机械毕业设计（论文）-瓷砖自动包装系统设计（全套图纸）

上海机电学院毕业设计(论文) 瓷砖自动包装系统设计（上砖模块）学 生：学 号：专 业：机械电子工程 班 级：指导教师： 上海机电学院二O一六年六月上海机电学院本科毕业（设计）论文摘 要自动打包控制系统是现在工厂生产应用最普遍的控制系统之一，它能够提高生产效率，大大降低人工成本，使工厂效益达到最大，真正实现无人化、智能化操作管理。通过对瓷质砖从窑炉输出过程的分析，考虑采用西门子公司S7-200 PLC来设计整个控制系统。PLC的抗干扰能力强，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。控制系统的硬件采用S7-200的CPU223模块，并扩展了两个数字量模块EM223CN，留有一定的I/O点数供以后扩展功能使用，软件部分采用梯形图编写。详细分析了瓷质砖从窑炉输出到打包结束过程，系统的信号采集使用光电传感器和接近开关。在瓷质砖最后的传输阶段采用了微动开关，砖到达此处触动微动开关，发出声光提示，使操作人员及时将砖装箱，防止落下，避免了意外情况发生。关键词：S7-200 PLC；EM223；瓷质砖；打包控制系统全套图纸，加153893706ABSTRACTAutomatic packaging control system is now the factory production of one of the most common control system application, it can improve the efficiency of production, greatly reduce labor costs, maximize the factory benefit, realize unmanned, intellectualized operation management. Through the analysis of ceramic tile from the kiln output process, consider adopting Siemens S7-200 PLC to design the whole control system. PLC anti-jamming capability is strong, can be directly used for industrial production field have a strong interference. The hardware of the control system of the S7-200 CPU223 module, and extends the two digital modules EM223CN, leaving the I/O points of extensions for later use, software part USES the ladder diagram. Porcelain tiles are analyzed in detail from the kiln output to the end of the packaging process, system of signal acquisition using photoelectric sensor and proximity switch. Transmission phase from the end of the porcelain tiles used the micro switch, brick arrive here touch the micro switch, a sound and light hint, make the operation personnel to pack the brick, prevent fall, avoids the accident happens.Key words: S7-200PLC；EM223；Porcelain tiles；Packaging control systemII目录摘 要IABSTRACTII第1章 引言11.1 课题研究背景11.2 自动打包系统的发展状况21.3 本文主要研究内容2第2章 瓷质砖打包系统工艺流程42.1 瓷砖砖打包整体工艺流程介绍42.2 检测元件的选择42.3 瓷质砖排列过程设计52.4 瓷质砖打包过程设计9第3章 打包控制系统的实现过程123.1 PLC的基本概念123.2 PLC的基本组成及结构123.3 硬件设计133.3.1硬件的选择133.3.2 PLC外部接线图163.3.3 PLC的I/O点配置173.4 软件设计183.4.1 排砖过程设计183.4.2 打包过程设计21第4章 电气控制设计254.1 电源电路254.2 PLC输出驱动254.3 低压电机主控制电路274.4 开关柜操作面板284.5 打包操作面板30第5章 结束语32致 谢34参考文献35附 录36附录 瓷质砖打包系统源程序36附录 瓷质砖打包系统控制总图纸44上海机电学院本科毕业（设计）论文第1章 引言1.1 课题研究背景现代社会中，无论在任何行业，从工厂的生产，到能源的输送，到与人民生活息息相关的各种生活用品，甚至人们的工作和休息的楼宇，到处都可以看到自动化系统的身影。自动化系统不仅早就成为了工业和社会生活的一个组成部分，而且是经济发展水平的重要标志。在自动化生产日渐普及的今天，在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合现代化的生产需要。为了适应现代化的大规模生产某种产品，进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平,就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，使包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障，以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成绩。近年来，生产线上的自动化控制应用已越来越多，越来越广泛。随着工业生产自动化水平的不断加快，对控制系统提出了愈来愈严格的要求。随着大规模集成电路广泛应用，控制系统本身也得到长足发展，已由原来的分立元件、继电器控制，发展成为大规模集成电路的微机控制。控制方式也由原来的分散控制发展为集中控制。正是在这种发展的需求下，可编程控制器应运而生。由于可编程控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强、组态灵活等优点，因而在工业控制系统中得到非常广泛的应用12。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。自动打包控制系统是现在很多工厂里面都在使用的自动控制装置，它能自动的将生产好的产品通过皮带传输，然后再通过一系列的工序将产品自动打包好或者是摆放整齐，或者是达到其他的包装要求。1.2 自动打包系统的发展状况中国的包装业相对发达国家如日本和美国比较落后，所以具有非常大的发展潜力。控制系统从20世纪四十年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期 的继电器构成了控制系统的前身。而现在的控制系统，基本上都是采用的微处理器进行智能化控制的系统，在控制系统的发展史上，称为第三代控制系统。这一代系统以PLC和DCS为代表，从七十年代开始应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。其中PLC，即可编程控制器，主要 是从顺序控制发展而来的，但从九十年代开始，随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC的性能扩展的越来越广，PLC的应用也逐渐向连续流程工业拓展。同时，DCS也开始向小型化的方向拓展。之后，陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等。在中国，自动化技术还未成熟，还需要长时间的发展，所以发展空间很大，这也是未来的发展方向和趋势。中国的经济高速度发展也需要这项技术来促进和加速，相信在自动化技术成熟以后，中国的经济也将有飞跃性的进步。当前中国的经济发展格局也是非常的需要高技术来支持。这样中才会有稳定的发展状态。向西部发展的经济战略思想必然需要有高技术随之转移，生产也将需要自动化技术的支持，这样发展高技术自动化也就是必然的趋势3。自动打包系统在工厂的生产过程中得到广泛应用，特别是在生产一些可以直接使用的产品，如瓷质砖，各种饮料，书，等。1.3 本文主要研究内容本文主要研究基于S7-200的瓷质砖自动打包系统控制。瓷质砖通过窑炉输出后，有可能大部分砖都不是均匀排列的，所以首先让砖要通过自动排列系统，将不整齐的砖排列整齐。这个过程依靠各种传感器对砖的位置进行检测，来控制电机以及门及挡板达到使砖排列整齐的目的。排列整齐的砖通过皮带传输至打包系统，通过传感器检测砖的位置，使PLC发出相应的信号来控制电磁阀以及电机最终使砖叠成一叠，再通过皮带将叠好的砖送走，在叠好的砖被传输到皮带末端时，砖触动微动开关发出声光提示，让操作人员及时将砖装箱。本控制系统中采用自动运行方式与手动运行方式，正常情况下系统都是自动运行，当出现紧急情况或者是需要单步运行时可以进行手动操作对系统进行控制，所有控制开关及按钮都集成在开关柜上。3第2章 瓷质砖打包系统工艺流程2.1 瓷砖砖打包整体工艺流程介绍瓷质砖首先经过生产线生产通过干燥装置将其干燥后，然后通过皮带传送出来并进行打包。瓷质砖从窑炉输出后大部分都是排列不整齐的，所以在打包前应该将砖排列整齐。整个打包过程如图2-1所示。图2-1 打包系统工艺流程图设计时考虑到砖排好后出现的应急情况，所有在将排好的砖送至打包的过程中有N1和N2两个通道，N1为应急通道，当出现异常情况时砖走此条通道避免影响打包的正常进行。通道N2为正常传输至打包的过程。2.2 检测元件的选择瓷质砖在传输的过程中，需要对砖做出相应的控制以达到控制的目的。砖在传输的过程中必须对砖的位置进行检测，使电机及相应的机械装置动作，对砖进行有效控制。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（PLC)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。微动开关是一种尺寸很小而又非常灵敏的弹簧引动的磁吸附式行程开关。微动开关是具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动动作的接点机构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关5。所以本次设计采用的检测元件为光电传感器和接近开关以及微动开关作为检测输入信号。2.3 瓷质砖排列过程设计瓷质砖刚从窑炉输出时，大部分砖可能是没有排列整齐的，如果让这样的砖直接打包的话，这是非常困难的，所以在打包过程之前应该先将砖排列整齐，再传输至打包过程，这样就使打包过程变得简单容易。为了对瓷质砖的位置准确控制，在生产线上设置了必要的测控点以及将皮带分为A、B、C、D 4段方便对砖的控制传输。如图2-2和2-3所示瓷质砖的排列过程的生产线。图2-2 窑炉输出过程主视图图2-3 窑炉输出过程俯视图图2-2和图2-3中各传感器和电机符号说明如表2-1所示。表2-1 传感器及电机符号说明表符号说明FP光电传感器1FA光电传感器2CG接近开关1CB接近开关2ML慢速运行电机MV快速运行电机MC将砖送至打包处电机MFG控制门及挡板电机MSC控制皮带上升电机从图2-3和图2-4可以看出，砖从窑炉输出首先到达A区域，刚开始时是门打开挡板处于向上的状态，砖通过门到达B区域，到达挡板处时，FA光电传感器检测到砖，此时PLC内部定时器开始延时，延时时间到，关门挡板下降，此时砖到达C区域，电机MV是一个加速电机，快速将砖送传送到D区域，此时瓷质砖有两条通道可以走，一条通道为正常打包，另一条通道为紧急情况。电机MC正转使砖传送到E区域，最终进行打包的过程。电机MC反转使砖通过应急通过传输走，此时操作人员可以按紧急按钮PBTE使电机接触器TCS断开从而使电机MC停止运行，以确保瓷质砖能够正常输出不影响生产线的正常工作。紧急情况传输通道如图2-4所示。图2-4 紧急情况传输通道图2.4 瓷质砖打包过程设计将排好的瓷质砖通过皮带传输至打包处，对其进行打包。如图2-5及2-6所示皮带的传输过程及打包过程。图2-5 正常情况传输过程图图2-6 瓷质砖打包过程图整个控制系统中各传感器和电机符号说明如表2-2所示。表2-2 各传感器及电机符号说明表符号说明FS光电传感器1FPD光电传感器2CPA接近开关1CPM接近开关1CPB接近开关1EF控制挡板电磁阀EDL使底板慢速下降电磁阀EDV使底板快速下降电磁阀ES使底板上升电磁阀RP微动开关1SP微动开关2MI使砖匀速传输至打包出电机MIP使叠好的一叠砖传输走砖到达G区域后，通过皮带传送到达底板，光电传感器FPD及接近开关CPA检测到砖，发出控制信号使电磁阀EDL动作，使底板慢速下降到中间位置，接近开关CPM检测到砖延时一段时间后电磁阀EDV使底板快速下降到达最下面，通过皮带将堆好的一叠砖传送走，此时触动微动开关RP以及接近开关CPB检测到砖，则电磁阀ES动作使底板上升到最上端，继续重复打包的过程。叠好的砖通过皮带传送至皮带末端触动微动开关SP，此时发出报警信号，提示操作人员及时将叠好的砖装箱。2.4 瓷质砖上砖气动部分设计由设计要求可知,瓷砖上砖装置有四个移动自由度,其工作程序为:机构下降夹具夹紧机构上升手臂右摆手臂右移机构下降夹具松开机构上升手臂左移手臂左摆退至原位。气动原理图如图2-1所示。整个气动系统就是要对摆动气缸、夹紧气缸、伸缩气缸和升降气缸的动作进行控制。图2-1 气动原理图气路元件表如图3-1所示： 图2-1 气路元件表序号型号规格名称数量1L1-25单向节流阀6224DH-10-S三位四通电磁滑阀33QF-44手动截止阀14QSL-26SQTY-20-S压力组件15YJ-1压力继电器16Q24DH-10-S两位三通电磁滑阀1各执行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调速，这种方法的特点是结构简单，效果尚好。如手臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快起动速度，也可调节全程上的速度。升降气缸采用进气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成。气液传送器气缸侧的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸的尺寸、行程、速度计算出所需压缩空气流量，与所选用电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。44第3章 打包控制系统的实现过程3.1 PLC的基本概念PLC是可编程序控制器的英文简写，英文全称：Programmable Logic Controlle. 现代社会要求制作业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，PLC正是顺应了这一要求的出现，它是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置，其核心是以微处理器为基础，其性能优越，已被广泛地应用于工业控制的各个领域。可编程控制器是一种工业控制计算机，英文全称：Programmable Controller，为了和个人计算机(PC)区分，一般称其为PLC。可编程控制器(PLC)是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。其性能优越，已被广泛地应用于工业控制的各个领域。可编程控制器自问世以来，发展极为迅速。1971年日本开始生产可编程控制器，而欧洲是1973开始的。如今，世界各国的一些著名的电气工厂几乎都在生产可编程控制器1。本设计是基于S7-200瓷质砖自动打包控制系统，瓷质砖从窑炉输出，经皮带传输，通过电机转速以及挡板的控制，使其排放整齐，再使其叠放成一堆砖最后输出的过程。此过程中主要的器件有电机及各种传感器。3.2 PLC的基本组成及结构PLC主要由CPU模块、I/O模块、内存模块、电源模块、底版或机架组成。1、CPU模块（中央处理器）和一般的微机一样，CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。存储器用来存储程序和数据。CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量。CPU控制着PLC工作，通过读取、解释指令，指导PLC有条不紊的工作。2、 存储器存储器（内存）主要用语存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成部分。PLC中的存储器一般包括系统程序存储器和用户程序存储器两部分。系统程序一般由厂家编写的，用户不能修改；而用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。3、输入输出模块输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC提供了各种工作电平、连接形式和驱动能力的I/O模块，有各种功能的I/O模块供拥护选用。按I/O点数确定模块的规格和数量，I/O模块可多可少，但其最大数受PLC所能管理的配置能力，即底版的限制。PLC还提供了各种特殊的I/O模块，如热电阻、热电偶、高速计算器、位置控制、以太网、现场总线、温度控制、中断控制、声音输出、打印机等专用型或智能型模块，用以满足各种特殊功能的控制要求。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器及与PLC系统总线相连接的接口。4、编程装置编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。常见的编程器有简易手持编程器、智能图形编程器和基于PC的专用编程软件。目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。5、电源PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置4。3.3 硬件设计3.3.1硬件的选择西门子S7-200PLC共有5种CPU模块，最多可以扩展7个扩展模块，扩展到248点数字量I/O或38路模拟量I/O，最多有30多KB的程序存储空间和数据存储空间。S7-200CPU技术规范如表3-1所示。本次设计的控制系统输入量为22路，输出量为16路，通过表3-1的对比，CPU226刚好能够满足本设计的要求，但是设计中都要对I/O点数要有一定的预留，方便以及技术改进使用，而且PLC的价格与CPU的I/O点数有关，点数越多价格越高，从综合角度考虑，本次设计选择CPU224，14路输入10路输出，这种型号的CPU模块在工程中也是最常用的。表3-1 S7-200CPU技术规范表技术规范CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226存储器特性存储器用户程序运行模式下编辑非运行模式下编辑4096字节4096字节4096字节4096字节8192字节12288字节12288字节16384字节16384字节24576字节用户数据2048字节2048字节8192字节10240字节10240字节掉电保持（超级电容）50小时/典型值（40C时最少8小时）50小时/典型值（40C时最少8小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）(可选电池)200天/典型值200天/典型值200天/典型值200天/典型值典型值200天本机I/O特性本机数字量I/O6输入/4输出8输入/6输出14输入/10输出14输入/10输出24输入/16输出本机模拟量I/O无无无2输入/1输出无数字I/O映象区256(128输入/128输出)模拟I/O映象区无32(16 输入/16 输出)64(32 输入/32 输出)允许最大的扩展I/O模块无2 个模块7个模块7个模块7个模块允许最大的智能模块无2 个模块7个模块7个模块7个模块选用CUP224模块还不能满足本次设计要求，还需要扩展I/O点数。PLC的I/O扩展分为数字量扩展模块和模拟量扩展模块，本设计中输入和输出信号都是数字信号，故采用数字量扩展模块。数字量扩展模块主要分为：数字量输入模块（EM221）、数字量输出模块（EM222）及数字量输入/输出模块（EM223），它们的各种参数如表3-2所示。通过表3-2对各模块的参数比较，选择两个EM223CN 8路输入/8路输出数字量扩展模块，DC24V直流电压。PLC内部也是采用DC24直流电压，可与EM223CN数字量扩展模块并联使用，刚好能够满足设计要求，并且也预留有足量的I/O点方便以后技术改进及扩展使用。表3-2 数字量I/O扩展模块表型号各组输入点数各组输出点数EM221 CN,8输入DC 24V4,4EM221，8输入AC 230V8点相互独立EM221 CN,16输入DC 24V4,4,4,4EM222，4输出DC24V，5A4点相互独立EM222，4继电器输出，10A4点相互独立EM222 CN,8输出DC 24V4,4EM222 CN,8继电器输出4,4EM222，8输出AC 230V8点相互独立EM223 CN,4输入/4输出DC 24V44EM223 CN,4输入DC24V/4继电器输出44EM223 CN,8输入DC24V/8继电器输出4,44,4EM223 CN,8输入/8输出DC 24V4,44,4EM223 CN,16输入/16输出DC 24V8,84,4,8EM223 CN,16输入DC24V/16继电器输出8,84,4,4,4EM223，32输入/32输出DC 24V16,1616,16EM223，32输入DC24V/32继电器输出16,1611,11,103.3.2 PLC外部接线图图3-1 PLC外部接线图PLC内部工作电压为24V直流电压，数字量扩展模块EM223工作电压也是24V直流电压，与PLC采用并联的方式连接，各I/O点的连接如图3-1所示。PLC外部接线图的各符号说明如表3-3所示。表3-3 PLC外部接线图的符号说明表符号说明X1开关柜接线端子X1X2开关柜接线端子X2IRF排砖过程中间继电器控制IRFI打包系统中间继电器控制VT291开关柜3.3.3 PLC的I/O点配置PLC的I/0点的分布以及各功能的详细说明如表3-4所示。输入用I表示，输出用Q表示。除了设计中使用的I/O点外，还预留了部分I/O点作为以后扩展功能或者是技术改进使用。表3-4 PLC的I/O点配置表模块名称地址符号功能备注CPU224输入端I0.0PBF停止开关窑炉输入I0.1PAF自动运行开关I0.2LTF热磁式继电器常闭触电I0.3FA光电开关1I0.4FP关电开关2I0.5CG接近开关1I0.6CB接近开关2I0.7SI反转开关I1.0PBI停止开关打包输入I1.1PAI自动运行开关I1.2LTI热磁式继电器常闭触电I1.3FPD光电开关3I1.4FS关电开关4I1.5CPA接近开关3EM223模块1输入端I2.0CPM接近开关4I2.1CPB接近开关5I2.2RP微动开关1I2.3SP微动开关2I2.4-I2.7输入备用续表3-4 PLC的I/O点配置表模块名称地址符号功能备注EM223模块2输入端I3.0PSP底座上升按钮I3.1PDP底座慢速下降按钮I3.2PTP驱动电机MTP按钮I3.3PT警告I3.4-I3.7输入备用CPU224输出端Q0.0RLV电机快速、慢速运行窑炉输出Q0.1RFG控制瓷质砖输出的门、挡板Q0.2RSC驱动电机MSC使砖传输至C处Q0.3RCD驱动电机MC右转使砖传输至D处Q0.4RCS驱动电机MC左转使砖传输至E处Q0.5RT1驱动电机MT1打包输出Q0.6RTP驱动电机MTP将打包好的一堆砖送走Q0.7RIL驱动电机MI慢速运转Q1.0RIV驱动电机MI快速运转Q1.1EF驱动电磁阀1使挡板下降EM223模块1输出端Q2.0EDL驱动电磁阀2使底板慢速下降Q2.1EDV驱动电磁阀3使底板快速下降Q2.2ES驱动电磁阀4使底板上升Q2.3-Q2.7输出备用EM223模块2输出端Q3.0RL1指示灯L1Q3.1RL2指示灯L2Q3.2RS报警输出Q3.3-Q3.7输出备用3.4 上砖机构的PLC控制设计3.4.1由图2-1可知,上砖机构装置的上升、下降分别由电磁铁1YA、2YA控制,上砖机构装置的夹紧和松开由电磁铁3YA、4YA控制,上砖机构装置的左摆、右摆由电磁铁5YA、6YA控制，上砖机构装置的左伸、右伸由电磁铁7YA、8YA控制。当工件已搬到工作台B返回时,为安全起见,用光电开关发出有无工件信号，电磁铁动作顺序如表2-1。表3-1 电磁铁动作顺序工位号动作 名称电磁铁1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA0原位-+-1下降-+-+-2夹紧-+-3上升+-+-4右摆动-+-+-5右伸-+-+-6下降-+- -7放松-+-8上升+-+-9左伸-+-+10左摆动-+-+-该系统除了开关量的输入、输出外,没有其他方面的要求。确定输入点数为22个,其中行程开关6个,光电开关1个,操作按钮11个,工作方式选择开关2个;输出点数为12,其中电磁铁8个,指示灯4个。4.2 I/O分配根据以上分析，要选择输人点的个数大于14、输出点个数大于10的PLC。对PLC的扫描速度及其它方面无特殊要求。选用S7- 200(CPU226)型号的PLC。它共有24个输人、16个输出点、随机存储器为8KB、计数器256个、定时器256个；有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通信口；具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由口协议的通信能力；运行速度快、功能强，适用于要求较高的中小型控制系统。PLC与器件的逻辑接线电路图，见图3-1：图3-1 PLC与器件的逻辑接线电路图3.3 PLC控制梯形图由以上I/O分配和电磁铁的动作顺序采指令编写梯形图程序，见图4-2图3-2 梯形图3.3 PLC控制程序指令地址 指令 数据 0000 LD I1.00001 A I0.70002 O Q1.00003 = Q1.00004 LD SM0.00005 A I1.10006 A I0.60007 = Q1.10008 R Q0.0,80009 LD I2.20010 A I2.40011 AN Q1.30012 = M0.30013 = Q1.20014 LD I2.30015 AN Q1.20016 = Q1.30017 LD M0.30018 A Q1.10019 O Q0.60020 AN Q0.70021 O Q1.30022 A I2.10023 = Q0.60024 LD I2.00025 A I0.20026 A I0.40027 A Q0.60028 O Q0.30029 AN Q0.20030 AN Q0.70031 O Q1.30032 A I1.30033 = Q0.30034 LD Q0.30035 A I0.20036 A I0.40037 A I0.10038 O Q0.70039 AN T370040 O Q1.30041 A I2.00042 = Q0.70043 LD Q0.70044 AN Q0.30045 AN Q0.00046 O Q1.30047 A I1.20048 = Q0.20049 LD Q0.20050 A I0.00051 A I0.20052 A I0.40053 O Q0.00054 AN Q0.00055 AN Q0.50056 O Q1.30057 A I1.70058 = Q0.00059 LD Q0.00060 A I0.00061 A I0.30062 A I0.40063 O Q0.50064 AN Q0.40065 AN Q0.30066 O Q1.30067 A I1.50068 = Q0.50069 LD Q0.50070 A I0.00071 A I0.30072 A I0.50073 O Q0.30074 AN Q0.20075 AN Q0.60076 O Q1.30077 A I1.30078 = Q0.30079 TON T37,+1000080 LD Q0.30081 A I0.10082 A I0.30083 A I0.50084 O Q0.60085 A T370086 AN Q0.70087 O Q1.30088 A I2.10089 = Q0.60090 LD Q0.60091 AN Q0.30092 AN Q0.10093 O Q1.30094 A I2.10095 = Q0.20096 LD Q0.20097 A I0.00098 A I0.30099 A I0.50100 O Q0.40101 AN Q0.50102 AN Q0.10103 O Q1.30104 A I1.40105 = Q0.40106 LD Q0.40107 A I0.00108 A I0.30109 A I0.40110 O Q0.10111 AN Q0.00112 AN Q1.10113 O Q1.30114 A I1.60115 = Q0.10116 LD I2.50117 R Q0.0,12第4章 电气控制设计4.1 电源电路电路模块是最基本的部分，也是所有电机及其PLC所需要的基本电能。本设计电机采用三相异步电动机，所以需要380V电压，继电器工作电压为交流110V，西门子S7-200PLC以及扩展模块所需要的工作电压是直流24V，用三相变压器对其进行变压，得到所需电压等级，图中PE为接地，三相交流电机均需要接地，以保证安全。L1、L2、L3分别为三相电压的U相V相W相，通过变压器得到所需要的电压。图中FAN为开关柜中的散热风扇，防止开关柜中的温度过高烧毁电器设备。电源部分设计如图4-1所示。图4-1 电源电路图4.2 PLC输出驱动PLC自身的驱动能力很小，不能直接驱动驱动功率较大的电机，所以只能通过驱动继电器，使继电器驱动交流接触器，从而控制电机的运行。控制电路如图4-2所示。图4-2 瓷质砖排列过程中间继电器驱动电路图当自动运行开始按钮PAF按下时，则此时PLC的Q0.0输出脉冲信号驱动继电器RLV此时接触器TL和TV接通从而带动慢速电机ML和快速电机MV运行，从而使整个系统开始处于自动运行状态。当瓷质砖在B区域延时后此时PLC的Q0.1发出脉冲信号驱动继电器RFG使接触器TFG接通从而控制电机MFG运行让挡板下降最终使瓷质砖达到C区域，此时PLC的Q0.2发出脉冲信号驱动继电器RSC使接触器TSC接通从而控制电机MSC运行使D区域的皮带上升，瓷质砖到达D区域后，PLC的Q0.3接通驱动继电器RSC使接触器TCS接通使电机MC正转，最终让瓷质砖通过N2通道传输至打包处。当出现紧急情况时，线圈Q0.4接通驱动继电器RCD使接触器TCD接通，改变三相电压的相序，从而控制电机MC反转，让瓷质砖通过应急通道