PLC自动送料装车系统课设.docx

中南大学

《电气控制及PLC应用技术》
设计报告

设计题目 自动送料装车系统设计
指导老师 吴同茂
设计者 钟日进
专业班级 测控2013级03班02号
设计日期 2016年7月

目 录

第一章 系统设计要求
1.1 自动送料装车系统工艺过程
1.2 自动送料装车系统控制要求
第三章 自动送料装车系统设计
2.1 系统总体方案设计
2.2 控制系统硬件设计
2.2.1 PLC系统选型
2.2.2 控制系统的I/O点及地址分配
2.3 系统程序设计
2.3.1 系统界面设计
2.3.2 控制程序设计
第三章 自动送料装车系统实现与调试
3.1 自动送料装车系统方案实现
3.2 系统调试与控制效果
第四章 收获、体会和建议
参考文献

一、系统设计要求
1.1自动送料装车系统工艺过程
1.1.1系统组成
该系统由传送带（M1、M2、M3）、斗形的储料器、进料电磁阀（K1）、一个出料电磁阀（K2）、物位传感器（S1）及压力传感器（S2）所组成，同时为了工作的有序性，还设计了两个指示灯（L1、L2），用于指示当前工作状态。其自动送料装车系统结构示意图如图所示。
1.1.2工艺过程
允许汽车开进装料，此时，进料阀门（k1），料斗阀门（k2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。
    当汽车到来时，检测开关S3接通（负载板上未设，可从通用器件板选取），红色信号灯L2亮，绿色L1灭，传送带驱动电动机M3运行；2秒后，电动机M2运行；再经过2秒钟M1运行，依次顺序起动送料系统。
    电动机M3运行后，进料阀门K1打开料斗进料，料斗装满时，检测开关S1=1，进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够装满1车）；料斗出料阀门K2在M1运行及料满（S1=1）后，打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。
当装满汽车后，称重开关S2动作，料斗出料阀门K2关闭，同时电动机M3断电停止， 2秒后M2停止，再过2秒M1停止，L1亮，L2灭，表示汽车可以开走。
1.2 自动送料装车系统控制要求
1.2.1初始状态：
红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，进料阀指示灯K1、料斗指示灯K2不亮，电机M1，M2，M3皆为停止。
1.2.2启动操作：
按下启动按扭SB0，系统自动检测料斗是否已满（传感器S1亮表示满），如果料斗未满，则打开K1进料，当料斗满时（传感器S1亮），K1停止，然后红灯L1亮，绿灯L2灭，表示正在装车。同时电机M3启动，M3启动2S之后M2启动，M2启动2S之后M1启动，M1启动2S之后K2打开（出料）。当车装满时（传感器S2亮），首先K2关闭，M1，M2，M3顺序延时2S分别停止。等到车离开（传感器S2灭）时，继续循环上述的运行。
1.2.3停止操作：
按SB1按钮系统停止工作。

二、自动送料装车系统设计
2.1 系统总体方案设计
开始

料斗是否满（传感器S1亮表示满）

否
打开K1进料

是

红灯L1亮，绿灯L2灭，同时三个电机顺序打开，装车进行

判断车是否装满（传感器S2亮）

否
继续装车，直至s2亮

是
K2关闭，M1，M2，M3顺序延时2S分别停止

SB1是否按下

否

结束
是

2.2 控制系统硬件设计
2.2.1 PLC系统选型
本系统选取的PLC为西门子公司出产的S7-200。简介如下：
西门子PLCS7-200系列小型可编程逻辑控制器（Micro PLC）可应用于各种小型自动化控制系统。高集成度的设计、低廉的成本使得S7-200 PLC不但是各种小型控制任务理想的解决方案，其强大的浮点运算能力更使得她在需要复杂运算控制的塑料机械控制系统、电子焊接设备控制系统等应用上得心应手。 
S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。CTS7-200系列具有以下几个方面的出色表现： 
󰂗 极高的可靠性 
󰂗 丰富的指令集 
󰂗 极快的浮点运算速度 
󰂗 丰富的扩展模块 
󰂗 强大的内部集成功能 
CTS7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

2.2.2 控制系统的I/O点及地址分配
设计系统I/O分配见表：
I/O口的接线表
输入接口
输出接口
PLC端
面板接口
注释
PLC端
面板接口
注释
I0.0
SB0
开始按钮
K1

Q0.0
I0.1
S1
料斗满
K2

Q0.1
I0.2
S2
装车已满
M1

Q0.2
I0.3
SB1
停止按钮
L2绿灯

Q0.6

M2

Q0.3

M3

Q0.4

L1红灯

Q0.5

设备通道连接：
2.3 系统程序设计
2.3.1 系统界面设计

2.3.2 控制程序设计
TITLE=程序注解：
Network 1
// 初始化
LD SM0.1
MOVD 0, VD0
Network 2 // 网络标题
// 启动
LD I0.0
O V0.0
AN I0.3
= V0.0
Network 3
// 指示灯L2控制
LDN V1.0
= Q0.6
Network 4
// 指示灯L1控制
LD V0.0
AN Q0.6
= Q0.5
Network 5
// 进料电磁阀K1的控制
LD V0.0
AN I0.1
O Q0.0
AN V1.0
AN V1.2
= Q0.0
Network 6
// 料斗满
LD I0.1
EU
O V1.0
AN V1.1
AN V1.3
= V1.0
Network 7
// 电机控制时间的控制
LD V1.0
TON T37, 20
TON T38, 40
TON T39, 60
Network 8
// 电机（M1、M2、M3）、K2的控制
LD V0.0
A V1.0
LPS
AN T42
AN T45
= Q0.4
LRD
A T37
AN T41
AN T44
= Q0.3
LRD
A T38
AN T40
AN T43
= Q0.2
LPP
A T39
AN I0.2
AN V1.2
= Q0.1
Network 9
// M1、M2、M3逆时间停止
LD I0.2
TON T40, 20
TON T41, 40
TON T42, 60
Network 10
LD I0.2
ED
O V1.1
AN Q0.0
= V1.1
Network 11
// 停止控制
LD I0.3
O V1.2
AN I0.0
= V1.2
Network 12
LD V1.2
TON T43, 30
TON T44, 60
TON T45, 90
Network 13
LD Q0.4
ED
O V1.3
AN Q0.0
= V1.3
循环脚本：
小车位移循环控制：
if L2=1 THEN
distance=distance+12
endif
if L2=0 then
distance=0
endif
管道与传送带流动条时间显示控制：
K1管道：
if K1=1 then
xia=1
endif
if K1=0 then
xia=0
endif
存储管输出流动条：
if K2=1 then
xia1=1
endif
if K2=0 then
xia1=0
endif
传送带流动条时间显示：
if M33=1 then
T=T+1
endif
if M33=0 then
T=0
endif
if M11=1 and T>65 then
xia2=1
endif
if M11=0 then
xia2=0
endif
if M22=1 and T>70 then
xia3=1
endif
if M22=0 then
xia3=0
endif
if M33=1 and T>75 then
xia4=1
endif
if M33=0 then
xia4=0
endif
车辆装车液位显示：
if T>75 then
r=r+1
endif
if T=0 then
r=0
endif
装车次数记载：
if T=210 then
p=p+1
endif

三、自动送料装车系统实现与调试
3.1 自动送料装车系统方案实现
1.红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，进料阀指示灯K1、料斗指示灯K2不亮，电机M1，M2，M3皆为停止。
2.启动操作：
按下启动按扭SB0，系统自动检测料斗是否已满（传感器S1亮表示满），如果料斗未满，则打开K1进料，当料斗满时（传感器S1亮），K1停止，然后红灯L1亮，绿灯L2灭，表示正在装车。同时电机M3启动，M3启动2S之后M2启动，M2启动2S之后M1启动，M1启动2S之后K2打开（出料）。当车装满时（传感器S2亮），首先K2关闭，M1，M2，M3顺序延时2S分别停止。等到车离开（传感器S2灭）时，继续循环上述的运行。
3.停止操作：
按SB1按钮系统停止工作。
3.2 系统调试与控制效果
选择好PLC的类型，根据PLC外部电气原理图,将PLC与实验板正确接线,经检验无误后,接通PLC电源,点击下载,将编译正确的程序下载至PLC上(程序要确保编译无错误，否则无法下载),打开监控,以便观察程序运行中各触点的开合情况,方便检查程序错误,最后将PLC置于运行模式,运行程序,开始操作。若操作成功后，先把PLC置于停止状态，关闭监控，再拔PLC电源。
1.按下启动按扭SB0，系统自动检测料斗是否已满（传感器S1亮表示满），如果料斗未满，则打开K1进料，当料斗满时（传感器S1亮）：

2.当料斗满时（传感器S1亮），K1停止，然后红灯L1亮，绿灯L2灭，表示正在装车。同时电机M3启动，M3启动2S之后M2启动，M2启动2S之后M1启动，M1启动2S之后K2打开（出料）：

3.当车装满时（传感器S2亮），首先K2关闭，M1，M2，M3顺序延时2S分别停止。等到车离开（传感器S2灭）时，继续循环上述的运行：

四、收获、体会和建议
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
学习的过程当中个人觉得开散思维怎样去学习，这才是最重要的，而这门课程恰好体现了这一点。此次课程学习期间进行了一周的实训，实训以班级为主体，以小组为单位而开展的一次综合的实践，老师也给予我们足够的空间让我们完成此次的实训，这让我觉得压力减轻不少。通过实训，让我受益匪浅。第一，认识了团队合作的力量，要完成一个项目不是一个人的事情，当中我们有过分歧但最终达成共识，不管结果怎样，至少我们曾经在一起努力过，体验其中的过程才是真正的收获。第二，通过这次的实践操作，我认识到了自己的不足，更感觉到了自己与别人的差距。为了明年的毕业而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。课堂以及实训期间老师给予了不同的学习方法和体验，让我深切的认识到理论和实践的重要性。在以后的学习过程中，要更加注重自己的操作能力和应变能力。以自动送料装车系统为例，通过这个例子对可编程控制器这门课有了更进一步的了解和认识，对可编程控制器的控制系统的设计原则、梯形图的设计规则及其各种指令功能有了更深刻的了解，并且掌握到了更多书本外的知识。为我们以后的工作打下了基础。

参考文献
[1] 廖常初.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，2003
[2] 储云峰．西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2006
[3] 汪巍，汪小凤.基于PLC的气动机械手研究.辽宁工程技术大学学报，2005，4(12)
[4] 丁筱玲，赵立新. PLC在机械手控制系统上的应用.山东农业大学学报，2006，37(1)
[5]周万珍，高鸿宾.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004