基于plc自動配料系統(tǒng)課程設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應

2、按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。</p><p>　　PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口。</p><p>　　配料工人收到每天的生產作業(yè)表后, 將依次對每種原料進行稱重?根據配料的多少,

3、 先計算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱上進行稱重,最后進行包裝?在這個過程中工人工作繁重,出錯率高,稱重重量無監(jiān)測,生產數據無紀錄等不能保證企業(yè)的生產工藝?文中以PC機編程,可編程邏輯控制器(PLC),現場總線技術等現代工控技術為基礎,開發(fā)了以PC機為上位機, 以PLC作為下位機的自動配料系統(tǒng)?在整個生產過程中,一旦生產計劃制定完成,計算機將按照計劃對每種原料進行稱重,不再需要人工來干預?在這個過程中工人只是進行

4、取料,由計算機通過電子稱發(fā)來的數據校核重量,減輕了工人的工作負擔,提高了工作效率?</p><p>　　關鍵詞：通信，傳送，配料，故障</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 監(jiān)控系統(tǒng)的結構與功能…………………………………..……….2</p><p>　　1．1 監(jiān)控系統(tǒng)的結構……………

5、………………………….………2</p><p>　　1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能………………………………………………….2</p><p>　　2 監(jiān)控系統(tǒng)控制過程…………………………………………………2</p><p>　　2．1 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程…………………………………..2</p><p>　　2．1．1 自動稱料………………………

6、…………………………….2</p><p>　　2．1．2 自動配料……………………………………………………3</p><p>　　2．2 后配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程…………………………………..3</p><p>　　2．3 監(jiān)控系統(tǒng)報警控制過程………………………………………..3</p><p>　　2．3．1 報警事件…………………………

7、…………………………3</p><p>　　2．3．2 切換報警…………………………………………………….3</p><p>　　2. 3 .3 配料鍋滿報警……………………………………………...3</p><p>　　2. 3．4 急?！?</p><p>　　3 配料工藝………………………

8、……………………………………3</p><p>　　3.1 前配工藝………………………………………………………….3</p><p>　　3．2 后配工藝………………………………………………………..4</p><p>　　4 自動配料系統(tǒng)..........................................4</p><p>

9、　　4. 1 控制要求……………………………………………………..4</p><p>　　4.2輸入輸出列表……………………………………….………..4</p><p>　　4.2自動配料系統(tǒng)模擬實驗面板圖…………………………………4</p><p>　　4.4 工作過程………………………………………………………..5</p><p>　

10、　4.4.1初始狀態(tài)……………………………………………………..5</p><p>　　4.4.2裝車控制……………………………………………………..5</p><p>　　4.4.3停機控制………………………………………………………5</p><p>　　4.5 I/O接線圖………………………………………….………….5</p><p>　

11、　4.6 系統(tǒng)流程設計圖………………………………………………..6</p><p>　　4.6.1 裝車過程………………………………………………………6</p><p>　　4.6.2故障檢測………………………………………………………7</p><p>　　5 PLC指令表………………………………………………………8</p><p>　

12、　6 PLC控制梯形圖………………………………………………….12</p><p>　　7 傳送系統(tǒng)調試……………………………………………………..17</p><p>　　結語參………………………………………………………………..18</p><p>　　考文獻……………………………………………………………….19</p><p>　　1

13、 監(jiān)控系統(tǒng)的結構與功能</p><p>　　1．1 監(jiān)控系統(tǒng)的結構</p><p>　　自動配料監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺計算機作為整個系統(tǒng)的人機界面。其中一臺為主站，完成全部系統(tǒng)參數設定、過程監(jiān)控、數據記錄；另一臺作為從站，以主站為依托，主管后配料系統(tǒng)的數據設定、過程監(jiān)控。主站直接同西門子S7—300 PLC系統(tǒng)、前配料秤自動控制儀表和后配料秤相通信。</p><p>　　前

14、配料監(jiān)控系統(tǒng)現場采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號傳輸可靠。前配料秤儀表采用專用工業(yè)過程控制儀，通過RS一485總線與中控室實現通信，既可獨立控制，又可實現PLC聯機控制。各閥位及卸料器位置信號檢測采用霍爾傳感器，具有無觸點、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點。料倉倉位采用重錘式料位計，可實現連續(xù)倉位檢測。后配料監(jiān)控系統(tǒng)主秤采用高精度配料皮帶秤，附料采用減量秤（失重秤），非離子泵、香精泵、流量檢測采用間接方式，即通過壓力變送器實時檢測管

15、道壓力，由壓力變化判斷出料口、進料口是否堵塞。</p><p>　　1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)具有人機交互、通訊、顯示及存儲、打印等功能，并具有數據、圖形顯示，狀態(tài)監(jiān)控、數據輸入、信息存儲等各種有關操作的功能畫面。系統(tǒng)可實現實時過程數據監(jiān)視、模擬顯示工藝流程、實時數據記錄查閱、系統(tǒng)操作員權限設定、工藝參數設定、設置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。監(jiān)控系統(tǒng)中現

16、場控制儀表實時顯示流量、載荷、累計值、溫度等。溫度指示通過現場溫度顯示儀表、壓力指示通過現場壓力顯示儀表及電機的電流經現場顯示儀表遠傳至中控室集中顯示。變頻器調節(jié)配備自動切換開關，與主控計算機通訊。</p><p>　　2 監(jiān)控系統(tǒng)控制過程</p><p>　　2．1 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程</p><p>　　2．1．1 自動稱料</p><

17、p>　　自動稱料控制單元主要為l0臺稱重控制儀表，PLC作為輔助控制系統(tǒng)，計算機人機界面顯示配比參數（配方）及監(jiān)控記錄實時數據。在自動控制方式下，單擊前配工藝畫面中自動配料“啟動”按鈕，或前配控制柜“啟動”按鈕，稱重控制儀表就按設定好的配方打開10臺秤的稱料閥。如果系統(tǒng)檢測到某臺秤配料閥未關，會發(fā)生報警并進入暫停狀態(tài)。每臺秤根據稱料快慢設有提前量，當控制儀表檢測到秤稱料重量達到設定值時，會減去提前量，控制儀表則關閉進料閥。提前量可

18、人為修正或自動修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達到設定的目標值。</p><p>　　2．1．2 自動配料</p><p>　　自動配料是將已經稱好的原料按一定的順序投放到攪拌鍋中，同時開啟攪拌和加熱。這一控制過程由溫控儀表與PLC共同完成。溫控儀表控制溫度上限，加熱由PLC控制完成。自動配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。在固定順序方式下，各種原料的放料順序是固定的，不可改變。在

19、可編程序方式下，各種原料的放料順序可根據配方在人機界面上人為沒定。</p><p>　　2．3 監(jiān)控系統(tǒng)報警控制過程</p><p>　　2．3．1 報警事件</p><p>　　自動稱料開始時，如果某個放料閥未關，或系統(tǒng)檢測不到放料閥關閉信號，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲響，暫停稱重儀表的稱料過程，并使運行指示燈閃爍。出現報警，自動放料不會進行，待消除故障或認為產生的報警原因

20、不影響放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則繼續(xù)放料。</p><p>　　2．3．2 切換報警</p><p>　　自動放料開始時，系統(tǒng)首先檢查每種原料切換是否到位，如果切換不到位或切換不一致，報警系統(tǒng)開始報警，自動放料就不能進行。通過檢查，認為可以放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則開始放料。</p><p>　　2．3.3 配料鍋滿報警</p>

21、;<p>　　如果配料鍋中已配原料漿未放出，仍往該鍋放料，產生報警信號，自動放料就不能啟動。待檢查確認可以放料，按復位按鈕，再按“放料”按鈕，則開始進行自動放料。</p><p><b>　　2.3．4 急停</b></p><p>　　稱料過程中，由于緊急情況需要停止稱料，按下自鎖“稱料急停”按鈕，各個秤的進料閥就全部關閉，停止稱料。需要重新開始稱料時

22、，旋起“急?！卑粹o，再按“啟動”按鈕，則重新開始稱料。自動放料時，按一下“放料急?！卑粹o，系統(tǒng)會關閉所有放料閥，停止放料、攪拌和輸送。</p><p>　　3 自動配料前后工藝</p><p><b>　　3.1 前配工藝</b></p><p>　　前配工藝流程界面中可以實時顯示前配料秤的瞬時流量、配方比例、稱料配料狀態(tài)、料位以及閥門關閉信號

23、、鍋的溫度、電機電流等。在界面上還有其他一些操作，如自動／手動控制按鈕、自動稱料的單次和連續(xù)切換按鈕、物料按鈕及復位按鈕等。</p><p><b>　　3．2 后配工藝</b></p><p>　　后配工藝流程界面可以實時顯示基粉秤、輔料秤、失重秤的流量、累積值、重量，顯示基粉秤的載荷、預混器電流、卸料器狀態(tài)、非離子瞬時流量、香精瞬時流量等。在界面上還可以進行一些按

24、鈕控制操作，如失重秤的運行與停止、頻率調節(jié)、手動與自動轉換，以及幾種物料的配比設定等。</p><p><b>　　4 配料系統(tǒng)</b></p><p>　　4. 1 控制要求</p><p>　　系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。</p><p&g

25、t;　　4.2輸入輸出列表</p><p>　　4.2自動配料系統(tǒng)模擬實驗面板圖</p><p><b>　　4.4 工作過程</b></p><p>　　4.4.1初始狀態(tài)</p><p>　　紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥

26、開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。</p><p><b>　　4.4.2裝車控制</b></p><p>　　裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M

27、1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。</p><p>　　當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M</p><p>　　1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。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。</p><p>　　4.4.3停機控制</p><p&g

28、t;　　按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行。</p><p>　　4.5. I/O接線圖</p><p>　　4.6 系統(tǒng)流程設計圖</p><p>　　4.6.1 裝車過程</p><p><b>　　4.6.2故障檢測</b></p><p><b>　　Y&l

29、t;/b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b&

30、gt;</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　5 PLC指令表 </p><p><b>　　PLC控制梯形圖</b></p><p><b>　　7 傳送系統(tǒng)調試</b></p><p>　　系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到

31、位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。</p><p>　　紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OOF（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。</p><p>　　裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置

32、為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，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。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。</p><p>　　停機控制時按下停止按鈕SB

33、2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行，料斗關閉，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。此時整個系統(tǒng)完全停止。當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，料斗出料口關閉，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M1故障，M1，立即停，料斗出料口D2關閉，經過2秒延遲，M2停。在經過2秒，M3停止。經過2秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該

34、皮帶機運行2秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。</p><p><b>　　8 結束語</b></p><p>　　自動配料監(jiān)控系統(tǒng)具有運行可靠、功能齊全、投資低、升級方便等特點，采用全漢化操作界面，在線組態(tài)，形象直觀，易于操作。監(jiān)控系統(tǒng)提供了較完善的系統(tǒng)運行信息和產品信息，為現場操作人員創(chuàng)造了高效率的工作環(huán)境，實現了較為先進的過程控制和管理技術水平，并

35、減輕了系統(tǒng)維護的工作量。本系統(tǒng)投入運行以來，各項指標均滿足技術要求，并極大地改善了操作員的勞動強度，明顯地提高了生產效率精細化工的自動配料監(jiān)控系統(tǒng)，采用DCS集散控制方式分析監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能，研究其控制過程，實現人機對話自動控制、集中管理、實時記錄、顯示與報警等功能。在精細化工生產工藝中，自動配料系統(tǒng)是一道非常重要的工序，它由前、后配料兩個子系統(tǒng)組成。選用西門子S7—300 PLC構成數據采集控制系統(tǒng)，模塊化設計，經濟實用。<

36、/p><p>　　全自動配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質量，它是企業(yè)取得最佳經濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化FA所追求的一致目標。</p><p>　　本實驗采用P

37、LC控制方式來實現自動配料系統(tǒng)，實現物料傳送、下料控制、故障檢測等功能。配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。整個系統(tǒng)自動進行提高了配料精度和速度。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 段梅，李新．PLC在混料控制系統(tǒng)的應用[J]．控制系統(tǒng).2003年.(4)：50~54</

38、p><p>　　[2] 洪鎮(zhèn)南，李鐵，王旭東．PLC與計算機通信的實現[J]．電氣時代.2003年.(2)：69～70．</p><p>　　[3] 熊志奇. 微機自動化配料控制系統(tǒng). 電子技術應用. 1997 年. </p><p>　　[4] 張本舉. 自動配料系統(tǒng)的設計 .中國鋁業(yè)中州分公司計控室.2000年.</p><p>　　[5]

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40、gt;<p>　　9設計過程及設計體會</p><p>　　在這次的課程設計中，由于平時大家都是學理論，沒有過實際開發(fā)設計的經驗，拿到的時候都不知道怎么做，但通過各方面的查資料并學習。我們基本學會了PLC設計的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學合作的機會，提高了與人合作的意識與能力。 </p><p>　　通過這次設計實踐。我學會了PLC的基本編程方法，對P

41、LC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現了，不是不能運行，就是運行的結果和要求的結果不相符合。能夠解決一個個在調試中出現的問題，我們對PLC 的理解得到了加強，看到了實踐與理論的差距。 </p><p>　　通過合作，我們的合作

42、意識得到加強。合作能力得到提高。在分工方面，由于大家都是熱心的投入到此次的設計當中，在每一個環(huán)節(jié)，大家都有參與，所以算不上什么什么具體的分工，這是團隊合作的結果。 </p><p>　　在設計的過程中我們還得到了老師的幫助與建議，感謝老師的精心指導?？偠灾诶蠋熀屯瑢W們的幫助下，我們圓滿的完成了任務。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思