【正文】 基于PLC的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)作者：日期：南昌工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目： 基于PLC的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng) 學(xué) 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 09機(jī)電一體化（2）班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2012 年 6 月摘要 由于生產(chǎn)和科技的發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越多。自動(dòng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的主要手段，自動(dòng)控制利用控制裝置使被控對(duì)象的某個(gè)參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。如近年來(lái)，在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術(shù)中的人工加料方式逐漸被自動(dòng)加料系統(tǒng)取代等。自動(dòng)加料系統(tǒng)具有工作時(shí)間長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、加料均勻、工作穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動(dòng)加料設(shè)備。本次設(shè)計(jì)在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機(jī)操作的簡(jiǎn)便性，保障人身安全的科學(xué)人性化管理的方針下對(duì)加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。利用可編程控制器PLC來(lái)控制自動(dòng)加料，本文以PLC程序控制的自動(dòng)加料設(shè)備的控制的程序。自動(dòng)加料系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、加料均勻、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),因此,一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始使用自動(dòng)加料設(shè)備。 此設(shè)計(jì)本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機(jī)操作的簡(jiǎn)便性，保障人身安全的情況下對(duì)加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作環(huán)境的加料機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)中自動(dòng)加料機(jī)控制體系是采用以PLC為核心，結(jié)合觸摸屏等輔助設(shè)備對(duì)ＰＬＣ的控制這樣的一套自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以在不購(gòu)買新設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改良，這不僅大大提高了工作的效率和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，方便了管理好設(shè)備，讓公司管理體系更加完善，減少了人力物力。 文中闡述了基于PLC的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并分別介紹了PLC的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)、自動(dòng)加料機(jī)的工藝技術(shù)要求、觸摸屏界面設(shè)計(jì)、硬件的選擇、PLC模塊I/O端口的分配、PLC原理圖、程序結(jié)構(gòu)、主電氣圖和系統(tǒng)的功能及保護(hù)。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)加料機(jī)；I/O端口分配；變頻器；觸摸屏 ；程序結(jié)構(gòu)；目錄第一章 緒論 5 設(shè)計(jì)背景和研究意義 5 自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求 6第二章 可編程控制器基礎(chǔ) 8 PLC的簡(jiǎn)介 8 PLC的結(jié)構(gòu) 9 PLC的分類 10 PLC的特點(diǎn) 12 PLC的應(yīng)用 14 PLC的發(fā)展 15 PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備 16 PLC的編程語(yǔ)言及設(shè)計(jì)原則 16 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 19第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 PLC的選擇 21 自動(dòng)加料機(jī)的選擇 22 變頻器的選擇 23 觸摸屏的選擇 26 觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì) 28 電動(dòng)機(jī)的選擇 31 氣缸的選擇 34第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 36 工作流程圖及主電路的接線圖 36 PLC模塊I/O端口分配 38 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 40總 結(jié) 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50第一章 緒論 設(shè)計(jì)背景和研究意義 制造業(yè)是現(xiàn)代文明的支柱之一，其既占有基礎(chǔ)地位，又處于前沿關(guān)鍵。它是工業(yè)發(fā)展的主體又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。以前的工廠都是利用人工的方式進(jìn)行生產(chǎn)加工，這樣的工作的方式，不僅沒有安全保障，而且沒有很高的經(jīng)濟(jì)效益。特別是加工制造業(yè)方面，都是小工廠，小作坊形式，沒有自動(dòng)化的設(shè)備，什么事只能靠人力去做，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)里體現(xiàn)的更明顯。而制造業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主導(dǎo)部門和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)；作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要依托，制造業(yè)是我國(guó)城鎮(zhèn)就業(yè)的主要渠道和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的集中體現(xiàn)。是提高我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)的重要支柱，制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要份額。 隨著國(guó)內(nèi)的發(fā)展形式越來(lái)越好，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，高科技設(shè)備逐漸代替了以前的手工操作方式，自動(dòng)化設(shè)備也越來(lái)越多，自動(dòng)控制系統(tǒng)用的越來(lái)越多。公司面對(duì)的壓力也越來(lái)越大，不僅要考慮國(guó)內(nèi)的對(duì)手，國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)逐步加大，隨著信息科技、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，尤其是隨著高新科技的日新月異，產(chǎn)品的類型、工藝外形越來(lái)越復(fù)雜，再加上企業(yè)經(jīng)營(yíng)與發(fā)展必會(huì)面對(duì)對(duì)勞工的短缺、人工成本要省力化、合理化與自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)！傳統(tǒng)的手工送料已經(jīng)不能滿足要求，這時(shí)自動(dòng)加料機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。在今天現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，什么是加料機(jī)呢？顧名思義，加料機(jī)就是專門用于粒料，粉料，片狀料，帶狀等材料的自動(dòng)化，數(shù)控化，精確化的輸送機(jī)器，無(wú)論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動(dòng)的作用力加于材料，對(duì)材料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。 改革開放以來(lái)，各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，如自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和信息技術(shù)，使得這些應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越多。作為輔助裝置的送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)化水平也需要越來(lái)越高。提高自動(dòng)化的水平不僅可以提高效率、產(chǎn)品的質(zhì)量同時(shí)也能保證工人的人身安全。 綜上所述，在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，保障人身安全的情況下對(duì)加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作環(huán)境的加料機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)中自動(dòng)加料機(jī)控制體統(tǒng)就是采用以PLC為核心的自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求 在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術(shù)中的人工加料方式逐漸被自動(dòng)加料系統(tǒng)取代。自動(dòng)加料系統(tǒng) 具有工作時(shí)間長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、加料均勻、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動(dòng)加料設(shè)備。為此，本人以此設(shè)計(jì)一套以PLC程序控制的自動(dòng)加料設(shè)備的控制的程序。工藝要求如下：自動(dòng)加料機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，振動(dòng)電機(jī)和變頻電機(jī)，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)加料設(shè)備的振動(dòng)和對(duì)傳送帶的驅(qū)動(dòng)。振動(dòng)是使物料能順利的下落到傳送帶上，不至于卡住。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是驅(qū)動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，將物料裝入下料口中。此系統(tǒng)的工作全過程是：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，然后推動(dòng)手臂到位，待到手臂到位后觸動(dòng)行程開關(guān)，此時(shí)給PLC一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)變頻器啟動(dòng)。接著啟動(dòng)變頻電機(jī)E13，此時(shí)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶上EE6上的料就加到料斗E11中去。為保證傳送帶上有料且不出現(xiàn)堆料及缺料現(xiàn)象本例采用了斷續(xù)加料方式，及啟動(dòng)振動(dòng)器加料時(shí)間T3再停止振動(dòng)器停止加料時(shí)間T4，如此循環(huán)，直到累計(jì)加料時(shí)間到達(dá)T2。這時(shí)候停止振動(dòng)器和變頻器，接著延時(shí)時(shí)間T5 5~10秒。接著縮回手臂，帶手臂縮回到位后，再延時(shí)時(shí)間T6 5~10 秒。這樣循環(huán)下去，直到到達(dá)設(shè)定的運(yùn)行次數(shù)再停止系統(tǒng)。 圖 運(yùn)動(dòng)過程示意圖第二章 可編程控制器基礎(chǔ) PLC的簡(jiǎn)介　 可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。 在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來(lái)愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序； 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 可靠性高于繼電器控制裝置； 體積小于繼電器控制裝置； 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)； 輸入可以是交流115V； 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等； 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。1971日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國(guó)從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。 PLC的結(jié)構(gòu)：各種PLC的組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要有CPU,電源，儲(chǔ)存器和輸入輸出接口電路等組成。2．儲(chǔ)存器：PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用于存放PLC的用戶程序?，F(xiàn)在的PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲(chǔ)器來(lái)作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。3．中央處理器： 中央處理器單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴(kuò)展接口相連。CPU是PLC的核心4．輸入接口電路：PLC的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時(shí)間比較短，可以直接與接近開關(guān)，光電開關(guān)等電子輸入裝置連接；交流輸入電路適