plc课程设计热处理车间温度plc控制程序-毕业论文.doc

《plc课程设计热处理车间温度plc控制程序-毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《plc课程设计热处理车间温度plc控制程序-毕业论文.doc（20页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 PLC编程及应用课程设计报告 题 目： 热处理车间温度PLC控制程序 专业班级： 学 号： 姓 名： 2015年11月30日目录摘 要I一、 热处理车间烘房PLC控制系统的发展现状1二、PLC的基本组成及工作原理1（一）PLC的基本组成1三、烘房的控制原理5四、控制要求5五、热处理车间烘房的工艺流程6六、I/O口地址分配表及I/O口接线图7（一）I/O口地址分配表7（二）I/O口接线图8七、PLC控制梯形图9八、PLC控制指令表10九、组态王设计15十、结论15参考文献17摘 要多年来热处理车间烘房的温度控制采用指针式温度控制仪表来实现烘房温度的恒定，其参数设定由人工输入，时间控制则完全凭操

2、作者的经验、情绪来掌握，其控制功能单一，没有时间控制、绝缘自动监测功能，也没有干燥过程监视功能，更没有多要素记忆、打印存档功能，工人的劳动强度较大，所以就经常出现两种异常结果：一是工件的绝缘性能和强度得不到可靠保证，需要反复干燥；另一种是为保证干燥质量，往往要延长干燥时间。无论哪种结果，都得浪费大量的电能和延长工件的检修周期，经济性很不好。本文主要在于寻求一种新的控制方法，使烘房温度控制在要求范围内，从而满足工艺要求，提高烘干过程的自动化程度。本设计主要介绍了烘房烘干的工艺过程及PLC 在该系统中的控制应用。是以PLC作为控制器，采用梯形图编程，完成工件运送、烘房升温、风机运转、烘房门控制等控

3、制任务，实现热处理车间的热处理全过程自动化，提高热处理工艺水平。从PLC控制技术的应用情况来看，PLC控制技术在机械切削加工工艺等方面应用相当普及，并达到了相当好的水平。将先进的PLC控制技术，应用于热处理工艺过程的生产过程控制，有重要的实用意义。本设计工作稳定、可靠，设置、操作简单, 生产设备的自动化程度高。使烘房对产品加工的质量得到提高，从而有效地提高了生产效率。I一、 热处理车间烘房PLC控制系统的发展现状 目前，热处理车间烘房系统在国外的主要生产厂家有意大利的美佳尼（REGGIANI），奥地利的其马（CZIMMER），荷兰的斯托克（STOCK）瑞士的布塞（BUSER）等。他们生产的热处

4、理车间烘房系统均体现了当今烘房系统的国际水平和发展方向。 在我国，热处理车间烘房技术是二十世纪八十年代从国外引进的先进烘干技术，与国际先进水平相比，我国生产的热处理车间烘房系统主传动方式仍为机械式整体运动，辅助调节机构为机械手动方式，而没有将计算机控制与管理这一先进的方式引入生产领域，造成我国烘房系统在质量，性能，价格诸多方而的竟争处于劣势。随着中国加入WTO，产品的竟争越来越激烈，为了增强我国纺织产品的市场竟争力，提高热处理车间烘房系统的自动化水平已刻不容缓。研制新一代高精度，灵活高效的处理车间烘房系统，不仅可替代进口产品，节约外汇，而且可以提高我国烘干专业设备各方面的技术水平，使之达到或者

5、接近国际水平，为国产热处理车间烘房烘干系统参与国际竟争奠定坚实的基础。二、PLC的基本组成及工作原理 （一）PLC的基本组成 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括中央处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口、存储器、电源等， 如右图。1中央处理单元（CPU）CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和P

6、LC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。2存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器包括用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，

7、其内容主要包括三部分。第一部分为系统管理程序。第二部分为用户指令解释程序。第三部分为标准程序与系统调用。用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户数据存储器可以用来存放（记忆）用户程序中所使用器件ON/OFF状态和数值、数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。3输入/输出模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号

8、变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（420mA，020mA）、电压型（010V，05V，-1010V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O

9、模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。4电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。5接口模块接口模块用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。6通信接口依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出“网络就是控制器”的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC

10、之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。7编程器编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转换为机器语言助记符（语句表）后，才能输入。智能型的编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。8其他部分有些PLC还可配有EPROM写入

11、器、存储器等其他外部设备。（二）PLC的基本原理 PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。 可编程控制器实现控制的过程一般是：输入刷新再运行用户程序再输出刷新再输入刷新再运行用户程序再输出刷新永不停

12、止地循环反复地进行着。有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。实际的 PL

13、C工作过程要复杂些。除了 I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。 公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。 监控循环时间的目的是避免“死循环”，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用“看门狗”（Watching dog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理。外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据。通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。三、烘房的控制原理 烘房由电阻加热器加热，电阻加热器总功率为300kW，分成四组，分布在烘房壁上，以便进行

14、温度调节。这四组电阻加热器的功率分别为100kW、100kW、50kW、50kW。 开启烘房时，为缩短空烘房升温时间，提高烘房升温速率，让四组电阻加热器全部投入加热。当烘房高温区的温度超过200时，切除两组50 kW电阻加热器；当烘房温度超过250时，切除两组100 kW 电阻加热器，同时接通两组50 kW 电阻加热器；当烘房温度达到300时，使两组50 kW 电阻丝投入PID自动运行方式，控制电阻丝的输出功率，以确保烘房高温区保持300恒温。用温度传感器测量烘房的温度。工件的热处理过程应在恒温条件下进行。 循环风机用来给烘房提供循环风，以保证烘房内部的温度均匀。开启烘房时，应先接通循环风机，

15、后接通电阻加热器；反之，关断烘房时，应先切断电阻加热器，然后停止循环风机运转。 此外，烘房有两个电动烘房门，它们各由一台电动机驱动，电动门电动机正转，烘房门打开；电动门电动机反转，烘房门关闭。电动门有手动和自动两种控制方式。两个电动门既可以同时开闭，也可以单独开闭。电动门的上、下均装有行程开关，以检测电动门的开关是否到位。1#电动门开到位时，安装在该门上方的行程开关SQ1被压，1#电动门关闭到位时，安装在该门下方的行程开关SQ2被压；2#电动门开到位时，安装在该门上方的行程开关SQ3被压，2#电动门关闭到位时，安装在该门下方的行程开关SQ4被压。 物料传送系统采用气压传动控制，其推进汽缸由电磁

16、阀YV控制。自动工作时，只有当电动门开到位才允许推进工件；且只有当工件推进到位才能关闭电动机。工件推进到位，行程开关SQ5、SQ6被压下。 为节约电能，提高烘房热效率，应保证工件加热时烘门关到位。烘门关闭到位应有信号指示。四、控制要求 1、热处理车间概况：热处理车间烘房分高温区和低温区。烘房由电阻丝加热，电阻丝分为四组，即100KW、100KW、50KW、50KW，以便进行功率的调节，总功率为300KW。 2、工件运送：工件连续不断地由物料传送系统送入烘房，即当第一个工件由低温区被送至高温区的同时，第二个工件被送入低温区。工件由物料传送系统从烘房门自动送入烘房低温区预热15min，再由物料传送

17、系统自动送入高温区继续加热15min，然后由物料传送系统自动送出烘房。工件送出烘房后由轴流风机风吹冷却15min，然后电笛发出警报声，通知工作人员风冷完毕。 3、升温过程：在初始状态启动烘房时，为了缩短空烘房的升温时间，提高升温速度，要求四组电阻丝全部接入电路进行加热。当烘房高温区的温度超过200摄氏度，切除两组50KW的电阻丝；当烘房温度超过250摄氏度时，切除两组100KW的电阻丝，同时接入两组50KW的电阻丝；当烘房温度达到300摄氏度时，使两组50KW的电阻丝投入PID自动运行方式，控制电阻丝的输出功率，以确保烘房高温区的温度保持在300摄氏度的恒温，确保工件在恒温下进行热处理。 4、

18、其他控制：风机将冷空气从风道送入烘房低温区预热后，再送入高温区继续加热。开启烘房时，应先接通风机，后接通电阻丝；反之，关闭烘房时，先切断电阻丝，后停止风机运转。 烘房进出各设有一个电动门，各有一台电动机带动，两个电动门均可独立控制。当电动机正转时，烘房电动门打开；当电动机反转时，电动门关闭。电动门的控制分为自动和手动两种控制方式。电动门的开、关到位由行程开关控制。烘房门关闭到位时指示灯亮，表示烘房门关闭到位。物料传送系统采用气压控制，其推进气缸由电磁阀控制。自动工作时，只有当电动门开到位时才允许推进工件；且只有当工件推进到位时才能关闭电动门。工件推进到位时，行程开关被压下。五、热处理车间烘房的

19、工艺流程烘房进行工作前，先启动风机进行通风，然后才能开启烘房，接通电阻丝，由物料传送系统开始运送工件进入烘房，开电动门1，推进工件至低温区，随即关闭电动门1，15分钟后开启电动门1，推进工件至高温区，同时推进第二件工件至低温区，工件在高温区加热15分钟后开启电动门2，推进工件出烘房，随即关闭电动门2，将工件推进至风箱冷却，然后电笛发出警报，通知工作人员风冷完毕。六、I/O口地址分配表及I/O口接线图（一）I/O口地址分配表输 入 信 号 输 出 信 号名称代号输入点编号名称代号输出点编号风机启动按钮SB1X050KW组电阻丝KM1、KM2Y0风机停止按钮SB2X1100KW组电阻丝KM3、KM

20、4Y1电动门手动控制方式SA1X2电笛KM5Y2电动门自动控制方式SA2X3电动门1开门接触器KM6Y3烘房手动控制方式SA3X4电动门1关门接触器KM7Y4烘房自动控制方式SA4X5电动门2开门接触器KM8Y5电动门1开门按钮SB3X6电动门2关门接触器KM9Y6电动门1关门按钮SB4X7电磁阀YVY7电动门2开门按钮SB5X10轴流风机接触器KM10Y10电动门2关门按钮SB6X11电动门1关闭到位指示灯HL1Y1150KW组电阻丝接通按钮SB7X12电动门2关闭到位指示灯HL2Y1250KW组电阻丝停止按钮SB8X13风机接触器KM11Y13100KW组电阻丝接通按钮SB9X14100K

21、W组电阻丝停止按钮SB10X15轴流风机启动按钮SB11X16轴流风机停止按钮SB12X17电动门1开门到位行程开关SQ1X20电动门1关门到位行程开关SQ2X21电动门2开门到位行程开关SQ3X22电动门2关门到位行程开关SQ4X23低温区工件到位行程开关SQ5X24高温区工件到位行程开关SQ6X25高温区200温控开关ST1X26高温区250温控开关ST1X27总启动按钮SB13X30总停止按钮SB14X31PID自动调谐控制开关SA5X32（二）I/O口接线图七、PLC控制梯形图八、PLC控制指令表0 LD X0301 OR M02 OUT X0373 OUT M04 LD XO31 5

22、 OR M5 6 OUT M5 7 LD X0008 OR Y013 9 ANI X001 10 OUT Y013 11 LD X016 12 OR Y01013 ANI X01714 OUT Y010 15 LD T0 16 OR YO217 MPS18 ANI TI19 OUT Y002 20 MPP21 OUT T124 LD X00625 OR Y00326 OR M127 ANI XO2028 OUT Y00329 LD X00730 OR Y00431 OR Y02432 OR X02533 ANI X02134 OUT Y00435 LD X01036 OR Y00537 OR

23、M138 ANI X02239 OUT Y00540 LD X01141 OR Y00642 OR X02443 OR X02544 ANI X02345 OUT Y00646 LD X02747 PLS M249 LD M250 OR Y00751 ANI X02452 ANI X02553 OR M4 54 OUT Y00755 LD M356 OR M457 MPS 58 ANI T259 OUT M460 MPP61 OUT T2 K1064 LD X02465 OR X02566 ANI Y00767 OUT T0 70 LD T071 OR M172 ANI T173 OUT T0

24、74 LD X02175 OUT Y01176 LD X02377 OUT Y01278 LD X02179 AND X022 80 PLS M382 LD X03283 MOV K3000 D50088 MOV K2850 D50293 MOV K1000 D51098 MOV K48 D511103 MOV K70 D512108 MOV K0 D515113 MOV K3050 D530118 MOV K2950 D600123 PLS M10125 LD M10126 SET M11127 LD M8002128 TO K0 K0 H3303 K1137 LD M8000 138 FR

25、OM K0 K10 D501 K1147 LDI X032148 ORI M11149 RST D502152 LD M11153 PID D500 D501 D510 D502162 MOV D511 K2 M20167 PLF M12169 RST M11170 LD X012171 OR M0172 OR M0173 LDI X028174 ORI X027175 ANB 176 ANI X013177 ANI M5178 AND M11179 OUT T000180 LD X014181 OR Y001182 OR M0183 ANI X015 184 ANI X027185 ANI

26、M5 186 OUT Y001187 END九、组态王设计十、结论热处理车间烘房PLC控制系统的开发具有广阔的发展前景和很高的实际应用价值。本设计能够使烘房对产品加工的质量得到提高，从而有效地提高了生产效率。现代工业中，热处理生产过程控制自动化已经相当普及，通过本次课程设计，我学到了很多，不仅把课程理论知识与实践相结合起来，让我熟练把plc编程应用于实践中，更让我对plc有更深的了解，在以后这方面的工作中更加得心应手。参考文献【1】可编程序控制器原理及应用 吴中俊 北京机械工业出版社，2004 【2】plc编程及应用 第四版 廖常初 主编【3】可编程控制器原理与应用实训 李胜多 张还 主编【4】可编程控制器应用技术与实例 袁任光 北京华南里工大学出版社，1997【5】自装可编程控制器 李舫 西安交通大学出版社，199917