1、項目報告題目：自動化刨冰制作系統(tǒng)課 程 名 稱： 電氣控制與PLC 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學(xué) 號： 2008090401107、15 姓 名： 黃玲輝、王晶晶 成 績： 2009年6 月 26 日1控制系統(tǒng)描述該自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)制作刨冰的功能。該系統(tǒng)放冰和放果汁過程分別用電磁閥YV1，YV2實現(xiàn)。傳送帶左行和右行由電機KM2，KM1實現(xiàn)。工作臺卡緊杯子由電磁閥YV3控制。攪拌棒的上升和下降由電磁閥YV5和YV4實現(xiàn)。攪拌棒的旋轉(zhuǎn)由電機KM3控制。放冰和放水的液位由SQ0，SQ1進行監(jiān)測。傳送帶的左右限位開關(guān)為SQ2和SQ3。攪拌棒的下位和上位由限位開關(guān)SQ4和SQ5

2、檢測。圖1.1 自動刨冰系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖如下：2繼電接觸器控制系統(tǒng)本系統(tǒng)中的繼電接觸器控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求，按下啟動按鈕SB1后，自動運行過程中的前3步的控制功能，并且在任何時候按下停止按鈕SB2時立即停止。該繼電接觸器控制系統(tǒng)部分所要完成的任務(wù)如下：工作臺在左限位并且工作臺沒有卡緊的情況下，按下啟動按鈕SB1，系統(tǒng)自動運行：工作臺卡緊電磁閥得電， 工作臺卡緊，并計時2秒，確定已經(jīng)卡緊；2秒時間到，放冰電磁閥得電，放冰，直至到達并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0為止；之后放果汁電磁閥得電，放果汁，直至到達水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1為止；之后傳送帶右行電機得電，傳送帶右行，直至壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3為止；之

3、后攪拌棒下降電磁閥得電，攪拌棒下降.直至壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4為止；之后攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機得電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并計時10秒，確認攪拌均勻；之后攪拌棒上升電磁閥得電，攪拌棒上升，直至壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5；最后傳送帶左行電機得電，傳送帶左行，直至壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2為止。停止：按下停止按鈕SB2，所有設(shè)備均停止工作。2.1繼電接觸器控制系統(tǒng)原理圖本自動刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示：圖2.1 自動刨冰系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)原理圖2.2線路說明本自動刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的主電路連接兩個電機M1、M2，M1控制傳送帶左、右行，M2為攪拌棒電機，用來攪拌刨冰?？刂齐娐吠瓿上鄳?yīng)的

4、控制動作，其中的一些自鎖采用繼電器KA來完成，用時間繼電器KT來完成一些時間的定時。本自動刨冰系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，保護上，主電路用到了低壓斷路器QF，又被成為自動空氣開關(guān)，該電器是一種既有手動開關(guān)作用，又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。同時還用到了熱繼電器進行過載保護?？刂齐娐分性趦呻姍C及本身涉及到正反轉(zhuǎn)的電機上在接觸器線圈的得失電上還用到了互鎖，以免斷路。本系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)的工作過程為：工作臺在左限位并且工作臺沒有卡緊的情況下，合上自動空氣開關(guān)QF后，按下啟動按鈕SB1，工作臺卡緊電磁閥YV3、繼電器KA1，時間繼電器KT1得電，工作臺卡緊，繼電器KA1的常開觸點閉合，

5、用來自鎖，用時間繼電器KT1來定時2秒時間，以確定卡緊；2秒時間到，放冰電磁閥YV1得電，開始放冰；到達并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0后，放冰電磁閥YV1失電，放果汁電磁閥YV2得電，停止放冰，開始放果汁；到達水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1后，放果汁電磁閥YV2失電，傳送帶電機接觸器線圈KM1得電，停止放果汁，傳送帶電機正轉(zhuǎn)，傳送帶右行；壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3后，傳送帶電機接觸器線圈KM1失電，攪拌棒下降電磁閥YV4得電，傳送帶停止運行，攪拌棒下降；壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4后，攪拌棒下降電磁閥YV4失電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機接觸器線圈KM3、時間繼電器KT2得電，攪拌棒停止下降，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并用時間繼電器定時10秒，

6、以確定攪拌均勻；10秒時間到，攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機接觸器線圈KM3、時間繼電器KT2失電，攪拌棒上升電磁閥YV5、繼電器KA2得電，停止攪拌，攪拌棒上升，用KA2來自鎖；壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5后，攪拌棒上升電磁閥YV5、繼電器KA2失電，傳送帶電機接觸器線圈KM2得電，攪拌棒停止上升，傳送帶電機反轉(zhuǎn)，傳送帶左行；壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2后，傳送帶電機接觸器線圈KM2失電，傳送帶停止運行。任何時候按下停止按鈕SB2，所有設(shè)備均停止工作。3.PLC控制系統(tǒng)本系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)如下：啟動：工作臺在左限位并且工作臺沒有卡緊的情況下，按下啟動按鈕SB1，系統(tǒng)自動運行。停止：按下停止按鈕

7、SB2，所有設(shè)備均停止工作。復(fù)位：按下復(fù)位按鈕SB3，攪拌棒先停止旋轉(zhuǎn)，然后上行.傳送帶左行至傳送帶左限位，然后工作臺松開卡緊的杯子。系統(tǒng)自動運行：工作臺卡緊電磁閥得電置1，并計時2秒，確定已經(jīng)卡緊；放冰電磁閥得電，放冰，直至到達并表面?zhèn)鞲衅鱏Q0為止；放果汁電磁閥得電，放果汁，直至到達水表面?zhèn)鞲衅鱏Q1為止；傳送帶右行電機得電，傳送帶右行，直至壓合傳送帶右限位開關(guān)SQ3為止； 攪拌棒下降電磁閥得電，攪拌棒下降.直至壓合攪拌棒下限位開關(guān)SQ4為止；攪拌棒旋轉(zhuǎn)電機得電，攪拌棒旋轉(zhuǎn)，并計時10秒，確認攪拌均勻；攪拌棒上升電磁閥得電，攪拌棒上升，直至壓合攪拌棒上限位開關(guān)SQ5；傳送帶左行電機得電，傳

8、送帶左行，直至壓合傳送帶左限位開關(guān)SQ2為止；工作臺卡緊電磁閥得電置0，并計時2 秒，確認已經(jīng)松開。系統(tǒng)自動統(tǒng)計刨冰的杯數(shù)，并輸出顯示在數(shù)碼顯示管上。3.1硬件設(shè)計3.1.1 I /O設(shè)備此系統(tǒng)中輸入為9點，輸出為12點。在該控制系統(tǒng)中，使用了5個電磁閥分別來控制卡緊、放冰、放果汁、攪拌棒的下降和上升5個動作，相應(yīng)的電磁閥可稱為放冰電磁閥、放果汁電磁閥、水杯卡緊電磁閥、攪拌棒下降電磁閥和攪拌棒上升電磁閥；使用了3個接觸器分別控制傳送帶的右行、傳送帶的左行和攪拌棒電機旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的接觸器可稱為傳送帶右行接觸器、傳送帶左行接觸器和攪拌棒接觸器。另外還使用了4個限位開關(guān)分別檢測傳送左行到位、傳送帶右行

9、到位、攪拌棒下降到位和攪拌棒上升到位這4個狀態(tài)，以及2個傳感器分別檢測冰到位和果汁到位。該設(shè)計系統(tǒng)輸入、輸出設(shè)備表如下：表3.1輸入設(shè)備輸出設(shè)備名稱符號名稱符號放冰限位開關(guān)SQ0放冰電磁閥YV1放水限位開關(guān)SQ1放果汁電磁閥YV2傳送帶左限位SQ2卡緊電磁閥YV3傳送帶右限位SQ3攪拌棒下降電磁閥YV4攪拌棒下行限位SQ4攪拌棒上升電磁閥YV5攪拌棒上行限位SQ5傳送帶右行接觸器KM1開始按鈕SB1傳送帶左行接觸器KM2停止按鈕SB2攪拌棒電機KM3復(fù)位按鈕SB3數(shù)碼顯示輸出3.1.2 可編程控制器的選型CPU及擴展模塊的型號是根據(jù)輸入輸出設(shè)備所需要PLC的I/O點數(shù)來選擇的.本次設(shè)計中，需要

10、輸入點數(shù)9個，輸出點數(shù)12個，選用CPU模塊SIMATIC S7-200.該CPU有16個輸入點，10個輸出點，所以需選用擴展模塊.本次設(shè)計選用的擴展模塊為EM222，有8個輸出點。3.1.3 PLC輸入輸出硬件接線圖本系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)硬件接線圖如圖3.1所示：圖3.1 PLC系統(tǒng)硬件接線圖3.1.4 I /O點及內(nèi)存地址分配該自動刨冰系統(tǒng)所使用的輸入和輸出設(shè)備的I/O分配表如表3.2所示： 表3.2輸入輸出I0.0放冰限位開關(guān)SQ0Q0.0攪拌棒下降電磁閥YV4I0.1放水限位開關(guān)SQ1Q0.1傳送帶右行電機1正轉(zhuǎn)I0.2傳送帶左限位SQ2Q0.2傳送帶左行電機1反轉(zhuǎn)I0.3傳送帶右限位SQ

11、3Q0.3攪拌棒電機電機2I0.4攪拌棒下行限位SQ4Q0.4放冰電磁閥YV1I0.5攪拌棒上行限位SQ5Q0.5放果汁電磁閥YV2I1.1開始按鈕SB1Q0.6卡緊電磁閥YV3I1.2停止按鈕SB2Q0.7攪拌棒上升電磁閥YV5I1.3復(fù)位按鈕SB3Q2.0數(shù)碼顯示輸出Q2.1Q2.2Q2.3在該系統(tǒng)程序設(shè)計中，對于順序控制的每一個穩(wěn)定的動作狀態(tài)，稱之為步，每一步的狀態(tài)（步標記）使用存儲器進行存儲，應(yīng)用到定時器及計數(shù)器。程序中使用到的M、T、C內(nèi)存單元如下表：表3.3所用內(nèi)存單元地址功能說明MM0.0初始狀態(tài)M0.1自動運行的第1步步標記M0.2自動運行的第2步步標記M0.3自動運行的第3步

12、步標記M0.4自動運行的第4步步標記M0.5自動運行的第5步步標記M0.6自動運行的第6步步標記M0.7自動運行的第7步步標記M1.0自動運行的第8步步標記M1.1自動運行的第9步步標記M1.2自動運行的第10步步標記M1.3復(fù)位運行第1步步標記M1.4復(fù)位運行第2步步標記M1.5復(fù)位運行第3步步標記TT41定時卡緊確定時間2sT42定時攪拌時間10sT43定時松開確定時間2sCC1記錄刨冰的杯數(shù)3.2軟件程序設(shè)計本次設(shè)計自動化刨冰制作系統(tǒng)，是一個典型的順序控制模型。編程過程中，將每一個穩(wěn)定狀態(tài)成為一步，每一步按順序在存儲器中設(shè)置相應(yīng)的標志位，畫出順序控制圖，然后按照順序控制圖編寫程序。整個控

13、制系統(tǒng)可以分為兩個程序階段：復(fù)位程序和啟動程序。復(fù)位程序目的是讓攪拌棒停止旋轉(zhuǎn)，然后上行，傳送帶左行至左限位，工作臺松開卡緊的杯子；啟動程序在一定的條件控制下，完成放冰、放水、攪拌、計數(shù)等基本指令。具體程序結(jié)構(gòu)見下圖：啟動卡緊放冰放果汁果汁到位冰到位傳送帶右行攪拌棒下降攪拌攪拌棒停、上升傳送帶左行卡緊松開到達右限位到達下限位上升到位到達左限位T=10sT=2s復(fù)位圖3.2 自動刨冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖T=2s3.2.1 控制系統(tǒng)的流程圖本自動刨冰系統(tǒng)的控制系統(tǒng)流程圖如圖3.3所示：M0.0等待M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.7M1.0M1.1M1.2卡緊Q0.6=1，T41定時2

14、秒放冰，Q0.4=1放果汁，Q0.5=1傳送帶右行，Q0.1=1攪拌棒下降，Q0.0=1攪拌棒旋轉(zhuǎn)，Q0.3=1， T42定時10秒攪拌棒上升，Q0.7=1傳送帶左行，Q0.2=1卡緊失電，Q0.6=0，T43定時2秒計數(shù)器加1M1.3棒停轉(zhuǎn)Q0.3=0，上升Q0.7=0M1.4傳送帶左行，Q0.2=1M1.5加緊松開，Q0.6=0時間到， T41=1，確定卡緊到達冰限位，I0.0=1到達果汁限位，I0.1=1到達右限位，I0.3=1到達左限位，I0.2=1按下啟動按鈕，I1.1=1到達下限位，I0.4=1定時時間到，T42=1到達上限位，I0.5=1定時時間到，T43=1，確定松開按下復(fù)位按

15、鈕，I1.3=1在左限位，I0.2=1，加緊松開圖3.3 自動刨冰系統(tǒng)控制系統(tǒng)流程圖3.2.2 程序清單及注釋4.遇到的問題和解決的方法(1)硬件故障，由于在與實驗箱端口接線之前沒有，檢測所用的導(dǎo)線和各個接線端子是否都處于良好導(dǎo)通狀態(tài)，在調(diào)試過程中對軟件程序作出了錯誤判斷，經(jīng)仔細排查，找出真正問題所在.不過為了做到嚴謹萬無一失，我們組將所有的導(dǎo)線均用萬用表測量是否導(dǎo)通，將實驗箱上的每個輸出端口都用導(dǎo)線與PLC上的輸入口相連，檢測是否連接正常。對于實驗箱上的輸入端口，在調(diào)試程序的過程中可以進行驗證性檢測。(2)CPU停機故障，由于實驗室內(nèi)人員較多，并且有時兩組共用一個插座很有可能被誤操作導(dǎo)致CPU斷電，為了防止給調(diào)試程序帶來不必要的麻煩，在每次調(diào)試程序的時候都會注意將程序保存在優(yōu)盤上。(3)為了防止程序因多次調(diào)試導(dǎo)致自己思路混亂，將程序的每次修改都會有專門的備份，用時間命名，并附有程序說明。(4)自動化刨冰系統(tǒng)的調(diào)試中復(fù)位和啟動可以看成是兩個字程序，在兩個子程序中