基于plc烘干機(jī)課程設(shè)計--烘干機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC </p><p>　　課題名稱 烘干機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)班級 測控技術(shù)與儀器0901班 </p><p>　　姓 名 </p

2、><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012年12月28日</p><p>　　課題: 烘干機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　一. 烘干機(jī)概況及控制要求</p&g

3、t;<p>　　 某一烘房，在干燥物品時，除要求溫度能自動控制外，還需要間斷通風(fēng)，其主電路如圖1所示。</p><p>　　圖1 烘干機(jī)主電路圖</p><p>　　圖2 烘干機(jī)工作過程示意圖</p><p>　　烘房內(nèi)裝有電接點(diǎn)溫度計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，<

4、/p><p>　　電接點(diǎn)溫度計的接點(diǎn)閉合；當(dāng)烘房的溫度低于需要溫度時，電接點(diǎn)溫度計的接點(diǎn)斷開。當(dāng)按下啟動按鈕后，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為止。</p><p><b>　　二.設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.設(shè)計和繪制電氣控制原理圖或PC I/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清單。</p&

5、gt;<p>　　 2.選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。</p><p>　　 3.設(shè)計操作面板電器元件布置圖。</p><p><b>　　4.上機(jī)調(diào)試程序。</b></p><p>　　5.編寫設(shè)計說明書。</p><p><b>　　前 言</b></p>

6、<p>　　20世紀(jì)70年代，誕生了兩種改變整個世界及商業(yè)管理模式的計算機(jī)。一類計算機(jī)，是由Richard Morley在1972年發(fā)明的，如今稱之為可編程邏輯控制器（PLC）。它最初并沒有像個人計算機(jī)那樣得到名稱上的廣泛認(rèn)同，但是卻給制造業(yè)帶來了同樣意義重大的沖擊。PLC通常被稱為工廠級別的個人計算機(jī)。</p><p>　　可編程邏輯控制器（PLC）具有以下鮮明的特點(diǎn)：</p><

7、;p>　　一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。</p><p>　　二、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。</p><p>　　三

8、、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。</p><p>　　本烘干機(jī)設(shè)計報告基于西門子STEP 7-MicroWIN V4.0的PLC開發(fā)平臺，介紹了烘干機(jī)的基本原理與設(shè)計方法，并給出了程序?qū)崿F(xiàn)的編程方法與梯形圖程序及指令表程序，其目的是通過原理與設(shè)計實(shí)踐結(jié)合的方式，深入淺出地介紹PLC的課題設(shè)計。</p><p>　　全書分為五章，第一章簡要地介紹了烘干

9、機(jī)的基本概念和組成。第二章介紹了設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求。第三章介紹了烘干機(jī)的設(shè)計順序功能。第四章介紹了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。第五章介紹了控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試。</p><p>　　本報告在編寫過程中，湖南工程學(xué)院的賴指南教授對書稿進(jìn)行了詳盡的審閱，提出了許多寶貴意見。湖南工程學(xué)院電氣信息系的老師們和測控0901班同學(xué)們對本設(shè)計給予了大力支持和幫助。在此，謹(jǐn)向他們表示最誠摯的謝意。</p><p>

10、　　由于技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，限于編者水平，缺點(diǎn)錯誤在所難免，敬請讀者批評指正。</p><p><b>　　作者</b></p><p><b>　　2012年12月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 烘干機(jī)概述1</

11、p><p>　　1.1 控制對象的用途1</p><p><b>　　1.2基本結(jié)構(gòu)1</b></p><p><b>　　1.3控制方法1</b></p><p>　　第2章 設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求2</p><p>　　2.1 電氣元件的選擇2</p>&

12、lt;p><b>　　2.1.1按鈕2</b></p><p>　　2.1.2 旋轉(zhuǎn)開關(guān)3</p><p>　　2.2 PLC之I/O接線3</p><p>　　2.4 烘干機(jī)工作的功能順序4</p><p>　　第3章 確定控制方案6</p><p>　　3.1 PLC控制與傳統(tǒng)

13、繼電器控制方案6</p><p>　　3.2 PLC控制與單片機(jī)控制方案7</p><p>　　3.3 PLC控制方案7</p><p>　　3.4 方案確定8</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計10</p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計10</p><p>　　4.

14、2 公用子程序的設(shè)計10</p><p>　　4.3 手動子程序的設(shè)計11</p><p>　　4.4 自動子程序的設(shè)計11</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試14</p><p><b>　　結(jié)束語16</b></p><p><b>　　心得體會16</

15、b></p><p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　附錄(程序指令表)18</p><p><b>　　第1章 烘干機(jī)概述</b></p><p>　　1.1 控制對象的用

16、途</p><p>　　先進(jìn)的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)使工作室溫度分布均勻。低噪聲風(fēng)機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)造了安靜的工作環(huán)境。密封電熱管加熱，性能穩(wěn)定，壽命長。底部裝有軌道并配有供裝載工件或試件的臺車，工作效率高。進(jìn)、排氣裝置，可調(diào)節(jié)工作室的換氣量。獨(dú)立控制臺，即可就近控制，也可集中到控制室統(tǒng)一控制?？蛇x用進(jìn)口高精度智能程序控溫儀表控溫，可預(yù)設(shè)多段程序控溫曲線。智能控溫儀表控溫，控制靈敏可靠。超溫保護(hù)裝置能發(fā)出信號并切斷加熱電源，保護(hù)設(shè)備

17、及工件的安全。</p><p><b>　　1.2基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　電熱器 用于對烘房內(nèi)提升溫度。</p><p>　　通風(fēng)電動機(jī) 將烘房內(nèi)對烘干物品所產(chǎn)生的蒸汽排出烘房達(dá)到烘干的目的。</p><p><b>　　1.3控制方法</b></p><p>

18、　　為滿足檢測所設(shè)計的程序以及對設(shè)備的檢查和緊急控制等要求，本設(shè)計在設(shè)計過程中提供了三種工作模式，手動模式、單周運(yùn)行模式以及連續(xù)運(yùn)行模式。</p><p>　　手動模式用于檢測程序是否能達(dá)到預(yù)期目的以及用于對設(shè)備一步步的操作的模式。</p><p>　　單周模式用于PLC對此設(shè)備謹(jǐn)作一次工作循環(huán)回路，更好的控制烘房內(nèi)的情況。</p><p>　　連續(xù)模式用于對

19、烘房內(nèi)長時間的烘干工作，能多次循環(huán)烘干工作，而不用多次的繁雜的操作。</p><p>　　第2章 設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求</p><p>　　2.1 電氣元件的選擇</p><p><b>　　2.1.1按鈕</b></p><p>　　按鈕是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很小），從而達(dá)到控制

20、電動機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。 </p><p>　　按鈕是一種人工控制的主令電器。主要用來發(fā)布操作命令，接通或開斷控制電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。按鈕的工作原理很簡單（見圖1)對于常開觸頭（圖a）,在按鈕未被按下前,電路是斷開的,按下按鈕后,常開觸頭被連通,電路也被接通；對于常閉觸頭（圖b），在按鈕未被按下前，觸頭是閉合的，按下按鈕后，觸頭被斷開，電路也被分?jǐn)?。由于控制電路工作的需要，一只按鈕還可

21、帶有多對同時動作的觸頭(圖c)。 </p><p>　　按鈕的用途很廣，例如車床的起動與停機(jī)、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等；塔式吊車的起動，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速運(yùn)行等，都需要按鈕控制。按鈕由按鍵、動作觸頭、復(fù)位彈簧、按鈕盒組成。是一種電氣主控元件。按鈕（SB）助記符。有些功能的按鈕有特定的助記符。本設(shè)計中要求按鈕有啟動(SB1)、預(yù)停(SB2)、急停(SB3)三個。這里選擇中國浙江紅波公司生產(chǎn)的Φ22

22、LAS1-A系列按鈕，圖樣參數(shù)如圖2。啟動(SB1)選綠色按鈕、預(yù)停(SB2)、急停(SB3)選紅色按鈕。</p><p>　　2.1.2 旋轉(zhuǎn)開關(guān)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)開關(guān)是以旋轉(zhuǎn)手柄來控制主觸點(diǎn)通斷的一種開關(guān)。旋轉(zhuǎn)開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式也有兩種，分別是單極單位結(jié)構(gòu)和多極多位結(jié)構(gòu)。單極單位旋轉(zhuǎn)開關(guān)在應(yīng)用中常與轉(zhuǎn)軸式電位器共同使用，而多極多位旋轉(zhuǎn)開關(guān)多用于工作狀態(tài)線路的切換。</p>

23、;<p>　　設(shè)計中選擇工作模式的開關(guān)(SA)即選擇中國浙江紅波公司生產(chǎn)的Φ22 LAS1-A系列圓形旋轉(zhuǎn)開關(guān)。開關(guān)圖樣大小參數(shù)如圖3。</p><p>　　2.2 PLC之I/O接線</p><p>　　列出如下表各輸入輸出點(diǎn)：</p><p>　　由上表各輸入輸出畫出如圖4 I/O接線圖：</p><p>　　2.4 烘干機(jī)

24、工作的功能順序</p><p>　　由課題要求，再考慮單周、連續(xù)的情況，以及預(yù)停操作畫出如下圖5合適的順序功能圖。</p><p>　　第3章 確定控制方案</p><p>　　3.1 PLC控制與傳統(tǒng)繼電器控制方案</p><p>　　PLC控制與繼電器控制相比較 (1)邏輯控制 繼電器控制是利用各電器件機(jī)械觸點(diǎn)的串、并聯(lián)組合成邏輯控制

25、。采用硬線連接, 連線多而復(fù)雜, 對今后的邏輯修改、增加功能很困難。而PLC中邏輯控制是以程序的方式存儲在內(nèi)存當(dāng)中, 改變程序, 便可改變邏輯。連線少、體積小、方便可靠。 (2)控制速度 依靠機(jī)械觸點(diǎn)的吸合動作來完成控制的繼電器控制系統(tǒng), 工作頻率低, 工作速度慢。而PLC由于采用程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制, 穩(wěn)定、可靠, 運(yùn)行速度大大提高了。 (3)順序控制 繼電器控制是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。時

26、間繼電器內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響, 造成定時的精度不高。在PLC內(nèi)部 是由半導(dǎo)體電路組成的定時器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖計時, 定時精度高。使用者根據(jù)需要, 定時值在程序中便可設(shè)置, 靈活性大, 定時時間不受環(huán)境影響。 (4)靈活性可擴(kuò)展性 繼電器系統(tǒng)安裝后, 受電器設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響, 系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。而􀀂比具有專用的翰人和輸出模塊, 理論上連接可以

27、無窮多。連線少, 靈活性可擴(kuò)展</p><p>　　3.2 PLC控制與單片機(jī)控制方案</p><p>　　PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路，兩者不具有可比性。 （2）單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。（3）不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟

28、件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。</p><p>　　3.3 PLC控制方案</p><p>　　PLC經(jīng)過多年在工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用后, 按其功能, 它主要應(yīng)用在以下幾個方面：</p><p>　　數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理：PLC是具有微處理器的一

29、種智能電子產(chǎn)品, 它具有數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及數(shù)據(jù)傳輸通信等功能。</p><p>　　邏輯控制邏輯控制邏輯控制邏輯控制：PLC具有邏輯運(yùn)算功能, 可實(shí)現(xiàn)多種通斷控制。</p><p>　　(3)定時控制定時控制定時控制定時控制：由于PLC為用戶提供了很多計時器, 且時間設(shè)定值可由用戶程序設(shè)定修改, 所以有很強(qiáng)的定時功能。</p><p>　　計數(shù)功能計

30、數(shù)功能計數(shù)功能計數(shù)功能：同時PLC 為用戶提供了很多的計數(shù)器, 也可通過軟件進(jìn)行計數(shù)值的設(shè)定。</p><p>　　順序控制順序控制順序控制順序控制：可依據(jù)生產(chǎn)加工過程, 實(shí)現(xiàn)定位輸出、順序啟動等控制。</p><p>　　(6)通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)：可以對調(diào)節(jié)器、變頻器等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。也可與其它PLC或計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信,構(gòu)成“集中管理分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。&l

31、t;/p><p><b>　　3.4 方案確定</b></p><p>　　PLC優(yōu)點(diǎn)：1.功能更強(qiáng)大：除了能做普通邏輯處理外，還具有浮點(diǎn)運(yùn)算、定時、計數(shù)、模擬量控制等功能?，F(xiàn)在市場上一些功能強(qiáng)大的PLC已經(jīng)能完成除以上常規(guī)外，還能做復(fù)雜運(yùn)算，比如多維數(shù)據(jù)運(yùn)算，矩陣相乘，向量運(yùn)算等；2.響應(yīng)時間更短：繼電器控制是通過觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間的機(jī)械動作來完成邏輯控制，而PLC集

32、成電子邏輯，響應(yīng)速度和控制精度是傳統(tǒng)繼電器無法比擬的；3.故障點(diǎn)更少：繼電器控制通過機(jī)械式接觸會因?yàn)橛|頭的損壞或者老化等原因，壽命普遍抗不過PLC，PLC早已是工業(yè)界公認(rèn)的無故障控制器；4.通訊功能更強(qiáng)大：現(xiàn)在的工業(yè)環(huán)境，早已不是單純的單機(jī)控制，或者一條生產(chǎn)線的控制，而多涉及多機(jī)群控，和大型的流程自動化控制，這對于控制器本身的通訊要求極高，繼電器根本不可能做的到，而如今的PLC不僅能完成與現(xiàn)場工作儀表、電氣傳動等執(zhí)行層的通訊，也

33、能PLC于PLC之間通訊，更能做到PLC與上位計算機(jī)，中央控制室的以太網(wǎng)通訊，組成一個龐大而復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)；5.控制對象更多：如今不管是單機(jī)設(shè)備，還是工廠控制，遠(yuǎn)不是簡單的邏輯執(zhí)行就能完成，比如許多設(shè)備實(shí)際上除了單純的數(shù)字量輸入輸出外、還有更多4-20ma/</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計</p><p>

34、;　　PLC通電即SM0.0上電運(yùn)行公用子程序，由于有手動、單周、連續(xù)工作模式，而單周和連續(xù)都屬于自動運(yùn)行部分，故而主程序中需通過開關(guān)SA來選擇工作模式，即當(dāng)開關(guān)SA處于手動模式時運(yùn)行手動子程序而不運(yùn)行自動部分，手動部分和自動部分處于類似矛盾的狀態(tài)，于是當(dāng)手動模式I0.0通電進(jìn)入手動子程序且自動子程序不運(yùn)行。</p><p>　　4.2 公用子程序的設(shè)計</p><p>　　公用子程序的目

35、的是無論處于哪種模式，都是遇操作將執(zhí)行的一段程序。</p><p>　　包括置位M0.0和急停操作。</p><p>　　4.3 手動子程序的設(shè)計</p><p>　　手動子程序用于對設(shè)備步步操作，從而設(shè)計升溫操作和通風(fēng)操作，而這兩個操作為互鎖狀態(tài)，同時當(dāng)溫度計I1.0通電時升溫加熱也會停止。</p><p>　　4.4 自動子程序的設(shè)計&l

36、t;/p><p>　　自動子程序的作用是將整個操作自動一步步進(jìn)行，會有單周運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行兩種方式，即回路中包含了開關(guān)SA對應(yīng)不同模式時的通電狀態(tài)（I0.1和I0.2），同時也考慮了其他操作對整個回路的影響，如預(yù)停操作（預(yù)停開關(guān)SB1-I0.3)。綜合考量畫出如下功能順序圖，然后由功能圖得出如下子程序。</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試</p><p>　　

37、1. 處于主程序部分->文件->導(dǎo)出。</p><p>　　仿真軟件->選擇CPU型號</p><p>　　程序->裝載程序（之前導(dǎo)出的程序）</p><p>　　然后就可以操作輸入開關(guān)進(jìn)行仿真了。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本文利用P

38、LC對烘房系統(tǒng)的溫度的監(jiān)控與調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)在系統(tǒng)中使用調(diào)試成功，實(shí)現(xiàn)了對溫度自動采集和實(shí)時監(jiān)控調(diào)節(jié)功能以及對主機(jī)的控制，為現(xiàn)代工業(yè)控制的生產(chǎn)起到了積極作用，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、靈活，具有較好的實(shí)際價值和使用性。由于設(shè)計水平有限和時間的倉促，本文中難免有錯誤和不妥之處，請給予批評指正。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過本次

39、設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方

40、面的能力便會使我們受益非淺。在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本報告在編寫過程中，湖南工程學(xué)院的賴指南教授對書稿進(jìn)行了詳盡的審閱，提出了許多寶貴意見。湖南工程

41、學(xué)院電氣信息系的老師們和測控0901班同學(xué)們對本設(shè)計給予了大力支持和幫助。</p><p>　　在此，謹(jǐn)向他們表示最誠摯的謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］《西門子S7-200 PLC編程及應(yīng)用案例精選》（第1版），劉華波，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年。</p><p>　?。?/p>

42、2］《可程序控制器系統(tǒng)開發(fā)導(dǎo)航》（第1版），王曉平，人民郵電出版社，2010年。</p><p>　?。?］《典型自動化設(shè)備及生產(chǎn)線應(yīng)用于維護(hù)》（第1版），鮑風(fēng)雨，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年。</p><p>　?。?］《工廠常用電氣設(shè)備手冊》（第1版），工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組，水利電力出版社，2007年。</p><p><b>　　附錄(程序指令表

43、)</b></p><p>　　電氣信息學(xué)院課程設(shè)計評分表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________</p><p>　　注：①表中標(biāo)*號項(xiàng)目是硬件制作或軟件編程類課題必填內(nèi)容。</p><p>　?、诖吮?/p>