烘干机控制系统设计课程设计

课程名称课题名称指导老师烘干机控制系统设计自动化赖指南、刘星平、谭梅、余小霏、沈细群电气信息学院课程设计任务书 2015年6月8日～2015年6月19日(1)所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足烘干机的工作过程要求，(2)所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728-84《电气图用图形符号》、(3)所编写的设计说明书应用词准确，语句通顺，层次清楚，条理分明，重点突出，(1)连续工作方式：在烘干机处于初始状态的情况下，按下启动按钮时，要求烘干机能够自动地一个循环接一个循环地工作下去，在此工作方式下，(2)单周工作方式：在烘干机处于初始状态的情况下，按下启动按钮时，要求烘干(3)单机手动工作方式：要求能对烘干机的加热器和通风机进行手动操作。[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2014年。[3]王阿根.西门子S7-200PLC编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2013年。[4]赖指南.PLC原理与应用补充教材(内部使用),本校自编教材，2010年。原始资料烘干机的工作过程某一烘房，在干燥物品时，除要求温度能自动控制外，还需要间断通风，其主电路如图1所示。电源开关通风电动机图1烘干机主电路图→升温—至需要温度→停止加热—延迟min→通风机启动.通风5min→通风机停止—通风停止2min→通风机启动—通风smin→通风机停止……低于需要温度→升温图2烘干机工作过程示意图烘房内装有电接点温度计TJ,用来检测烘房温度。当加热器通电时，烘房加热升温；通风机通电时，烘房通风。当烘房的温度升至需要温度时，电接点温度计的接点闭合；当烘房的温度低于需要温度时，电接点温度计的接点断开。当按下启动按钮后，要求烘干机按图2所示的过程循环往复地工作，直至按下停止按钮时为止。第1章烘干机的概述第2章控制方案选择2.3编程序控制器控制2.4结论第3章控制系统硬件设计3.1电气元件的选择第4章控制系统程序设计4.1顺序功能图设计及过程分析4.3设计公用子程序第1章烘干机的概述烘干机是干燥物品的专用设备。在干燥物品时，为保证物品质量，减小烘干机零件损的接点断开。当按下启动按钮后，要求烘干机按图1-1烘干机主电路图所示的过程循环往图1-1烘干机主电路图按图1-2烘干机工作过程示意图所示的过程循环往复地工作，直至按下停止按钮时为止。图1-2烘干机工作过程示意图第2章控制方案选择目前应用于烘干机控制系统主要有继电器控制系统、PLC和单片机控制系统。2.1单片机控制2.2继电器控制不仅继电器本身容易出现误动作，特别是触头氧化及铁芯与衔铁弄脏后的吸力不足，2.3编程序控制器控制(6)、维修工作量少，维修方便。用PLC来设计烘干机控制系统。第3章控制系统的硬件设计根据物理结构，可以将可编程序控制器分为整体式和模块式，整体式每一I/0点有平(2)、可编程序控制器1/0点数的确定确定I/0点数时，应准确地统计出被控设备对可编程序控制器输入/输出点数的总需求，在此基础上，应留有10%20%的裕量，以备今后对系统改进和扩充时使用。可选用型初步估算，对于仅需开关量控制的系统，将I/0点数乘以8,就是所需的存储器的字可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备的高电平信号为机器内部电平信扰因素也少，故采用与主电路相同的交流电源供电，并采用220V电压供电。输出模块的3.3电动机、电气控制线路设计UVWNdKM2J」dFR电机RRRM手动升温TTCPU224CN1|11LNL图3-1总电路图的常开触点闭合使的通风机工作。当SA闭合时，即手动操作的时候，当按下SB4时，KM1的常开触点闭合使的电热丝通电升温，松开SB4时，升温结束；当按下SB5的常开触点闭合使通风电机启动，松开SB5时，通风结束。用到3.4PLC的1/0接线图SB1,一个预停按钮SB2,手动升温按钮SB4,手动通风按钮SB5,用于温度反馈的电接点温度计TJ,可知输入点共有7个。加上输出点包括升温、通风。可知需要选择的PLC型号为CPU224CN1,其I/0接线图如图3-2所示：端口0VMA+VMA+N端口1OOSB3L」M总线接口总线接口图3-2PLC的I/0接线图第4章控制系统程序设计4.1顺序功能图设计及过程分析根据烘干机控制系统的要求设计出顺序功能图如图4-1所示：M0.5(1)、升温(SM0.1+I0.0)·I1.0M0.0M0.3Q0.1T38T38·11.0·M2.1·I0.2图4-1顺序功能图当需要干燥的物品放入烘干机内，按下启动按钮SB1后，KM1加热器通电，烘房加热(2)、停止加热当烘房的温度升至需要温度时，电接点温度计的接点闭合(TJ为ON),使得M1断电(加热器停止加热),同时定时器T37得电，定时器37设定的时间为60s。当第2步的定时器T37定时的时间到后使得通风机KM2得电，通风机KM3启动，同时定时器T38得电，定时器T38设定的时间为300s。(4)、通风机停止或升温当第3步的定时器T37定时的时间到后，如果温度低于需要温度，则返回到KM1升温，如果电接点温度计的节点依然闭合(TJ为ON),则通风机停止，即通风机KM3断电，同时定时器T39得电，定时器T2设定的时间为120s。(5)、是否重复启动通风机当定时器T2定时的时间到后，判断烘房温度是否低于需要温度，温度低于需要温度(X1为OFF)则返回到M0.1,如果不低于需要温度且预停按钮未闭合，则重复第3、第4步，若预停按钮闭合，则返回初始步M0.0。(6)、预停按下停止按钮SB2,只有在当前工作周期的操作结束后，才停止操作，停止在初始状4.2设计主程序/图4-2主程序的梯形图通过I0.0触点的接通/闭合状态，来分别进行手动子程序/自动子程序的调用。如图4-2所示。4.3设计公用子程序M0.0M0.1R5)6M0.0M2.0M2.0M2.0M2.0)2图4-3公用子程序的梯形图在公用子程序中加入了预停程序，其操作过程：按下预停按钮SB2后，I0.4动作，控制烘干机启动的I0.3在运行完这一轮的程序循环后断开。急停程序操作过程：按下SB3后，I0.5动作，控制烘干机启动的I0.3立即断开。如图4-3所示。通过上述过程可实现预停和急停的功能4.4设计手动工作方式子程序图4-4手动程序的梯形图圈开始触发升温；为了避免与其他动作同时作用，I1.0(温度反馈)和Q.01(通风)此时断开。按下SB5进行手动通风，I0.7作用，KM2线圈开始触发通风效果，为了避免同与其4.5设计自动程序后延迟1min后接着KM2作用通风；通风5min后通风机停止2min,然后再启动通风机停止，若低于所需温度则继续循环进行。如下图4-5所示：SM0.1M0.055M0.1RSRM0.3SRMO3M0.5SM04R15M03M2.0M04M0.15RM0.2INTON)T30N第5章PLC程序的调试5.1调试软件的使用(1)先打开V4.0STEP7MicroWINSP9,输入好自己设计完成的T型图程序，然后点击Ctrl+NCtrl+N导入(.Ctrl+UCtrlCtrl+UCtrl+D新建库(L).1项目1.mwp退出(X)▲ h()hnetaloNDe2.345·61?18"9"1·10*11112·113·1·14:115·1·161·17·旦一东豆米刑工粘报米开□公用子程序图5-1(2)打开S7_200汉化版仿真软件进行仿真，先设置好CPU的型号，点击“配置”---“CPU型号”操作如图5-2所示；然后在“CPUtype”中选择CPU的类型为“CPU224XP”操作如程序(P)查看(V)配置(C)PLC显示(D)帮助(H)删除程序(D)保存配置(S)返出(E)?01234567图5-4(4)装载程序后便可进行程序的调试。调试页面如图5-5所示：程序决(081|二20RART主Weteok上这问细行题再能玉社0.1D时?U)sCn-子程席生辞Seteek1//R结F01234567012345DBMR?互图5-55.2调试主程序/手动子程序自动子程序sM0.1M0.0R6/M2.0RR5M2.0M2.0按下I0.4后，I0.3在运行完这一轮的程序循环后断开。按下I0.5后，控制烘I0.35.4调试手动子程序Q0.1)图5-8按下I0.6,KM1作用，此时I1.0和Q.01;按下I0.7,KM2作用，此时Q0.1断开。如图5-8所示。5.5调试自动程序闭合I0.0和I0.3,当加入反馈信号I1.0时，①T37开始计时，60s后T37停止计时；②T38开始计时，300s后T38停止计时；③T39开始计时，120s后T39停止计时；④T40开始计时，0.1s后停止计时；此时若反馈信号I1.0还有，则循环②、③、④过程。若反馈信号I1.0没有，且I0.2为断开时，则单周循环；若反馈信号I1.0没有，且I0.2为闭合，则连续循环。如5-9图所示：SR)S5M20,95R)M03)课设的第一周，赖老师对我们每一组都悉心的讲授了各自的主要内容。我抽选到的内碍，印象最深的就是PLC工作循环中的双步循环中引入的0.1秒的调控程序，这是课本上接下来的几天，老师每天都比我们中一些同学还先到教室，等着我们，也一直陪着我的作用，通过学习，我补漏了许多基础知识。平常课堂理论偏多，所以难免会简单的问题而不耐烦，那天晚上有一些同学课设调试没搞完，老师陪着我们搞到晚上12刻的感觉对不起老师!参考文献[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2014年。[3]王阿根.西门子S7-200PLC编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2013年。[4]赖指南.PLC原理与应用补充教材(内部使用),本校自编教材，2010年。///1S11M0.1R5M0.0R6M2.0M2.0//M2.0/M2.0Q0.0M2.0R2M0.035M0.1M0.1日M0.2SM0.1HT37T30M0.35RM0.4M03H/M2.0sAM0.0M0.4A)M0,1)M03M01)5)M0.4RT40M0.3T4090.0)ININPI6004PI600400:1)INToN+40SRSR15的ASRLDCAILLDNCALLLD0ANARAOANAN=LDANRLDANANANDSRASRAS指令程序M0.0,M0.1.M0.0,6M2.0M0.0M2.0M2.0M2.0Q0.0,2Q0.0Q0.1M0.0.5M0.1.1M0.0M0.1,1M0.0,1M0.1M0.2.1M0.1.1ggo宫3g。sASR