内燃机部件定位清洗机控制系统设计说明书+梯形图

课程设计（论文） 题目： 内燃机部件定位清洗机 控制系统设计 设计名称： 机电传动控制 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 12 月 24 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 成 绩 评 定 表 学生姓名 班级学号 专 业 机械设计制造 及 其自动化 课程设计题目 内燃机部件定位清洗机控制系统设计 评 语 组长签字： 成绩 日期 201 年 月 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 课程设计任务书 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 课程设计题目 内燃机部件定位清洗机控制系统设计 实践教学要求与任务 : 设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制循环。 2）按停止按钮，完成当前循环后再停。 3）要求可以实现手动、单周期、连续控制。 设计要求： 1）画出端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试 PLC 控制梯形图 3） 设计说明书 工作计划与进度安排 : 进度安排： 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1 天 2） PLC 梯形图设计与调试 4 天 3）说明书撰写 1 天 4）答辩 1 天 指导教师： 李岩 任晓虹 2012 年 11 月 27 日 专业负责人： 陈白宁 2012 年 11 月 27 日 学院教学副院长： 201 年 月 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 目 录 0 前言 . 1 1 课程设计的任务和要求 . 2 1.1 课程设计的任务 . 2 1.2 课程设计的基本要求 . 3 2 总体设计 . 4 2.1 PLC 选型 . 4 2.2 PLC 端子接线 . 9 3 PLC 程序设计 .10 3.1 设计思想 .10 3.2 顺序功能图 . 11 3.3 PLC 梯形图 .12 4 程序调试说明 .22 5 结束语 .23 6 参考文献 .24 1 0 前言 随着微处理器、计算机和 数字通信 技术 的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，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，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性， 可编程控制器 就顺应而生了。 可编程控制器是 60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。 PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户 程序存储器 内。控制器和被控对象连接方便。 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 2 1 课程设计的任务和要求 1.1 课程设计的任务 第八组 题目：内燃机部件定位清洗机控制系统 清洗机主要由步进式液压输送机构、清洗泵及清洗液过滤循环系统、水位控制装置、油水分离装置、排屑装置、集中润滑系统、异常显示和事故报警系统等组成。自动运行循环流程图如图所示。 要求： 1完成图示的工作循环。 2要求有三种工作方式：手动、单周期、连续。 3连续时，循环 5 次结束，声光间断报警 5秒。 有 工件吗 ？2 s到 ？挡 板 门 开 启开 启到位 ？输 送 杆 上 升启 动上 升到位 ？第 一 组 吹 气1 s到 ？输 送 杆 前 进前 进到位 ？地 二 组 吹 气1 s 到 ?输 送 杆 下 降下 降到位 ？挡 板 门 闭 合闭 合到位 ？喷 嘴 盒 下 降下 降到位 ？换 向 阀 到 A 喷洗7 S到 ？换 向 阀 到 B 喷洗7 S到 ？换 向 阀 到 A 喷洗7 S到 ？ 换 向 阀 到 B 喷洗7 S到 ？换 向 阀 关 闭关 闭到 位1 0 S 到喷 嘴 盒 上 升上 升到位 ？输 送 杆 后 退后 退到 位NYNYNYNYNNNN NNNN NNNNN图 1.清洗机流程图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 3 1.2 课程设计的基本要求 1初始状态 挡板门关闭位 I0.6，输 送杆在最左端即输送杆左限位 I1.2 有效。当传感器检测到有元件时该系统处于初始位。 2工作过程 1）启动按钮 I0.0，该系统按照以下顺序运行。 2） 2 秒后，挡板门开启。 3)开启到位后，驱动输送杆上升。 4)杆上升到位后，驱动第一组鼓风机吹气，延时 1 秒。 5)延时结束后，驱动输送杆前进，关闭第一组鼓风机。 6)杆前进到位后，驱动第二组鼓风机吹气，延时 1 秒。 7)延时结束后，驱动输送杆下降。 8)杆下降到位后，驱动挡板门闭合。 9)门闭合到位后，驱动喷嘴盒下降。 10)降到位后，驱动换向阀到位清洗，延时 1 秒。 11)时结束后，驱动换向阀到位清洗，延时 7 秒。 12)时结束后，再次执行第 9 第 10 两步骤。 13)10 步骤执行两次后，驱动换向阀时期关闭。 14)阀关闭到位后，驱动喷嘴盒上升。 15)盒上升到位后，驱动输送杆后退。 16)杆后退到位后，如果选择单周期运行则返回到初始步。如果选择连 续运行则返回第 1 步。 5 次后声光警。 3停止过程 按下停止按钮 I3.0 后执行完本周期后回到初始状态。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 4 2 总体设计 2.1 PLC 选型 2.1.1 PLC 型号及内燃机部件定位清洗系统主要元器件的选择 1） PLC 主机：选择西门子 S7-200 列 PLC 作为内燃机部件定位清洗系统的工作主机。根据 I/O 点数来确定 PLC 型号，为满足控制要求该系统需要有 35输入点， 18 个输出点。因此采用 S7-200 CPU 226 AC/DC/继电器型工作主机。其基本参数如下： 本机数字输入： 24 路数字量输入 本机数字输出： 16 路数字量输出 内部存储器位： 256 位 定时器总数： 256 定时器 计数器总数： 256 计数器 电源电压允许范围： AC85264V 输入电流仅 CPU/最 大负载： 40/160 mA,AC240V 电压范围： DC20.428.8V 电流限制：约 1.5A 由于该系统要求 28 个输入点 S7-200 CPU226 不能满足点数要求，因此采用EM223 输入扩展模块增加输入点数。 CPU 总 I/O 点数为 72 点，系统要求的 I/O 总点为 53 点。 CPU 总 I/O 点数 =（ 1.11.3）系统要求的 I/O 总点数，所以满足设计要求。 2）传感器：用于判读内燃机部件定位清洗系统是否有要清洗的部件。 3)启动按钮 I0.0：用于内燃机部件定位清洗系统工作的开始。 停止按钮 I3.0：用于内燃机 部件定位清洗系统工作的结束。 4)转换开关：用于手动单周期连续的工作状态转换选择。 5)三位四通换向阀：中位机能为型，用于、位的分别清洗。 6)输送杆的上升与下降、前进与后退，喷嘴盒的上升与下降。采用电机正反转进行控制。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 5 2.1.2 内燃机定位清洗系统 I/O 点及地址及分配 系统 I/O 点及地址分配表 输入 输出 功能 地址 功能 地址 启动按钮 I0.0 挡板门开启 Q0.0 停止按钮 I3.0 输送杆上升 Q0.1 传感器 I0.1 第一组吹气 Q0.2 挡板门开启限位 I0.2 输送杆 前进 Q0.3 输送杆上限位 I0.3 第二组吹气 Q0.4 输送杆右位 I0.4 输送杆下降 Q0.5 输送杆下限位 I0.5 挡板门闭合 Q0.6 挡板门闭合限位 I0.6 喷嘴盒下降 Q0.7 喷嘴盒下限位 I0.7 换向阀换位清洗 Q1.0 换向阀关闭限位 I1.0 换向阀换位清洗 Q1.1 喷嘴盒上限位 I1.1 换向阀关闭 Q1.2 输送杆左限位 I1.2 喷嘴盒上升 Q1.3 挡板门开启 I1.3 输送杆后退 Q1.4 输送杆上升 I1.4 声报警 Q1.5 第一组吹 气 I1.5 光报警 Q1.6 输送杆前进 I1.6 换向阀开启 Q1.7 第二组吹气 I1.7 换向阀到 A Q2.0 输送杆下降 I2.0 换向阀到 B Q2.1 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 6 挡板门闭合 I2.1 喷嘴盒下降 I2.2 位清洗 I2.3 位清洗 I2.4 换向阀关闭 I2.5 喷嘴盒上升 I2.6 输送杆后退 I2.7 手动 I3.1 单周期 I3.2 连续 I3.3 回原点 I3.4 换向阀开启到位 I3.5 换向阀开启 I3.6 A喷头限位 I3.7 喷头限位 I4.0 换向阀到 A I4.1 换向阀到 B I4.2 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 7 2.1.3 电机原理图 输送杆的前进、后退；输送杆的上升与下降；挡板门的开启与关闭；喷嘴盒的上升与下降；换向阀到 A 点与 B 点均可以由一号电机实现。为了使电动机能够正反转，应使接到电动机定子绕组上的三根电源线中的任意两根对调。 KM1 线圈得电， KM1 主触点闭合，电机正向启动，当 KM1 线圈失电， KM2 线圈得电， KM2主触点闭合，三相电源两相对调，从而使电机反转。 MFRKM1KM2QSL1L2L3FU图 2.正反转电 动机 电机及电气元件的选择：按照工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封沈阳理工大学课程设计专用纸 No 8 闭式结构，电压 380V， Y132M-6型，额定功率 4KW，同步转速为 1000r/min,满载转速为 960r/min，额定电流 9.4A。接触器型号 CJX2-32,额定电流 32A。热继电器型号 JR20-63,32-47A 热继电器。熔断器型号 RT14-32,适用与交流 50HZ，额定电压交流 380V，额定电 流至 32A 的配电线路中，作过载和短路保护 . MF RK M 1Q SL 1L 2L 3F U图 3.直接启动电动机 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 9 2.2 PLC 端子接 线 I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 4I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 3I 1 . 6I 1 . 7I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6I 2 . 7I 3 . 0I 3 . 6I 0 . 0I 3 . 1I 3 . 2I 3 . 3I 3 . 4I 3 . 5I 3 . 7I 4 . 0Q 2 . 1Q 2 . 0Q 1 . 7Q 1 . 6Q 1 . 5Q 1 . 4Q 1 . 3Q 1 . 2Q 1 . 1Q 1 . 0Q 0 . 7Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 0换 向 阀 到 B换 向 阀 到 A 换 向 阀 开 启声 报 警光 报 警输 送 杆 后 退喷 嘴 盒 上 升换 向 阀 关 闭喷 洗 B喷 洗 A喷 嘴 盒 下 降挡 板 门 闭 合输 送 杆 下 降第 二 组 吹 气输 送 杆 前 进第 一 组 吹 气输 送 杆 上 升挡 板 门 开 启有 工 件挡 板 门 开 启 到 位上 限 位右 限 位下 限 位挡 板 门 闭 合 到 位喷 嘴 盒 下 限 位换 向 阀 关 闭 到 位喷 嘴 盒 上 限 位左 限 位挡 板 门 开 启输 送 杆 上 升第 一 组 吹 气输 送 杆 前 进第 二 组 吹 气输 送 杆 下 降挡 板 门 闭 合喷 嘴 盒 下 降喷 洗 A喷 洗 B换 向 阀 关 闭喷 嘴 盒 上 升输 送 杆 后 退停 止启 动手 动单 周 期连 续回 原 点换 向 阀 开 启 到 位换 向 阀 开 启A 限 位B 限 位换 向 阀 到 A换 向 阀 到 BI 4 . 1I 4 . 2A C 2 2 0 VK MK MK ML 1N2 L1 LK MD C 2 4 VL +1 M2 MM图 4.PLC 端子接线图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 10 3 PLC 程序设计 3.1 设计思想 1.内燃机工作过程的控制：系统第一次运行时就利用 SM0.1 给系统提供初始化脉冲。如果是连续运行状态则采用正跳变 EU 提供初始化脉冲。当输送杆在最底端时，输送杆在最左端时，说明该系统在初始位，这时如果传感器检测到需要清洗的工件，按下启动按钮则系统开始运行。该系统的运动部分有挡板门的开启与闭合，输送杆的上升与下降，输送杆的前进与后退，喷嘴盒的上升与下降。以上运动部分均采用电机正反转驱动行程控制原则控制。 2.鼓风机的控制：该系统有两组鼓风 机，采用延时 1 秒控制。 3.A、 B 位喷洗控制： A、 B 位的换向喷洗用换向阀来控制。 4.工作状态的选择：采用转换开关对手动、单周期与连续工作状态的选择控制。 5.停止：根据控制要求，按下启动按钮后须执行本次循环后才结束。所以要在扫描周期的最后判读是否按下停止按钮。如果按下则回到初始化状态；如果没有按下，待执行条件都满足的情况下继续循环执行。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 11 3.2 顺序功能图 M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 5M 0 . 6M 0 . 7M 1 . 0M 1 . 1M 1 . 2M 2 . 4M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6M 1 . 7M 2 . 0M 2 . 2T 3 7Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2 T 3 8Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 7Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2T 4 2Q 1 . 3Q 1 . 4C 1T 4 3 Q 1 . 5T 3 9T 4 0T 4 1C 0Q 1 . 6初 始T 3 7I 0 . 2I 0 . 3T 3 8I 0 . 4T 3 9I 0 . 6I 0 . 5I 0 . 7T 4 0T 4 1I 1 . 0T 4 2I 1 . 1M 2 . 3 * I 1 . 2C 1T 4 3Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0S M 0 . 1C 0启 动 有 工 件计 时 2 s2 s 到挡 板 门 开门 开位输 送 杆 升杆 上 位一 组 吹 气 ， 计 时 1 s计 时 1 s 到输 送 杆 进杆 右 位二 组 吹 气 ，计 时 1 s1 s 到输 送 杆 降杆 下 位挡 板 门 关门 关 位喷 嘴 盒 下 降盒 下 位A 喷 洗 ， 计 时 7 s7 s 到7 S 到B 喷 洗 ， 计 时 7 s计 数 2 次2 次 完换 向 阀 关阀 关位计 时 1 0 s1 0 s 到喷 嘴 盒 升盒 上 位输 送 杆 后 退连 续5 次 完计 数 5 次计 时 5 s ， 声 光 报 警5 s 到C 0M 2 . 3 * I 1 . 2AI 0 . 0 * i 0 . 1 * I 0 . 6 * I 1 . 2C 1图 5.顺序功能图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 12 3.3 PLC 梯形图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 13 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 14 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 15 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 16 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 17 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 18 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 19 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 20 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 21 图 6梯形图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 22 4 程序调试说明 我们在设计声光报警过程中，出现了一个错误，就是报警结束后直接进行下一工位，而没有停止。后来请教同学，在初始步 M0.0 前加入了一个常闭触点 C1。这样当 C1 计数 5 次报警后，初始步 C1 线圈常闭触点断开， M0.0 失电，然后停止。 图 7.举例图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 23 5 结束语 为期 一 周的课程设计就要结束了，自己学会了 很多 关于 PLC 的知识！努力学习， 虽然 时间实在是有点短， 想 向往深一点的地方挖挖，感觉到时间真的是不够用 。 PLC 对我来说是既陌生又熟悉的知识，在上大学时， 就应该 要把几个软件学好，就包括这个 PLC。这个软件会很有用，上了这门课才算对 PLC 有了初步的认识，会应用它编写一两个小的程序。当然编写的程序也远远谈不上完美，只能用一个词： “ 凑合 ” 来