電氣控制與plc
課程設計說明書
題目： b100型棒材探傷傳動裝置控制系統設計
專業班級： 自動化
姓名學號
指導教師
目錄1 系統概述2
1.1 分析b100型棒材探傷傳動裝置2
1.2 設計的目的及要求2
2 方案論證3
2.1 繼電器控制系統3
2.2 微控制器控制系統3
2.3 plc控制系統3
3 硬體設計4
3.1 系統原理4
3.2 主電路4
3.3 i/o分配5
3.4 i/o接線圖6
3.5 plc控制原理6
3.6 元器件選型7
3.6.1 plc選型7
3.6.2 上下料電動機和水幫浦電動機選型9
3.6.3 按鈕選型10
3.6.4 其他低壓電器元件的選型10
3.7 元件清單12
4 軟體設計12
4.1 主程式12
4.2 梯形圖13
5 系統除錯15
5.1軟體除錯15
5.2 硬體除錯15
設計心得17
參考文獻18
附圖a plc控制接線圖19
1 系統概述
1.1 分析b100型棒材探傷傳動裝置
探傷傳動裝置由上料機構、下料機構、冷卻裝置和超聲波探傷裝置組成，其中超聲波探傷裝置在此不做研究，只研究傳動裝置的控制系統。傳動裝置中上料機構與下料機構均由三相非同步電動機提供動力，冷卻裝置由水幫浦電動機提供動力，所以此次設計是由plc控制三颱電動機形成棒材穩定傳動功能的系統。b100型棒材探傷傳動裝置示意圖如圖1.
1所示。
圖1.1 b100型棒材探傷傳動裝置示意圖
1.2 設計的目的及要求
本設計的主要目的是以三菱fx2n系列plc（可程式設計邏輯控制器）為核心控制三颱電動機及其相關外圍電路組成的控制電路，使其通過對幾個開關按鈕的控制來實現對三颱電動機的啟動、停止、正轉、反轉的控制，從而設計出傳動裝置控制系統，實現對棒材的傳動。
b100型棒材超聲探傷檢測傳動裝置採用3臺電機，分別為：上料系統：動力：
三相非同步電機1.5kw,1450r/min；下料系統：動力：
三相非同步電機1.5kw，1450r/min；水幫浦：動力：
水幫浦電機90w，220v。
設計具體要求如下：
(1)上料電動機要求具有正轉、反轉、停止的功能，分別設定乙個按鈕;
(2)下料電動機要求具有正轉、反轉、停止的功能，分別設定乙個按鈕;
(3)水幫浦電動機要求具有正轉、停止的功能，分別設定乙個按鈕；
(4)傳動裝置可以單獨控制，也可以由系統總啟動和總停止按鈕實現這三颱電動機的同時啟動和停止。
(5)系統採用plc控制。
2 方案論證
此次設計主要涉及對控制系統對兩台三相非同步電動機和一台水幫浦電動機的控制，控制方案有很多種，主要有繼電器控制系統，微控制器控制系統和plc控制系統，每個系統都有優缺點，所以要對這三種系統進行論證選擇。
2.1 繼電器控制系統
繼電器控制系統是通過把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸頭按一定邏輯關係連線起來組成的控制系統，用於控制各種生產機械。由於它結構簡單、容易掌握、**便宜，能在一定範圍內滿足控制要求，因而使用面很廣。但是，繼電器控制系統，體積大、動作速度慢、功能少，難以實現比較複雜的控制，由於它是靠硬連線邏輯構成的系統，接線複雜，當生產工藝或物件需要改變時，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。
此次設計中若用繼電器控制系統則接線過於複雜，且不具備擴充套件性。
2.2 微控制器控制系統
微控制器就是乙個沒有外設的微型計算機，需要與其它的元器件構成乙個控制器，從而構成控制系統。微控制器控制系統主要應用於微型、小型裝置,用的是弱電，且體積小**便宜，可編寫複雜的優化程式。但是微控制器自身保護差，抗干擾能力不強，程式設計不易掌握，程式設計裝置繁瑣，程式演算法和可靠性驗證困難，且微控制器控制電機時，更改不方便，更改基本就要更改硬體。
此次設計中若用微控制器控制系統則程式設計過於複雜，且穩定性不可靠，功能擴充套件性不強。
2.3 plc控制系統
plc是一種專門用於工業環境的，以開關量邏輯控制為主的自動控制裝置，可以與其他元器件構成控制系統。plc控制系統程式設計簡單，可在現場修改程式；採用模組化結構，維護方便；可靠性高，抗干擾能力強；體積小、功耗低；可將資料直接送入管理計算機；並且在擴充套件時，原有系統只需做很小變更。此次設計中若採用plc控制系統，雖然稍微高一點，但接線較為簡單，程式設計簡單，穩定性好，具有較強的功能擴充套件性。
綜合三種方案，根據此次設計的特點及要求，從成本，接線複雜程度，程式設計複雜程度，穩定性等綜合方面考慮，採用plc控制系統最為合適。
3 硬體設計
3.1 系統原理
plc控制系統通過控制面板上不同的按鈕，實現對不同電動機的控制，按下按鈕，對plc輸入指令，然後plc再根據這些指令進行輸出指令，從而對不同的電動機進行控制，使其啟動、停止、正轉或者反轉。總啟動和總停止同時控制三個電動機的啟動與停止，上料正轉、上料反轉和上料停止分別控制上料三相非同步電動機的正轉、反轉和停止，下料正轉、下料反轉和下料停止分別控制下料三相非同步電動機的正轉、反轉和停止。系統原理框方圖如圖3.
1所示。
圖3.1 系統原理方框圖
3.2 主電路
根據系統要求畫出主電路原理圖，上料電動機與下料電動機均具有正反轉和停止功能，水幫浦電動機具備啟動和停止功能，且有總啟動和總停止按鈕來同時控制三颱電動機的啟動和停止。主電路原理圖如圖3.2所示。
圖3.2 主電路原理圖
3.3 i/o分配
i/o分配表如表（一）所示。
表 （一）
3.4 i/o接線圖
plc i/o接線圖如圖3.4所示。
圖3.4 i/o接線圖
3.5 plc控制原理
根據主電路原理圖，按要求畫出plc控制原理圖（i/o接線圖）。plc控制原理圖如圖3.5所示。
圖3.5 plc控制原理圖
3.6 元器件選型
3.6.1 plc選型
目前生產plc的廠家較多。但能配套生產，大、中、小、微型均能生產的不算太多。較有影響的，在中國市場占有較大份額的公司有：
德國西門子公司：它有ss系列的產品。有ss－95u、100u、115u、135u及155u。
135u、155u為大型機，控制點數可達6000多點，模擬量可達300多路。最近還推出s7系列機，有s7-200（小型）、s7-300（中型）及s7-400機（大型）。效能比s5大有提高。
日本omron公司：它有cpm1a型機，p型機，h型機，cqm1、cvm、cv型機，ha型、f型機等，大、中、小、微均有，特別在中、小、微方面更具特長，在中國及世界市場，都占有相當的份額。
美國ge公司、日本fanac合資的ge－fanac的90－70機也是很吸引人的。據介紹。它具有25個特點。
諸如，用軟設定代硬設定，結構化程式設計，多種程式語言，等等。它有914、781／782、771／772、731／732等多種型號。另外，還有中型機90－30系列，其型號有344、331、323、321多種；還有90－20系列小型機，型號為211。
美國莫迪康公司(施奈德)的984機也是很有名的。其中e984－785可安31個遠端站點，總控制規模可達63535點。小的為緊湊型的，如984-120，控制點數為256點，在最大與最小之間，共20多個型號。
美國ab（alien－bradley）公司建立於2023年，在世界各地有20多個附屬機構，10多個生產基地。可程式設計控制器也是它的重要產品。它的plc－5系列是很有名的，其下有plc－5/10，plc－5/11，……plc－5/250多種型號。
另外，它也有微型plc，slc－500即為其中一種。有三種配置，20、30及40i/o配置選擇，i/o點數分別為12/8、18/12及24/16三種。
日本三菱公司的plc也是較早推到我國來的。其小型機fi前期在國內用得很多，後又推出fxz機，效能有很大提高。它的中、大型機為a系列。ais、azc、a3a等。
日本東芝公司也生產plc，其ex小型機及ex－plus小型機在國內也用得很多。它的程式語言是梯形圖，其專用的程式設計器用梯形圖語言程式設計。另外，還有ex100系列模組式plc，點數較多，也是用梯形圖語言程式設計。
國內plc廠家規模多不大。最有影響的算是無錫的華光。、它也生產多種型號與規格的plc，如su、sg等，發展也很快，在**上很有優勢。
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