自动配料系统课程设计

机械设计课程设计

说明书

设计题目：自动配料系统的控制指导老师：

学院：机械工程学院

班级：08机械设计制造及其自动化班

学号：

姓名：

2012年1月7日

1、前言、摘要 (2)

2、设计要求 (2)

3、方案设计选择 (3)

4、PLC的选择 (3)

4.1、PLC的简介 (3)

4.2、PLC的结构 (4)

4.3、PLC的工作原理 (5)

4.4、PLC主机的选择 (5)

4.5、外部电路图的设计 (5)

5、程序的设计 (6)

5.1、程序设计分析 (6)

5.2、梯形图 (7)

5.3、指令清单 (10)

6、调试 (11)

7、总结 (11)

参考文献 (12)

1、前言、摘要

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手工操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式储存仓库的生产等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。

本次课程设计题目自动配料系统也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理PLC控制电路的设计方法以及继电器-接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器-接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车的取料控制。改变以往人工取料时间长，难度大，效率低的缺点。提高工作效率，节省人力资源。

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手工操作，而是进行人工智能控制。正是在这样的科技大潮牵引下，我们所学的只是也越来越多和先进科技接轨了。本次课程设计正是基于此种情况，其目的是为了实现小车自动取料。

2、设计要求

配料车从配料罐出发，到A处取m车料，送回配料罐，再到B处取n车料，送回配料罐进行配料混合。A处料和B处料的数量可以进行设定。

1、可以根据A处料和B处料配料的比例首先进行设定。设定键应该有A料、B 料、0-9的数字等12个键。

2、当按下启动按钮时，配料车能根据A料和B料的设置比例，自动地从配料罐处开始，往返于A料和B料两地之间，取的所要的料后，停止在配料罐处。

3、然后，开始混合这两种料（通过搅拌电机来实现）。搅拌时间为根据A料和B 料总的数量的多少来设定。搅拌时间（分钟）=（A料车数+B料车数）/2。

3、方案设计选择

配料车控制系统的工作原理如下图1-1所示

图1-1 配料车工作原理图

这里用到了两个三相交流异步电动机，型号为：Y112M-6，额定功率：2.2KW，满载转速：940r/min,转矩2.0。一个是控制小车运动的电机MA1，电机1正转小车向右运动到A或B处取料，电机1反转小车向左运动到配料罐处卸料；另一个是电机MA2控制混料系统的搅拌。首先在设置面板上输入A、B料的配料比列，例如m,n，这两个值分别赋予两个计数器C0，C1。这样形成一个完整的确定的程序，该程序的功能完善。当按下启动按钮SB1后，配料车向右运动到A处取料，待时间到后小车向左运动送回配料罐，小车开始循环，到A处取料次数由计数器C0决定，C0选减计数器，初始值由输入值m确定，每取料一次，计数器C0的值减1，直至减为0，小车开始向B处运动取料，此时B处的计数器C1开始计数，同样选减计数器，初始值为n，每取料一次计数器减1，直到减为0。此后电机1停止转动，小车停在配料罐处，电机2开始转动进行混料搅拌，转动时间由A、B处取料车数决定，t（分钟）=（A料车数+B料车数）/2。

4、PLC的选择

4.1、PLC的简介

现代社会要求制造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，为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器（即PLC）也正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程逻辑控制器即PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

4.2、PLC的结构

PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

a、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造业十分重视。一般交流电压波动在+10%范围内，可以不采取其他措施直接将PLC连接到交流电网上去。

b、中央处理单元

中央处理单元是PLC的控制中枢，按照PLC系统程序赋予的功能接受并存储从存储器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫面的方式接受现场个输入装置的状态和数据，并分别存入I/O印象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术的运算结果送入I/O印象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕后，最后将I/O印象区的各输出状态或输出寄存器的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

c、存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存储厂

家编写的系统程序。用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器。

d、输入输出接口电路

1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2、现场输出接口电路由数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

e、其它部件等

功能模块如计数、定位等功能模块等。通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP 通信模块等。编程设备。

4.3、PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。

4.4、PLC主机的选择

选择西门子S7-200/SM323系列可编程序控制器作为配料车控制系统的主控机。这里还要选用一些其它元器件，如O处，A处和B处的限位开关SQ1，SQ2，SQ3。启动按钮I0.0。停止按钮I0.1。因为我这里用到了5个输入，6个输出，所以选用CPU222（8I/6O）能满足要求。

4.5、外部电路图的设计

I/O点及地址分配如表1-1所示

表1-1 I/O地址分配

输入信号（地址）信号原件及作用

I0.0 启动信号按钮SB1