课题_自动卸料爬斗的PLC设计

一、概述有一物料传送系统如下图所示，能够将传送带送过来的物料提升到一定的高度，并自动翻斗卸料，爬斗由电动机m1拖动，将物料提升到上限后，由小车电磁阀YV控制自动翻斗卸料,卸料10秒，随后反向下降，到达下限sq2位置，停留20s。

料斗下落到sq2位置时，同时启动由电动机m2拖动的皮带运输机，向料斗加料，加料工作在20 s内完成。

20 s后，皮带运输机自动停止工作，料斗又自动上升，如此不断地循环。

爬斗送料卸料示意图二、设计任务和要求设计上料爬斗PLC自动控制装置，该装置满足以下要求：⑴设置单动、连续两个开关，可以使该装置实现单步运行或自动循环两种工作方式。

⑵自动循环工作方式时，爬斗应从原位（SQ2）处开始，按照皮带运输机起动→工作20s后爬斗上升→SQ1动作→自动翻斗动作10s→爬斗下降→SQ2动作→皮带运输机起动……顺序连续工作。

按下停止按钮时，料斗立即停止。

⑶单步运行工作方式时，爬斗按照装料、上升、卸料、下降四个动作工作，每按一次单步开关，爬斗执行一个动作，且应在每个动作完成之后自动复位。

⑷有特定的信号指示灯指示爬斗工作在何种状态。

⑸ 要有必要的电气保护和互锁关联。

摘要：上料爬斗是焦化厂及其他工业运料的主要设备之一，广泛应用于冶金、有色金属、煤矿、等行业。

早期上料爬斗电气控制系统多为“继电器—接触器”组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。

而现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC、变频器、人机界面自动化器件来控制,因此自动化程度越来越高. 电器控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。

plc控制能降低人工劳动强度，改善工作环境，减少人身伤害；提高工作效率，降低运行成本，提高管理水平. 它能使整个系统具有连线简单，控制速度快，精度高，稳定性、可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。

西门子S7-200型PLC即可上述实现题目控制要求。

关键词：PLC、西门子、S7-200、上料爬斗、自动化目录1 绪论……………………………………………………1.1 PLC的定义……………………………………………1.2 PLC的特点……………………………………………1.3 PLC的发展趋势………………………………………2 对控制对象的分析……………………………………2.1 方案的初步设定………………………………………2.2 方案采用的指令………………………………………3 控制系统的硬件配置…………………………………3.1 PLC的机型选择………………………………………3.2 电机M1的正反转控制和电机M2的控制主电路图…3.3 各开关按钮的选择……………………………………3.4 小车自带电磁阀的选择………………………………4 控制系统的软件配置…………………………………4.1 I/0分配表及接线图…………………………………4.2 顺序功能图……………………………………………4.3 梯形图………………………………………………5 输入程序并调试………………………………………结束语参考文献1 绪论在自动化生产线上，有些机械需要按一定的顺序且实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。

用PLC实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简单、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。

1.1 PLC的定义可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

1.2 PLC的特点1.2.1 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

1.2.2配套齐全，功能完善适用性强。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

1.2.3 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

1.3 PLC的发展趋势：1.3.1 向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储量。

目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。

PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。

为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

1.3.2 向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。

现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活。

1.3.3 PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。

这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC 应用范围。

2 对控制对象的分析2.1 方案的初步设定通过对设计任务和要求进行分析，该控制系统需要输入5点：一个单步开关（初步设定为SB2）、一个连续开关（初步设定为SB3）、两个行程开关（上限行程开关SQ1和下限行程开关SQ2）、一个停止按钮（初步设定为SB1）。

输出5点：PLC运行指示灯（初步设定为L1）、控制电机M2接触器（初步设定为KM3）和皮带运输机指示灯（初步设定为L2）、卸料电磁阀（初步设定为YV）、控制M1正转接触器KM1（初步设定为KM1）和料斗上升指示灯（初步设定为L3）、控制M1反转接触器（初步设定为KM2）。

料斗上/下的控制可由三相异步电机M1的正反转来拖动，且SQ1、SQ2即为电机自动正、反转的开关，电机正转延迟时间设定为爬斗装料时间即皮带运输机工作时间（电机M2工作时间），时间为20秒，电机反转延迟时间设定为爬斗卸料时间，为10秒，控制M1的接触器（初步设定为KM1和KM2）在电器上互锁。

电机M2仅为一个方向运行，控制M2的接触器初步设定为KM3。

2.2 方案采用的指令（1）单步运行工作方式时，可采用比较触点指令与置位复位指令。

（2）自动循环工作方式时，采用基本指令组合即可实现控制。

（3）延时20秒和10秒，采用定时器指令即可。

3 控制系统的硬件配置3.1 PLC的机型选择3.1.1 I/O点数统计输入5点（SB1SB2SB3SQ1SQ2），输出5点（L1、KM3和L2、YV、KM1和L3、KM2）。

3.1.2 估算PLC用户程序长度为I/O总点数的（10~20）倍，大约135个字节，选用S7—200CPU222AC/DC 继电器输出的PLC即能满足要求。

3.2 电机M1的正反转控制和电机M2的控制主电路图电机M1的正反转控制主电路图电机M2的控制主电路图3.3 各开关按钮的选择3.3.1 单步开关SB2与连续开关SB3的选择单步开关和连续开关用常开的按钮点动开关，按动键帽使开关触头接通或断开。

3.3.2 停止按钮SB1的选择停止按钮选择常闭按钮开关，通过按动键帽，使开关触头接通或断开。

3.3.3行程开关SQ1、SQ2的选择选择直动式常开触点的行程开关，将行程开关安装在上、下限位置，当装于爬斗上的运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。

3.3.4 小车自带电磁阀的选择选择直动式电磁阀即可,通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，关闭。

4 控制系统的软件配置S7-200CPU222单机集成8输入／6输出共14个数字量I／O点，选用AC／DC继电器输出的主机，构成一个独立的单机控制系统，该系统完全能满足上述控制要求。

4.1 I/0分配表及接线图I/0分配表接线图4.2 顺序功能图4.3 梯形图5 输入程序并调试将程序输入到编程软件中，经调试之后并无问题。

结束语【1】在知识获得上，通过此次设计，我学会了如何收集整理有关资料，分析和研究，综合运用所学专业知识，懂得了撰写课程设计的一般步骤。

【2】在能力培养上，我懂得了如何完成任务书规定的设计课题的全部内容，学会分析问题、查阅资料、手册、绘图、熟悉各种标准、文字表达以及综合解决实际问题。

【3】在思想教育上，课程设计培养了我实事求是的精神和理论联系实际的工作方法，以及树立积极创新的敬业精神。

参考文献【1】吴中俊、黄永红等编著《可编程序控制器原理及应用》（机械工业出版社）。

【2】郁汉琪等编著《机床电器及可编程控制器实验、课程设计指导书》（高等教育出版社）。