机电课程设计――加热炉自动送料控制系统设计

1、 课程设计(论文题目:加热炉自动送料控制系统程序设计设计名称:机电传动控制课程设计班级学号:1101011402学生姓名:胡迪指导教师:任晓虹陈白宁2013年12月30日 成绩评定表 课程设计任务书 前言 . 错误!未定义书签。1.课程设计的任务和要求. 错误!未定义书签。1.1 课程设计的任务及任务分析. 错误!未定义书签。1.2 课程设计基本要求 (42.总体设计 (52.1 PLC的选型 (52.1.1 输入点数 (52.1.2 输出点数 (52.2 PLC接线图 (62.3 PLC端子分配 (72.4 外部电路接线 (83.PLC程序设计 (93.1 设计思想 (93.2 主程序顺序功

2、能图 (103.2.1 回原点程序顺序功能图 (103.2.2自动程序顺序功能图 (113.3 PLC梯形图 (123.3.1 主程序 (123.3.2 公用程序 (133.3.3 回原点 (143.3.4 自动 (153.3.5 取料子程序 (233.3.6 放料子程序 (243.3.7 冷却子程序 (254.程序调试说明 (275.结束语 (286.参考文献 (29加热炉自动控制(automatic control of reheating furnace对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度,方法是调节燃料进口的流量。现代化大型加热炉

3、自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率,减少热量损失。为了保证安全生产,在生产线中增加了安全联锁保护系统。自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20世纪50年代我国政府就十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。现在,世界上有很多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。另外,自动化学科对一些交叉学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控制论、信息论的影响下得到不断的发展。在整个世界已经进入信息时代的背景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。工业加热炉的炉温应当按照生产工

4、艺要求维持在一定的数值。但是炉的热负荷经常在变化(例如常常要打开炉门取出已加热的工件和送入冷的工件,在这种条件下要靠自动控制技术准确控制炉温,保持炉温的误差很小。而靠人力调整则难以做到,从而会造成能源的浪费甚至影响产品质量。人们每年都把许多重量达到吨级的人造地球卫星准确送入位于数百千米乃至数万千米高空的预先计算好的轨道,并一直保持其姿态正确,也就是使它的太阳能电池帆板保持指向太阳,使它的无线电天线保持指向地球。这只有依靠先进的自动控制技术才能做到。然而在国际形势日益复杂、科学技术日益进步的今天,人造地球卫星和宇宙飞船已经不能完全满足需要,近年来出现的“空天飞行器”要求既能在大气层外飞行,又能在

5、返回大气层以后转为像飞机那样自主地高速航行,而不像人造卫星或宇宙飞船那样在返回大气层以后只能被动地降落地面。研制这种“空天飞行器”必须解决的技术难题之一就是智能自主控制技术。1课程设计的任务及要求1.1 课程设计的任务1、任务分析及方案确定根据控制要求进行如下工作:1任务分析,然后确定主电路,注意考虑设备的保护;2确定控制规则;3选择PLC,包括PLC点数、类型及扩展模块的类型,注意操作方式及控制电路的保护;4PLC输入输出点的确定及分配等。2、电路图的确定1画出主电路原理图;2画出PLC原理或接线图。3画出顺序功能图3、控制软件的设计及调试根据控制规则进行如下工作:1画出顺序功能图;2设计P

6、LC控制梯形图;3程序调试说明。1.2 课程设计的基本要求机械系统包括自动台车、机械臂起吊装置、冷却槽和夹紧装置四部分。控制动作主要包括:台车的前进/后退、机械臂的上升/下降、夹钳的夹紧/松开、冷却槽的前进/后退。示意图如图所示。动作控制要求: 送料系统示意图2总体设计2.1 PLC的选型:西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC,即可用于代替继电器的简单控制场合,也可用于复杂的自动化控制系统。PLC的控制主机,使用西门子S7200系列作为整个系统的主控制机。我们使用的是18输入/8输出共26个数字量的I/O点的CPU选用S7200CPU2261、本机数字输入: 24路数字量

7、输入.2、本机数字输出: 16路数字量输出3、最大的数字量I/O: 2564、最大的模拟量I/O: 32AI/32AO5、扩展模块的数量: 7个模块6、内部存储器位: 256位7、定时器总数: 256定时器8、计数器总数: 256计数器2.1.1 输入点数控制系统中需要上,下,中,取料,卸料,1#炉,2#炉,伸出,缩回,1#炉加热完毕,2#炉加热完毕共13个限位;还需要回原点,单周期,连续共3个转换开关;启动,停止开关。所以总共需要18个输入端口数。2.1.2 输出点数输出系统中需要夹紧,松开,上升,下降,左行,右行,伸出,缩回共8个输出端口。根据上述的输入和输出端口,还有系统对应的相应功能,

8、所以在这个控制系统中我选择S7-200 CPU226 AC/DC/继电器性PLC。2.2 PLC接线图 图2.CPU226 AC/DC继电器接线图2.3 PLC端子分配 2.4 外部电路接线 QS 启动单周期连续回原点取料限位卸料限位伸出限位缩回限位上限位中限位下限位1#炉限位2#炉限位夹紧限位松开限位1#炉热传感器(加热完毕2#炉热传感器(加热完毕停止缩回图3.外部接线图3.PLC程序设计3.1 设计思想根据要求该系统要实现回原点,单周期,连续控制,按停止按钮,立即停止,所以要设计3个转换开关,分别执行回原点,单周期,连续的操作控制,而按停止按钮,要立即停止,所以要在执行的每一步中设计图停止

9、按钮。回原点程序设计:根据这个系统的实际操作情况,回原点能设计成自动回原点,所以用自动程序执行回原点。单周期,连续控制设计:单周期和连续的设计差不多都一样。在这系统中,单周期要执行的动作是:一,启动后,执行取料子程序,取完料后,到达上限位右行;二,右行到1#炉限位,执行放料子程序,将料放入1#内,上升到上限位,左行;三,左行到1#炉限位,执行冷却子程序,30秒后夹钳冷却完,冷却槽到达缩回限位后,又执行取料子程序,到达上限位,右行;四,到达2#炉限位时,执行放料子程序,将料放到2#炉内,执行完,到达上限位,左行;五,到达1#炉限位,接到1#炉传感器加热完毕信号,执行取料子程序,将1#炉加热好的料

10、取出,取出后到达上限位,左行;六,左行到卸料限位,执行放料子程序,将料放到卸料台上,执行完后,到达上限位,左行;七,左行至取料限位,执行冷却子程序,执行完后,右行;八,右行至2#炉限位,并接到2#炉传感器加热完毕信号,执行取料子程序,将2#炉内的料取出;九,到达上限位后,左行至卸料限位,执行放料子程序,将2#炉加热完的料放到卸料台;十,上升至上限位,左行回到原点,结束操作。而连续控制就是连续的将料放到1#,2#炉内加热,并将加热好的料放到卸料台上,所以连续只需要在单周期的基础上,加上连续执行控制标志。取料子程序设计:需要执行这个程序时,夹钳先下行,到达下限位,夹钳夹紧并到达夹紧限位,上升。放料

11、子程序设计:需要执行这个程序时,夹钳先下行,到达下限位,夹钳松开并到达松开限位后,上升。冷却子程序:需要执行这个程序时,冷却槽伸出,到达伸出限位,夹钳下行到达中限位,冷却30秒后,夹钳上升至上限位,冷却槽缩回。3.2 主程序顺序功能图3.2.1回原点顺序功能图 图4 回原点顺序功能图3.2.2 自动程序顺序功能图 连续单周期图5.自动程序顺序功能图3.3 PLC梯形图3.3.1 主程序 3.3.2 公用程序 3.3.3 回原点 3.3.4 自动 3.3.5 取料子程序 3.3.6 放料子程序 3.3.7 冷却子程序 4.程序调试说明1.仿真时,有一些输出执行完后,下一步还在执行,经过分析之后,

12、发现是梯形图中存在重复线圈,将重复线圈的问题解决后,程序可以正常的仿真。沈阳理工大学课程设计专用纸 5结束语 No 经过 1 周的实训，使我学会了很多。在这 1 周里，我和我的小组完成 了实训项目。首先我学会了团队合作，没有我们组一起的努力，也就 没有最终的成果。在这次实训当中，我负责整报告、画图这些部分， 这也是我第一次接触到 Visio 这个软件，通过老师的教导，我学会了 如何去将项目的一些电路图和分布图完成，这让我受益匪浅。 在这次的实训当中，我对 PLC 的使用也有了近一步的了解，虽 然我们组分工明确，但在程序编写或者调试的时候，大家都参与了进 来，也互相弥补着自己的不足。我本来对一些

13、 PLC 梯形图的编写不太 熟练，也对项目分析得不太准确，但是有了老师和组员的帮助，我还 是有着不少的了解，但还是存在着自己的不足。通过实训，我进一步 得肯定我自己的不足之处，但对自己所学的知识有了更加明确的认 识，并且我相信，在以后的学习当中，我会弥补我自己本身存在的不 足，主动得发挥团队合作精神，争取在其他方面，包括编写程序这块 内容中得到提高。 这次实训在大家的帮助下，得以圆满的成功，无论是团队合作这 方面还是个人动手这方面，我们都得到了很好的锻炼。也通过这次实 训，我们对 PLC 这门课有了对知识更进一步的渴望。我相信，汗水不 会白费的，我们以后的成功是有目共睹的。 沈阳理工大学 28 沈阳理