烘干机控制系统课程设计.doc

《烘干机控制系统课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烘干机控制系统课程设计.doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第1章 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，减小烘干机零件损耗，除要求温度能自动控制外，还需要间断通风。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1所示的过程循环往复的工作，直至按下停止按钮时为止。图1 烘干机工作过程示意图第2章 控制方案论证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。1、单片机控制方式 它是用程序实现各种复杂的控制，功能最强。工作方

2、式采用中断处理，响应也较快，价格比PLC要低。但它的程序修改难度较大，可靠性比PLC要差，也需要设计专门的接口电路和抗干扰措施。在使用时要求有较好的工作环境，维护技术也较高，系统设计较复杂，调试技术难度大，需要有系统的计算机知识。它需要设计和制作输入接口电路、输出接口电路、放大电路和印刷电路板，设计制作工作量大，周期长，而且它的抗扰能力很弱，对环境的适应性差。2、继电器控制方式由于继电器控制设计出的线路也比较复杂，因而电器控制装置的制造周期较长，造价相应较高，维修也不方便。控制系统完成后，若控制任务发生变化，如某些生产工艺流程的变动，则必须通过改变接线才能实现。另外，由于接线程序控制系统中器件

3、、接线较多，所以其平均无故障时间较短。采用继电器控制方案，有如下缺点：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，机械运动部件运动不灵活而出现被卡烧坏线圈等故障，给维护过程带来极大不便，甚至会影响正常营运工作，而且势必使硬件接线量大且复杂。 总之，继电器控制系统的灵活性和通用性较低，故障率较高。3、可编程序控制器控制方式可编程序控制器的推广应用在我国得到了迅猛发展，可编程序控制器已经大量应用在引进设备和国产设备中器。PLC控制具有如下几个优点：（1）、 编程方法简单易学。（2）、 功能强，性能价格比高。（3）、 硬件配套齐全，用户使用方便。（4）、 无触点免配线，

4、可靠性高，抗干扰能力强。（5）、 系统的设计、安装、调试量少。（6）、 维修工作量少，维修方便。综上所述，据烘干机对控制系统的要求，因此，对于可编程控制器（PLC）有这般优点，我们可以考虑用PLC来设计烘干机控制系统！第3章 控制系统的硬件设计3.1 电器元件的选择PLC控制系系统的硬件选择主要包括可编程控制器的选型、电源模块的选型、接触器、输入/输出的开关量和按钮的选择等。下面分别对其一一进行分析选择各电器元件的型号。3.1.1 可编程控制器（PLC）的选型A、可编程序控制器物理结构的选择根据物理结构，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/O点有平均价格比模块式的便宜，小型控

5、制系统一般使用整体式可编程序控制器。根据烘干机的控制要求可选用整体式可编程序控制器。如三菱公司生产的FX2N 系列可编程序控制器。B、可编程序控制器I/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FX1s-10MR-001型号，即I/O点数为10个、基本单元、继电器输出型。C、存储容量的选择初步估算，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数，这一要求一般都能满足。对于此烘干机设计控制电路总电源开关SA1，手动/自动切换开关SA2,一个启动按钮S

6、B1，一个预停按钮SB2，手动加热按钮SB3,手动通风按钮SB4,电源启动按钮SB5，电源停止按钮SB6，电接点温度计TJ，热继电器FR，熔断器FU，电动机M，接触器KM、KM1、KM2所以选择FX1s10MR-001，它的I/0点数为10个，则存储器的容量为80个存储字。3.1.2 输入输出模块的选择 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号。由于这是工业环境下进行，主电路采用交流电源供电，由于该工艺环境温度不高，干扰因素也少，故采用与主电路相同的交流电源供电，并采用220V电压供电。输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。烘干机采用继电

7、器输出模块。3.2 电动机、电气控制线路设计图2 总电路图本原理图有两个线圈：KM、KM1、KM2、。其中KM1是控制升温的线圈，KM2是控制通风的线圈，KM为外部电源输入线圈。如上图所示，当SA2断开时，按下SB1时，KM1线圈得电，KM1的常开触点闭合使的电热丝通电升温。KM1断电后，KM2的线圈得电，KM2的常开触点闭合使的通风机工作。当SA2闭合时，即手动操作的时候，当按下SB3时，KM1线圈通电，KM1的常开触点闭合使的电热丝通电升温，松开SB3时，升温结束；当按下SB4时，KM2线圈通电，KM2的常开触点闭合使通风电机启动，松开SB4时，通风结束。用到这两个线圈图中SA是外部线路停

8、止开关。FR是热继电器起到断电保护作用。熔断器FU起到过电流保护的作用。3.3 PLC的I/O接线图根据顺序功能图和电气原理图,考虑到有效的利用可编程控制器的资源，对输入点数量必须要很好的考虑。需要的输入信号的点主要有手动/自动切换开关SA2,一个启动按钮SB1，一个预停按钮SB2，手动加热按钮SB3,手动通风按钮SB4, 电接点温度计TJ，可知输入点共有6个。加上输出点包括升温、通风。可知需要选择的PLC型号为FX1S-10MR-001，这样我们便可以设计出I/O接线图。图3 PLC的I/O接线图第4章 软件设计4.1 PLC梯形图的总体结构图设计图4 总体结构图具有多种工作方式的的控制系统

9、的梯形图结构图如上，选择工作方式时手动开关X0为ON，将跳过自动程序，执行公用程序和手动程序，手动开关X0为OFF时，将执行公用程序和自动程序。4.2 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下:图5 顺序功能图其过程分析如下：（1）、升温 当需要干燥的物品放入烘干机内，按下启动按钮SB1，M1加热器通电，烘房加热升温。（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T0得电，定时器T0设定的时间为1min。 （3）、 通风机启动 当第2步的定时器T0定时的时间到后使得通风机M3得电，通风机M

10、3启动，同时定时器T1得电，定时器T1设定的时间为5min。 （4）、通风机停止或升温当第3步的定时器T1定时的时间到后，如果温度低于需要温度，则返回到M1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M3断电，同时定时器T2得电，定时器T2设定的时间为2min。（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M1,如果不低于需要温度（即X1为ON）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。（6）、停止按下停止按钮SB2，只有在当前工作周期的操作结束后，才停止操

11、作，停止在初始状态。4.3 手动程序设计 图6 手动程序的梯形图 手动程序的具体操作过程：把选择开关打到手动挡（X0为ON ），这样在执行公用程序后便跳转到手动程序，此时自动程序不起作用。按下SB3开始升温（Y0为ON），当温度计的电接点X5合上后，使加热器停止加热,定时器T0开始计时,过一分钟后,按下SB4，通风机Y1为ON ，同时定时器T1开始计时，经过5分钟后，T1动作，停止通风，同时定时器T2开始计时，2分钟后，T2动作，继续通风。直到温度计电接点X5断开。然后可以反复的下一轮操作。4.4自动程序设计图7 自动程序的梯形图自动程序的具体操作过程，在预停按钮X2为ON 的情况下，把选择开

12、关拨到自动档（既X0为OFF ），然后按下自动启动键X1，M1的电变为ON ，系统开始升温（即Y0为ON ），直到温度计电接点为ON ，此时M1被复位并定时器T0开始计时，一分钟后，M3为ON（即通风机开始通风）且定时5分钟（T1），计满5分钟后。M3变为OFF且M4为ON 并延迟2分钟（T2）。经过反复通风与停止直到温度下降（温度计的电接点X1断开）才回到初始状态。4.5 公用程序设计图8 公用程序的梯形图首先断开X0,按下启动按钮X5，M0得电。此时可以去执行自动方式，如果执行手动程序，闭合X0按钮，那么就可以进入手动操作。上图中另外有一按钮X2，用于停止正在运行的自动程序。（自动程序停止

13、后，按下X0使得继电器M1M5全部复位） 4.6 元件清单输入名 称符号输出名 称符号型号X0手动/自动切换SA2 Y0继电器KM1CJ12-100 X1启动按钮SB1Y1继电器KM2CJ12-100X2预停按钮SB2继电器KMCJ12-100X3手动加热SB3X4手动通风SB4X5电接点温度计TJSB5SB5电源启动按钮SB5SB5SB5电源停止按钮SB6SB5SB5控制电路总电源开关SA1SB5SB5序号名称符号型号01电动机MJD2-31-602电阻丝R03热继电器FR04熔断器FURL1-604.7 指令清单根据烘干机的工作流程得出自动控制程序功能图，然后根据顺功能图设计自动控制程序梯

14、形图。由编程软件FXGPXIN编写出梯形图，该程序转换生成相应的指令表可写入到可编程控制器而用于控制烘干机的工作。所得的程序清单如下：第5章 可编程序控制器控制系统的调试设计调试过程如下图：满足要求？满足要求？了解被控系统选择PLC型号确定硬件配置分配I/O点，设计外部硬件接线图设计梯形图程序写入、检查程序、模拟调试设计制作控制柜，现场安装接线现场总调试交付使用YYNN心得体会本次设计使所学的可编程控制器知识得以巩固，同时也使我感受到PLC对我们生活的重要性。因为在以前的课程设计中我感受颇多，虽然我的基础知识不是很牢固，但是一次次的课程设计使我收获很多。上面有很多按钮刚开始的时候根本不回操作，

15、后来回了但是也是知其然不知其所以然。通过这次PLC的课程设计，我逐渐了解到它的工作原理和设计者的思想。因为通过这次设计，我基本掌握了FX2N系列可编程序存储器的结构、外部接线方法和指令的运用，以及写入和编辑程序的方法，掌握了用以转换为中心编程方式编制简单梯形图程序，更进一步地掌握了编程器的使用方法和调试程序的方法。了解到关于一般电气控制设计的要求，通过设计和复习，巩固了所学的课程，使所学知识牢固掌握并灵活运用。 接到老师给的任务书后。在经过第一天的查资料和连续两天把课本都从头看了一遍，以及向学得好的同学的请教，到第三天晚上才有了点进展。难而设计过程中要考虑很多的环节，不是一件很容易的事。我通过

16、翻阅大量有关资料，在自己努力和老师，同学的帮助下终于完成了本次设计。经过自己的学习和设计程序，我想对我以后的学习和工作会很有帮助，因为它使我的动手能力得到了锻炼与提高，使我对课本上的知识有了更深刻的认识，更系统的理解和更大的学习兴趣。设计顺序功能图，然后按功能图写出梯形图。我和其他两位同学便上机进行调试。因为在设计过程中，程序肯定有某些方面的不足和遗漏。如果完全按照设计的要求来设计的话，我想我是不可能设计出很完美的程序。比如说，刚开始的时候我设计出了顺序功能图，但是调试的时候发现其中有些按钮不需要用。而且实验台上有两种按钮，其中一种是一直保持不变的信号，另外一种是按了就改变信号。刚开始的时候我

17、用了前面一种就不行，因为在以转换为中心的编程方式下，其转换的条件是满足了后前步不活动应该复位。而用了前面的按钮其一直都是ON，所以无法实现。幸好有赖老师的指导来帮我对程序进行修改。总而言之，此次实验让我学到了好多平时在课堂上学不到的东西，增加了我的知识运用能力，增强我的独立设计操作能力。以后希望还能有更多的此类设计，更全方面来提高我们！课程设计使我对所学的知识有了更深一层的认识，也为自己在以后的实践工作打下了良好的基础，我想不论以后是在什么场合我都会做的更好。 最后感谢赖指南老师给予热心指导。参考文献1 万太福可编程控制器及其应用重庆大学出版社 1997年6月2 廖常初可编程序控制器的编程方法与工程应用重庆大学出版社 2001年3月3 刘祖润 毕业设计指导机械工业出版社 2000年2月4新旧图形符号对照读本兵器工业出版社1999年8月5 谢桂林电力拖动与控制中国矿业大学出版社 2002年5月6工厂常用电气设备手册(上、中、下)水利电力出版社 1998年9月