本科毕业设计--基于plc自动配料系统课程设计.doc

摘 要PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。配料工人收到每天的生产作业表后, 将依次对每种原料进行称重根据配料的多少, 先计算每种成分的重量,然后在各种成分的料桶中取料,送到电子称上进行称重,最后进行包装在这个过程中工人工作繁重,出错率高,称重重量无监测,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺文中以PC机编程,可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了以PC机为上位机, 以PLC作为下位机的自动配料系统在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过电子称发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率关键词：通信，传送，配料，故障目 录 1 监控系统的结构与功能.211 监控系统的结构.21.2 监控系统的功能.22 监控系统控制过程221 前配料监控系统的控制过程.2211 自动称料.2212 自动配料322 后配料监控系统的控制过程.323 监控系统报警控制过程.3231 报警事件3232 切换报警.32. 3 .3 配料锅满报警.32. 34 急停33 配料工艺33.1 前配工艺.332 后配工艺.44 自动配料系统.44. 1 控制要求.44.2输入输出列表.44.2自动配料系统模拟实验面板图44.4 工作过程.54.4.1初始状态.54.4.2装车控制.54.4.3停机控制54.5 I/O接线图.54.6 系统流程设计图.64.6.1 装车过程64.6.2故障检测75 PLC指令表86 PLC控制梯形图.127 传送系统调试.17结语参.18考文献.19 1 监控系统的结构与功能11 监控系统的结构自动配料监控系统由两台计算机作为整个系统的人机界面。其中一台为主站，完成全部系统参数设定、过程监控、数据记录；另一台作为从站，以主站为依托，主管后配料系统的数据设定、过程监控。主站直接同西门子S7300 PLC系统、前配料秤自动控制仪表和后配料秤相通信。前配料监控系统现场采用密封型接线盒，防尘、防潮，可确保信号传输可靠。前配料秤仪表采用专用工业过程控制仪，通过RS一485总线与中控室实现通信，既可独立控制，又可实现PLC联机控制。各阀位及卸料器位置信号检测采用霍尔传感器，具有无触点、抗干扰、抗粉尘、耐潮湿的特点。料仓仓位采用重锤式料位计，可实现连续仓位检测。后配料监控系统主秤采用高精度配料皮带秤，附料采用减量秤（失重秤），非离子泵、香精泵、流量检测采用间接方式，即通过压力变送器实时检测管道压力，由压力变化判断出料口、进料口是否堵塞。1.2 监控系统的功能监控系统具有人机交互、通讯、显示及存储、打印等功能，并具有数据、图形显示，状态监控、数据输入、信息存储等各种有关操作的功能画面。系统可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、工艺参数设定、设置运行过程事件报警及手动与自动控制切换。监控系统中现场控制仪表实时显示流量、载荷、累计值、温度等。温度指示通过现场温度显示仪表、压力指示通过现场压力显示仪表及电机的电流经现场显示仪表远传至中控室集中显示。变频器调节配备自动切换开关，与主控计算机通讯。2 监控系统控制过程21 前配料监控系统的控制过程211 自动称料自动称料控制单元主要为l0台称重控制仪表，PLC作为辅助控制系统，计算机人机界面显示配比参数（配方）及监控记录实时数据。在自动控制方式下，单击前配工艺画面中自动配料“启动”按钮，或前配控制柜“启动”按钮，称重控制仪表就按设定好的配方打开10台秤的称料阀。如果系统检测到某台秤配料阀未关，会发生报警并进入暂停状态。每台秤根据称料快慢设有提前量，当控制仪表检测到秤称料重量达到设定值时，会减去提前量，控制仪表则关闭进料阀。提前量可人为修正或自动修正，使控制仪表控制配料秤每次配料精度达到设定的目标值。212 自动配料自动配料是将已经称好的原料按一定的顺序投放到搅拌锅中，同时开启搅拌和加热。这一控制过程由温控仪表与PLC共同完成。温控仪表控制温度上限，加热由PLC控制完成。自动配料有固定顺序和可编程序两种控制方式。在固定顺序方式下，各种原料的放料顺序是固定的，不可改变。在可编程序方式下，各种原料的放料顺序可根据配方在人机界面上人为没定。23 监控系统报警控制过程231 报警事件自动称料开始时，如果某个放料阀未关，或系统检测不到放料阀关闭信号，系统会发出报警声响，暂停称重仪表的称料过程，并使运行指示灯闪烁。出现报警，自动放料不会进行，待消除故障或认为产生的报警原因不影响放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮，则继续放料。232 切换报警自动放料开始时，系统首先检查每种原料切换是否到位，如果切换不到位或切换不一致，报警系统开始报警，自动放料就不能进行。通过检查，认为可以放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮，则开始放料。23.3 配料锅满报警如果配料锅中已配原料浆未放出，仍往该锅放料，产生报警信号，自动放料就不能启动。待检查确认可以放料，按复位按钮，再按“放料”按钮，则开始进行自动放料。2.34 急停称料过程中，由于紧急情况需要停止称料，按下自锁“称料急停”按钮，各个秤的进料阀就全部关闭，停止称料。需要重新开始称料时，旋起“急停”按钮，再按“启动”按钮，则重新开始称料。自动放料时，按一下“放料急停”按钮，系统会关闭所有放料阀，停止放料、搅拌和输送。 3 自动配料前后工艺3.1 前配工艺前配工艺流程界面中可以实时显示前配料秤的瞬时流量、配方比例、称料配料状态、料位以及阀门关闭信号、锅的温度、电机电流等。在界面上还有其他一些操作，如自动手动控制按钮、自动称料的单次和连续切换按钮、物料按钮及复位按钮等。32 后配工艺后配工艺流程界面可以实时显示基粉秤、辅料秤、失重秤的流量、累积值、重量，显示基粉秤的载荷、预混器电流、卸料器状态、非离子瞬时流量、香精瞬时流量等。在界面上还可以进行一些按钮控制操作，如失重秤的运行与停止、频率调节、手动与自动转换，以及几种物料的配比设定等。4 配料系统4. 1 控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。4.2输入输出列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.14.2自动配料系统模拟实验面板图 4.4 工作过程4.4.1初始状态红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。4.4.2装车控制装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。4.4.3停机控制按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。4.5. I/O接线图4.6 系统流程设计图4.6.1 装车过程4.6.2故障检测M2.M3.M4依次2秒后停止M1停D2关闭M1故障 Y NM3.M4依次2秒后停止M2故障M1.M2停D2关闭 Y NM4在2秒后停止M1.M2.M3停D2关闭M3故障 Y NM1.M2.M3.M4停止D2关闭M4故障 Y5 PLC指令表 6 PLC控制梯形图 7 传送系统调试系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OOF（料斗中的物料已满），则停止进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。停机控制时按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。此时整个系统完全停止。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，料斗出料口关闭，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M1故障，M1，立即停，料斗出料口D2关闭，经过2秒延迟，M2停。在经过2秒，M3停止。经过2秒，M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行2秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。8 结束语自动配料监控系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。监控系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。本系统投入运行以来，各项指标均满足技术要求，并极大地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS集散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，自动配料系统是一道非常重要的工序，它由前、后配料两个子系统组成。选用西门子S7300 PLC构成数据采集控制系统，模块化设计，经济实用。全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA所追求的一致目标。本实验采用PLC控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送、下料控制、故障检测等功能。配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。整个系统自动进行提高了配料精度和速度。参考文献1 段梅，李新PLC在混料控制系统的应用J控制系统.2003年.(4)：50542 洪镇南，李铁，王旭东PLC与计算机通信的实现J电气时代.2003年.(2)：69703 熊志奇. 微机自动化配料控制系统. 电子技术应用. 1997 年. 4 张本举. 自动配料系统的设计 .中国铝业中州分公司计控室.2000年.5 宋建成. PLC控制和应用. 科学出版社. 2002年.6 王永华. 现代电气及可编程控制技术.北京航空航天大学出版社.第一版.2002年9月.7 赵明.工厂电气控制设备.北京.机械工业出版社.1998年.8SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册.2000年11月. 9设计过程及设计体会 在这次的课程设计中，由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做，但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。 通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能够解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。在分工方面，由于大家都是热心的投入到此次的设计当中，在每一个环节，大家都有参与，所以算不上什么什么具体的分工，这是团队合作的结果。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与建议，感谢老师的精心指导。总而言之，在老师和同学们的帮助下，我们圆满的完成了任务。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。这次的课程设计也告诉我们，实践才是检验真理的唯一标准。只有实践与理论的结合，才能知道自己学的好不好。