jī)工作。當(dāng)SA閉合時(shí)，即手動(dòng)操作的時(shí)候，當(dāng)按下SB4時(shí)，KM1的常開觸點(diǎn)閉合使的電熱絲通電升溫，松開SB4時(shí)，升溫結(jié)束；當(dāng)按下SB5的常開觸點(diǎn)閉合使通風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)，松開SB5時(shí)，通風(fēng)結(jié)束。用到3.4PLC的1/0接線圖SB1,一個(gè)預(yù)停按鈕SB2,手動(dòng)升溫按鈕SB4,手動(dòng)通風(fēng)按鈕SB5,用于溫度反饋的電接點(diǎn)溫度計(jì)TJ,可知輸入點(diǎn)共有7個(gè)。加上輸出點(diǎn)包括升溫、通風(fēng)?？芍枰x擇的PLC型號為CPU224CN1,其I/0接線圖如圖3-2所示：端口0VMA+VMA+N端口1OOSB3L」M總線接口總線接口圖3-2PLC的I/0接線圖第4章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1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)出順序功能圖如圖4-1所示：M0.5(1)、升溫(SM0.1+I0.0)·I1.0M0.0M0.3Q0.1T38T38·11.0·M2.1·I0.2圖4-1順序功能圖當(dāng)需要干燥的物品放入烘干機(jī)內(nèi)，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，KM1加熱器通電，烘房加熱(2)、停止加熱當(dāng)烘房的溫度升至需要溫度時(shí)，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(shí)定時(shí)器T37得電，定時(shí)器37設(shè)定的時(shí)間為60s。當(dāng)?shù)?步的定時(shí)器T37定時(shí)的時(shí)間到后使得通風(fēng)機(jī)KM2得電，通風(fēng)機(jī)KM3啟動(dòng)，同時(shí)定時(shí)器T38得電，定時(shí)器T38設(shè)定的時(shí)間為300s。(4)、通風(fēng)機(jī)停止或升溫當(dāng)?shù)?步的定時(shí)器T37定時(shí)的時(shí)間到后，如果溫度低于需要溫度，則返回到KM1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)KM3斷電，同時(shí)定時(shí)器T39得電，定時(shí)器T2設(shè)定的時(shí)間為120s。(5)、是否重復(fù)啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)當(dāng)定時(shí)器T2定時(shí)的時(shí)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M0.1,如果不低于需要溫度且預(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M0.0。(6)、預(yù)停按下停止按鈕SB2,只有在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，才停止操作，停止在初始狀4.2設(shè)計(jì)主程序/圖4-2主程序的梯形圖通過I0.0觸點(diǎn)的接通/閉合狀態(tài)，來分別進(jìn)行手動(dòng)子程序/自動(dòng)子程序的調(diào)用。如圖4-2所示。4.3設(shè)計(jì)公用子程序M0.0M0.1R5)6M0.0M2.0M2.0M2.0M2.0)2圖4-3公用子程序的梯形圖在公用子程序中加入了預(yù)停程序，其操作過程：按下預(yù)停按鈕SB2后，I0.4動(dòng)作，控制烘干機(jī)啟動(dòng)的I0.3在運(yùn)行完這一輪的程序循環(huán)后斷開。急停程序操作過程：按下SB3后，I0.5動(dòng)作，控制烘干機(jī)啟動(dòng)的I0.3立即斷開。如圖4-3所示。通過上述過程可實(shí)現(xiàn)預(yù)停和急停的功能4.4設(shè)計(jì)手動(dòng)工作方式子程序圖4-4手動(dòng)程序的梯形圖圈開始觸發(fā)升溫；為了避免與其他動(dòng)作同時(shí)作用，I1.0(溫度反饋)和Q.01(通風(fēng))此時(shí)斷開。按下SB5進(jìn)行手動(dòng)通風(fēng)，I0.7作用，KM2線圈開始觸發(fā)通風(fēng)效果，為了避免同與其4.5設(shè)計(jì)自動(dòng)程序后延遲1min后接著KM2作用通風(fēng)；通風(fēng)5min后通風(fēng)機(jī)停止2min,然后再啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)停止，若低于所需溫度則繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。如下圖4-5所示：SM0.1M0.055M0.1RSRM0.3SRMO3M0.5SM04R15M03M2.0M04M0.15RM0.2INTON)T30N第5章PLC程序的調(diào)試5.1調(diào)試軟件的使用(1)先打開V4.0STEP7MicroWINSP9,輸入好自己設(shè)計(jì)完成的T型圖程序，然后點(diǎn)擊Ctrl+NCtrl+N導(dǎo)入(.Ctrl+UCtrlCtrl+UCtrl+D新建庫(L).1項(xiàng)目1.mwp退出(X)▲ h()hnetaloNDe2.345·61?18"9"1·10*11112·113·1·14:115·1·161·17·旦一東豆米刑工粘報(bào)米開□公用子程序圖5-1(2)打開S7_200漢化版仿真軟件進(jìn)行仿真，先設(shè)置好CPU的型號，點(diǎn)擊“配置”---“CPU型號”操作如圖5-2所示；然后在“CPUtype”中選擇CPU的類型為“CPU224XP”操作如程序(P)查看(V)配置(C)PLC顯示(D)幫助(H)刪除程序(D)保存配置(S)返出(E)?01234567圖5-4(4)裝載程序后便可進(jìn)行程序的調(diào)試。調(diào)試頁面如圖5-5所示：程序決(081|二20RART主Weteok上這問細(xì)行題再能玉社0.1D時(shí)?U)sCn-子程席生辭Seteek1//R結(jié)F01234567012345DBMR?互圖5-55.2調(diào)試主程序/手動(dòng)子程序自動(dòng)子程序sM0.1M0.0R6/M2.0RR5M2.0M2.0按下I0.4后，I0.3在運(yùn)行完這一輪的程序循環(huán)后斷開。按下I0.5后，控制烘I0.35.4調(diào)試手動(dòng)子程序Q0.1)圖5-8按下I0.6,KM1作用，此時(shí)I1.0和Q.01;按下I0.7,KM2作用，此時(shí)Q0.1斷開。如圖5-8所示。5.5調(diào)試自動(dòng)程序閉合I0.0和I0.3,當(dāng)加入反饋信號I1.0時(shí)，①T37開始計(jì)時(shí)，60s后T37停止計(jì)時(shí)；②T38開始計(jì)時(shí)，300s后T38停止計(jì)時(shí)；③T39開始計(jì)時(shí)，120s后T39停止計(jì)時(shí)；④T40開始計(jì)時(shí)，0.1s后停止計(jì)時(shí)；此時(shí)若反饋信號I1.0還有，則循環(huán)②、③、④過程。若反饋信號I1.0沒有，且I0.2為斷開時(shí)，則單周循環(huán)；若反饋信號I1.0沒有，且I0.2為閉合，則連續(xù)循環(huán)。如5-9圖所示：SR)S5M20,95R)M03)課設(shè)的第一周，賴?yán)蠋煂ξ覀兠恳唤M都悉心的講授了各自的主要內(nèi)容。我抽選到的內(nèi)礙，印象最深的就是PLC工作循環(huán)中的雙步循環(huán)中引入的0.1秒的調(diào)控程序，這是課本上接下來的幾天，老師每天都比我們中一些同學(xué)還先到教室，等著我們，也一直陪著我的作用，通過學(xué)習(xí)，我補(bǔ)漏了許多基礎(chǔ)知識。平常課堂理論偏多，所以難免會(huì)簡單的問題而不耐煩，那天晚上有一些同學(xué)課設(shè)調(diào)試沒搞完，老師陪著我們搞到晚上12刻的感覺對不起老師!參考文獻(xiàn)[1]劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014年。[3]王阿根.西門子S7-200PLC編程實(shí)例精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013年。[4]賴指南.PLC原理與應(yīng)用補(bǔ)充教材(內(nèi)部使用),本校自編教材，2010年。///1S11M0.1R5M0.0R6M2.0M2.0//M2.0/M2.0Q0.0M2.0R2M0.035M0.1M0.1日M0.2SM0.1HT37T30M0.35RM0.4M03H/M2.0sAM0.0M0.4A)M0,1)M03M01)5)M0.4RT40M0.3T4090.0)ININPI6004PI600400:1)INToN+40SRSR15的ASRLDCAILLDNCALLLD0ANARAOANAN=LDANRLDANANANDSRASRAS指令程序M0.0,M0.1.M0.0,6M2.0M0.0M2.0M2.0M2.0Q0.0,2Q0.0Q0.1M0.0.5M0.1.1M0.0M0.1,1M0.0,1M0.1M0.2.1M0.1.1ggo宮3g。sASR