毕业设计(论文)基于plc的汽车地毯加热产线设计.doc
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1、 本科毕业论文(设计) 论文题目 基于PLC地毯自动加热控制系统学生姓名 指导老师 学 院 专业班级 完成时间 摘 要随着现在工业技术的发展,自动化的技术发展越来越快,自动化的生产线在生活中已经使用的越来越广泛。自动化生产线的功能对生产效率有着很大的影响,因此自动化生产线的功能必须提高,保证自动化生产线的运行既高效节能又安全可靠。传统的自动化生产线系统采用的是继电器逻辑控制电路,这种控制易出故障,维护不便,运行寿命短,占地空间大,正逐步被淘汰。本设计采用西门子S7-200PLC作为控制单元,用软件来实现对汽车地毯加热生产线的的自动控制。地毯加热生产线有完整的温度测试系统、故障报警系统、自动加热
2、系统、安全回路系统,汽车地毯加热系统的可靠性大大提高。汽车地毯加热系统的控制结构简单,外部线路简化,另外还可方便地改变控制功能。提高了汽车地毯加热系统的运行的安全性,并便于检修。因此,它以优异的温度调试功能、自动加热功能、高效率和较好的节能效果及广泛的适用范围,从而明显改善了汽车地毯加热的的质量和性能,此次设计的汽车地毯自动加热系统控制精度高、动态性能好,大大的提高的自动化生产线的生产效率。关键词:自动化,PLC,生产线,传感器,汽车地毯AbstractWith the development of industrial technology, automation technology is
3、 developing faster and faster. Automated production line has been used more and more widely in our daily life. The function of automatic production line has great influence on production efficiency. Therefore, the function of automatic production line must be improved, and the operation of automatic
4、 production line can be ensured. The traditional automatic production line system adopts the relay logic control circuit, which is easy to malfunction, inconvenient to maintain, short service life and large space occupation, and is being phased out gradually.This design uses SIEMENS S7-200 single ch
5、ip microcomputer as the control unit, and uses software to realize the automatic control of the automobile carpet heating line. Carpet heating line has complete temperature test system, fault alarm system, automatic heating system and safety loop system. The reliability of automobile carpet heating
6、system is greatly improved. The control system of automobile carpet heating system is simple, the outer circuit is simplified, and the control function can be easily changed. The utility model improves the safety of the operation of the automobile carpet heating system and is easy to overhaul. There
7、fore, it is with excellent temperature debugging function, automatic heating function, high efficiency and good energy-saving effect and wide application range, thereby significantly improve the heating quality and performance of the car carpet, control car carpet automatic heating system and the de
8、sign of high precision, good dynamic performance, greatly improve the automation of the production line production efficiency.Key words: automation,PLC,production line,sensor,Car carpet目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论61.1 研究本课题的背景和目的61.2 国内的发展概况61.3 本课题应该达到的要求7第2章 加热电路设计82.1 元器件介绍及电路设计8 热传感器选择82.1.2 电阻
9、丝的使用82.1.3 变频电路设计9 控制器的选择102.2.1 热传感器选择122.2.2 基础组成12第3章 PLC接线与分配143.1 系统的一般原则143.2 PLC的模型分析与选型143.3 自动加热产线控制系统的I/O点及地址分配16第4章 PLC编程184.1 控制系统的程序流程图184.2 PLC的编程语言194.2 控制程序的组成204.2.1 温度采集程序设计204.2.2 数字滤波程序设计214.3 PID控制程序设计246 结论与展望25 结论25 不足之处及未来展望25致 谢27参考文献28附 录291绪论1.1 研究本课题的背景和目的21世纪以来计算机技术不断的发展
10、,计算机技术的发展越来越快,芯片的集成度也越来越高,同时随着技术的不断的发展,人们开始把计算技术应用到生产中来,在生产中使用自动化的生产技术,不但可以提高生产的效率,而且失误的概率也会大大的降低,目前很多的机械设备厂家以及制造业的厂家,都开始将自动化的产线投入到实际中来使用,plc作为一种技术被广泛的使用在自动化的产线上,自动化的产线对平时的生产效率的提高是有着非常重的意义的。就拿自动化的加热产线来说吧,人工的产线效率比较低下,而且很容易发生各种错误,自动化的加热产线,对温度的采集也非常的准备,不容易发生错误,要让人去控制自动化的加热产线显然是不行的。不仅仅效率比较低,而且对温度的掌握没那么精
11、确。一个plc的系统的设计是非常的复杂的,很多的因素设计这都必须考虑到,总体看来此次设计的汽车地毯加热的plc系统设计对平时的生产制造还是有很大的意义。主要是用可编程控制器(PLC)自动加热产线的设计课题所研究的内容。由于可靠性欠佳大部分老式产线,检修起来比较困难,结构复杂,以节约资金。因此进行研究,对生产线的控制技术,找出一条改造之路适合自动化产业线的,并产线技术水平和质量进而提高国自动化,具有的意义十分重要。在过去plc刚刚发展的时候,芯片的集成度还不是那么高,系统总归会存在这样那样的问题,由于技术的限制的原因系统运行起来不稳定那是非常正常的事情。1.2 国内的发展概况随着现在工业技术的发
12、展,自动化的技术发展越来越快,自动化的产线在生活中已经使用的越来越广泛。自动化产线的功能对生产效率有着很大的影响,因此自动化产线的功能必须提高,保证自动化产线的运行既高效节能又安全可靠。传统的自动化产线系统采用的是继电器逻辑控制电路,这种控制易出故障,维护不便,运行寿命短,占地空间大,正逐步被淘汰。目前国外plc技术已经得到了恨到的发展,国内plc技术也已经相对的比较成熟,在很多的领域plc都有使用,尤其是在一些自动化的加工产业方面,还有机械的一些方面,plc都是使用的非常的广泛的,设计人员使用的也比较多。但是目前对PLC的使用要求变高了,因为计算机技术的不断的发展,自动化的发展已经成为了必然
13、的趋势,就说流水线吧,那是必然的趋势人工智能设计代替人们来进行生产制造,自动化技术的发展已经是未来发展的必然的趋势,而且随着芯片的集成度越来越高,集成电路的创新也是非常的重要的,过去都是人力,现在随着计算机的发展,很多的领域都是有了计算机的使用,在自动化的产品做成自动化的产线,这是未来发展的趋势,人们可以通过计算机直接控制产线,控制plc的运行,同时控制多个流水线的运行。 1.3 本课题应该达到的要求作为模拟信号的温度信息,系统显然是不能直接进行处理的,plc只能对相应的高低电平的信号进行处理,直接的模拟信号是不能采集到的,所以在这里就必须使用相应的传感器技术进行采集温度信号,温度信号转换成对
14、应的模拟信号才能进行处理, PLC的PID运算要求的标准数据类型也需要转化成同时采集到的数值。是要转化为PLC可识别的量炉温实际温度的检测将温度量,所以,先转化为32位的双整型将温度变送器输出的值由16位的整型,再由双整型转化为实型,所以是非常的精确的这个数据。此时得到测得温度值在PLC中计算所对应的数,就将这个数据寄存送入变量寄存器VD296系统。系统中的PLC易于扩展该自动加热控制,扩展和修改经过适当的,更多 自动化产线层的模型可适用于。实体模型运行稳定对于该产线的系统设计来说,逻辑性强是此次控制系统的主要的特点,实践教学的需要满足了PLC,更接近工程实际使得PLC教学,学生的实际动手能力
15、增强了,同时, PLC控制系统的硬件平台也搭建了一个,其他的PLC实践课程中可用于。这次毕业设计能够顺利的进行,理论基础知识的铺垫是必不可少的。我就开始去查阅相关的资料,对这次设计所需要的知识进行研究,希望通过查阅相关的资料以及运用平时所学习到的知识解决这次毕业设计所需要解决的问题,在此次的毕业设计中我希望通过设计最佳的系统来实现这次的毕业设计。在这几个月中我对自己大学里面学过的只是进行了一次很好的总结,在之前的学习的过程中,我很多的只是掌握的不是很牢靠,甚至有的时候,对有的科目根本就没有好好的去学习,当然在这次的毕业设计中,我觉得一个正确的设计思路是必须的,要是思路发生了错误,毕业设计也就不
16、能那么顺利的完成了论文内容如下:首先作了比较全面的总结和介绍对自动加热产线系统及可编程控制器(PLC)。然后就是根据相关的需求选择相应的元器件先设计出电气的原理图,其次就是根据io接口编制程序,组态方面的话我们可以通过mcgs软件来进行仿真。实物方面的话显然是无法进行运行的,通过相关的软件调试。本次设计作为主要的控制单元采用S7200PLC,加热降温过程通过采集流水线的温度来控制流线线的,控制汽车地毯自动加热产线的温度从而实现了。2加热电路设计系统的整体工作原理框图系统的整体运行框图如图2.1所示。温度传送热电偶西门子s7-200 PLC热电阻丝过滤保护故障显示SSR图2.1 系统的整体工作原
17、理框图 本次设计电路中使用到的元器件有开关,保险丝,变频器以及温度传感器,电子元器件的种类很多,必须根据电路的设计要求来选择对应的元器件,在这里开关选择3p的的开关,保险丝选择20A的保险,保险是在电路短路额时候保护电路的安全所使用的。变频器是控制电路运行的效率,其他的器件就是电热丝,在下面会对传感器以及变频器进行一一的介绍。 热传感器选择作为模拟信号的温度信息,系统显然是不能直接进行处理的,plc只能对相应的高低电平的信号进行处理,直接的模拟信号是不能采集到的,所以在这里就必须使用相应的传感器技术进行采集温度信号,温度信号转换成对应的模拟信号才能进行处理,在系统的稳定性能方面,设计者必须要考
18、虑,传感器的好坏直接影响系统,在这里选择的是VD296这样的一个温度传感器。他的性能还是比较强大的,温度测量的范围也比较大,每个类型的传感器的温度的采集的范围都是不一样的。这就要求我们要认真的对温度传感器的性能进行比较,这样设计出的系统的稳定性才会高,测量的精度也才能得到提高。2.1.2 电阻丝的使用在设计的温度控制系统中,电热丝经常被设计者用来尽心加热元件,他的功能就是把热能转化为相应的电能。因为电热的原理相对来说还是非常的简单的,设计者使用起来的话也是非常的方便的。不需要复杂的接口,稳定性也是非常高,有很好的性价比。电热丝是最早出现的一种电热元件,它是以电热为基本工作原理来实现能量转化的。
19、电热丝看上去还是比较传统的,目前的技术已经发展了很多,但是他并没有被别的元器件完全的代替,使用还是很广。电阻丝加热电路的原理框图如下图2.2所示。图2.2 加热电路的原理设计图2.1.3 变频器的选择及电路设计变频器的选择电路设计提高系统用电的使用的效率变频电路可以很好的,很好的节约能量,因此本次的设计中加入了变频电路。变频电路设计图如下图2.3所示,对应的补水电路设计如图2.4所示。图2.3 变频电路设计图2.3 补水电路设计 控制器的选择目前来说的话,作为可编程逻辑器件来说,plc的种类也是非常的多的,目前市场上有三菱的plc还有西门子的plc产品,他们各有特点,但是价格的话也存在很大的差
20、异,因此设计者要仔细考虑。S7-200 CPU的技术指标如下表2-1所示。表2-1 S7-200 CPU的技术指标特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226本机I/O模拟量数字量4出6入-6出8入-/10出14入-/10出14入2入/1出/16出24入-模块数量最大扩展 模块0个模块2个7个模块7个模块7个模块数据存储区字节2048字节2048字节8192字节1024010240字节掉电保持时间100小时100小时50小时50小时100小时程序存储器:编辑可在运行模式下不可在运行模式下编辑字节4096字节40964096字节字节40968192字节字节122
21、8812288字节16384字节16384字节24576字节高速计数器单相双相4路30KHz2路20KHz4路30KHz2路20KHz6路30KHz4路20KHz4路30KHz2路200KHz3路20KHz1路100KHz6路30KHz4路20KHz脉冲输出(DC)2路20KHz2路20KHz2路20KHz2路100 KHz2路20KHz模拟电位器11222实时时钟1RS-485配时钟卡内置内置内置通讯口1RS-4851RS-4852RS-4852RS-485浮点数运算有有有有有I/O映象区256 128入/128出256 128入/128出256 128入/128出256 128入/128出
22、256 128入/128出布尔指令执行速度0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令外形尺寸(mm)908062908062120.58062140806219080622.2.1 S7-200 PLC选择 S7-200 PLC的详细技术参数如表3-1所示。表3-2 90-30 PLC的技术参数CPU311CPU313CPU323CPU331CPU340CPU341CPU351CPU352I/O点数80/160160/320102410244096AI/AO点数64In-32Out64In-32Out128In-64Out1024In-256Ou
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