贮丝生产线PLC控制系统设计说明书.doc
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1、贮丝生产线PLC控制系统设计摘 要:随着社会的发展和技术的进步,PLC的应用越来越广泛,也越来越方便,而且它的操作界面也较其它简单。现代电气控制技术正是综合了计算机、自动控制、电子技术和精密测量等许多先进的科学技术成果。随着科技的发展和现实暴露的一些问题,为了能更快捷更方便的完成一些任务,在工业生产过程中,经常需要对生产线的生产进行监控和控制。自动控制生产在工厂生产过程中应用非常广泛,比如贮丝生产线、饮料生产线等情况下的自动生产。 此次设计的主要目的就是解决目前生产线控制中存在的一些问题,合理地利用PLC的硬件资源和软件资源,充分利用各种指令的简化控制程序,做到控制程序应尽量简单,便于理解,并
2、有一定的规律性以便能适合于不同生产线过程的要求。通过贮丝生产线PLC控制系统的设计,选用现在流行的三菱FX2NPLC在设计中加入了互锁和监测传感器应答信号,采用了步进指令,基本上满足了贮丝生产线工作的要求,并在类似的生产线自动控制中有广泛的应用前景。 关键词: PLC ;贮丝生产线 ;控制系统The Design of PLC control system ofwire production lineAbstract: With the development of society and the progress of technology, the application of PLC b
3、ecomes more and more extensive、convenient and also its interface is simple. Modern electrical control technology is the combination of computer, automatic control, electronic technology and precision measurement and many other advanced scientific and technological achievements.With the development o
4、f science and technology and the reality of some of the problems exposed, in order to be more efficient and more convenient to complete some tasks, in the process of industrial production, often need to monitor and control production line . Automatic control of the production is widely used in facto
5、ry production process, such as automatic production of wire production line, beverage production line and so on.The design of the main purpose is to solve the present production line control in some of the problems, reasonable use of PLC hardware and software resources, make full use of various inst
6、ructions simplify control procedures, to control the procedure should be simple, easy to understand, and have a certain regularity that can be suitable for different production process requirements. Through the wire production line PLC control system design, selection of the now popular Mitsubishi F
7、X2NPLC join in the design the interlocking and monitoring sensor response signal, adopted step instruction, basically meet the wire production line work requirements, and in the similar production line automatic control has a wide application prospect in the electrical control technology.Key Words:
8、PLC; wire production line; control system 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)目 录1概述11.1课题的背景与意义11.2 课题的基本内容与要求11.3贮丝生产线控制系统PLC功能及系统构成32整体方案选择与论证42.1系统方案的选择52.2选定PLC简介63贮丝生产线PLC控制系统硬件设计73.1 PLC控制系统设计步骤73.2 控制系统I/O分配73.3电机正反转控制电路设计103.3.1控制电路元器件介绍103.3.2电机正反转电路图113.3.3主电路图124贮丝生产线控制系统软件设计124.1 贮丝生产线控制系统的工作过程124.2基
9、本指令介绍144.3梯形图设计164.3.1 1#柜到6#柜光电检测框图164.3.2 1#料进料梯形图164.3.3 1#柜梯形图设计与说明205结束语21参考文献22致 谢23附 录24附录1:主电路图25附录2:梯形图26附录3:指令表31附录4:I/O接线图33盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)贮丝生产线PLC控制系统设计1概述1.1课题的背景与意义 在科学技术和生产力大幅提升的前提下,随着自动化技术在现代工业上日益普及,微电子技术的的快速发展,基于继电器控制系统又产生了可编程控制器(一种新型的工业控制装置),在这些前提下仍然会暴露许多现实问题,为了使一些任务更快捷更方便的完
10、成,就必须经常在工业生产过程中对生产线的生产进行监控和相应的控制。在工厂生产过程中自动控制得到了非常广泛的普及和使用,包括贮丝生产线、喷漆生产线等情况下的自动生产。电气控制技术是为了满足生产工艺不断提出的新要求而促使科学技术的不断发展最终实现了自身的飞速发展。现代先进的控制技术囊括了传感器检测技术、电力电子、模数电转换技术及精确测量等。PLC之所以在当今社会得到如此广泛应用不仅因为它可以用于开关量控制,及模拟量和数字量的控制,还因为它可采集与存储数据,监控正在进行的控制系统。贮丝生产线的用途是将从前一道工序中已经生产出来的烟丝,根据优良品种和型号规格的种类的不同分别送往指定的贮丝柜混合均匀后贮
11、藏起来。然后,卷烟生产线需要哪种规格的烟丝就从相应的贮丝柜中取来进一步加工。本次设计的主要目的是解决当今贮丝生产线控制中的一些程序控制的问题,使得PLC的软件和硬件资源得到合理利用,以及贮丝生产线的灵便性和安全可靠性能够得到提高。研究一套以PLC为核心,适用于工厂生产线的自动化控制系统,使其能长时间连续、可靠的工作。由于当代工业化生产上和工艺上要求控制的精确度较高而且还要求控制系统要达到可以长时间连续连续、安全工作的要求,而PLC无论是在控制的灵活性上还是在性能上都可以达到上述要求,所以可编程序控制器的重要性不言而喻。PLC系统的设计能够有效的提高贮丝生产的效率,此外PLC高可靠和强抗干扰能力
12、、多样的I/O接口模块、优良的灵活性和系统安装简单以及维修方便等特点能很好的解决传统贮丝生产线中的问题,因此对生产线来说该PLC系统的设计有着很重要的意义。1.2 课题的基本内容与要求贮丝生产线的用途是将从前一道工序中已经生产出来的烟丝,根据优良品种和型号规格的种类的不同分别送往指定的贮丝柜混合均匀后贮藏起来。然后,卷烟生产线需要哪种规格的烟丝就从相应的贮丝柜中取来进一步加工。整个生产线构成包括进料带、储丝柜、以及往贮丝柜中通过铺料带铺丝的铺料行车、需要通过分配带运行完成将烟丝送往指定柜的分配行车等,图中16序号分别表示贮藏某某个品种烟丝的贮丝柜。1贮丝生产线现场布置如图1-1所示。铺料行车及
13、辅料带分配行车及分配带风送口进料带出料振槽123456图1-1 贮丝生产线现场布置图整个生产线可由6个贮丝柜构成,一个贮丝柜可贮存一个品种的烟丝(图中16序号分别表示其中一个柜)。烟丝通过进料输送带被送到架在贮丝柜之上的分配行车(按水平方向往返运动)。分配行车可根据指令自动定位于贮丝柜的上方。烟丝由分配行车上的分配带传入贮丝柜中辅料行车(按竖直方向往返运动)的辅料带上。辅料行车在贮丝柜中往复运动的同时辅料带正反转。将带上烟丝落人框中并在柜中铺成一条线。一条线铺完后,铺料行车停止.分配行车启动并步进一段距离停止。铺料行车又开始铺第二条线。如此往复,直至在柜中铺一层烟丝。第一层铺满结束后,分配行车
14、向相反的方向移动,铺料行车接着铺第二层。直到贮丝柜满,进料系统停止。接到另一条指令后,分配行车会重新寻找并到达指定贮丝柜进行进料。生产线出料时,被指定的贮丝柜的底带启动。底带可根据指令无级调整出料速度。烟丝通过底带进入出料振槽,分别送往下道工序如图1-2。整条生产线可以设置多个出料口同时出料也可以在同一柜中一起进行进料和出料,生产线工艺流程见图1-3所示。图1-2 进料系统示意图进料分配行车定位落料辅料行车往复运动辅料料满停机出料底带出料振槽及风送口出料出料完停机图1-3生产线工艺流程框图1.3贮丝生产线控制系统PLC功能及系统构成根据任务,通过PLC应使贮丝生产线达到以下要求: a.进料时,
15、传感器检测信号发送到PLC来准确定位分配行车; b.铺料时,生产线的各个组成部分顺序启动运行,还要设置联动互锁; c.随时使整个系统的动作处于监测之下,保证出现问题或故障后可及时对相关故障部分进行保护; d.生产流程及故障发生地点能够随时显示在工艺流程显示屏上,并自动控制系统故障的声光报警.PLC控制系统组成以及控制系统总框图如图1-4。PLC控制指令传感器发出命令上下道工序指令进料系统出料系统显示系统图1-4 系统总框图该系统除设计了PLC自控系统外,还设计有手控系统。设置手控系统的目的是为了便于出现故障时进行调试和维修。同时,它不需要PLC控制,在生产线自动系统出现故障时,可以作为系统的备
16、用。2整体方案选择与论证本次设计的目的在于市场生产线的实际运用,为了使他能够大规模自动控制,选择一台PLC作为主要核心控件是可行性比较高的选择。如果选择单片机或者其他控制器不仅程序繁琐而且一旦发生故障,查找原因及后的维修处理都将是非常困难和费事的。PLC作为现代技术发展的产物,在现代生产线上的应用是及其广泛的,不仅是因为其操作简便,编程简单,控制灵活,且对于生产线更总要的一点是其性价比高,容易维修,并且抗干扰和对抗恶劣环境的优势使其成为工业生产线的上佳选择。为了满足分配行车和铺料行车的往返运动及分配行车的进料定位,系统选用了24只感应接近开关。通过装在贮丝柜内上部和下部的光电开关来发出进料满和
17、出料满的信号。整条生产线装有6对光电开关。PLC实质是一种工业生产的控制计算机,其硬件结构本质上与微型计算机相同,包括输入输出电路,编辑器,系统程序存储器及中央处理单元(CPU)。其硬件结构图如图2-1所示。系统程序存贮器输入电路中央处理单元(CPU)编程器输出电路系统程序存贮器图2-1 硬件结构图2.1系统方案的选择如今市场上有好几种型号的PLC可供选择,比如三菱,松下,西门子等,功能差不多但是每种都有各自的优势,以下介绍两种常用系列的PLC。采用三菱FX系列PLC:系统配置相当灵活,除了不同的子系列可供选择外,还可以选用多种扩展单元、基础单元和扩展模块,组成不同输入输出点和不同功能的控制系
18、统,各种组合和运用都可以获得很高的性价比。而其中FX家族中最先进的系列当属FX2N系列。具有处理速度非常快以及可外加多个特殊模块满足系统自动化生产的要求。构造灵活,不受环境变化的影响,只要有点即可构建网络,同时可以很便捷扩展接入端口的数量,保持资源的高利用率防止浪废,在移动性上与WLAN比也不相上下。成本也较低,使用面广。采用德国西门子系列PLC:a.西门子PLC稳定性好,抗干扰能力强,西门子PLC由于内部集成了现代大规模电路和制造过程经过严格的生产工艺流程,内部电路的抗干扰技术也是创新型首次加入其中,可靠性非常高。b.西门子PLC装备齐全和功能完善,适用性强,从产生发展到今天的西门子PLC,
19、已经产生了从最初的大到中最后到小的各种规模的产品。各种规模的工业控制场合都可以使用到这种PLC。现代西门子PLC不仅拥有逻辑处理功能还具有完整的数据运算能力,可用于大部分数字控制场所。c.使用西门子PLC设计系统,一方面其运用了存储逻辑,这种逻辑结构明显改善了以前的接线逻辑,使得控制设备外部的接线很大程度的减少,进而缩短建造工作周期,另一方面它不仅维修方便,改造也变得简便。综上所述,三菱的编程更符合东方人的思维方式,应该从三菱入门。本项目在规模上属于中小集团规模,所以在难度与价格上选择三菱FXPLC更适合。2.2选定PLC简介本设计选用一台三菱FX2N128MR001的PLC作为控制主机,并配
20、2台扩展单元.此三菱PLC用于其内部存放程序,执行顺序操作命令,逻辑运算,定时,计数与算术操作等可供用户选择的指令,其控制各种类型的机械或生产过程的输入输出采用了模拟、数字量,主要用于自动化生产、喷漆、喂饲料、起重机等行业,用途广泛。FX2N系列的功能强、速度快,它的每条基本指令的完成时间仅需0.08s,内置的用户存贮容量为8K步,外部更可以扩展到16K步,I/O点数为256个,有时更具需要甚至可以扩展到256个输入输出点。FX系列PLC为日本三菱公司的产品,近年来推出的PLC有FX0S、FX0N、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC、FX3U等系列型号。其中FX0S、FX1S型PLC只有
21、基本单元,不能扩展,输入输出点数在1030之间,用于要求不高、点数较少的场合。FX0N、FX1N型PLC的基本单元输入输出点数在2460之间,可以扩展到128点。FX2N、FX2NC型PLC的功能很强,基本单元输入输出点数在16128之间,最多可以扩展到256点,编程指令也很强,运行速度很快,能够满足贮丝生产线的控制要求。本此设计选用此类型的PLC,不仅因为其介绍的那么多优点,最重要的是此次设计的输入点分配到了61个,输出点也分配到了36个,选用64MR虽然满足了输出点个数的要求,但不满足输入点的要求,所以选择了128MR的扩展单元,其输入输出都满足系统的个数要求。软元件范围也及其丰富。主要介
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