一、设计课题

包装生产线的PLC控制

二、设计目的

通过包装生产线PLC控制的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。

三、工作原理

包装生产线示意图和控制时序图如图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。传送带1的电动机转动一圈，旋转编码器E6A发出一个脉冲，根据一个包装所能产生的脉冲数，并对这些脉冲进行计数，这样不管包装密集还是分开的，都能精确地求得包装的个数。当光电检测器(SPl)接通，且旋转编码器E6A发出4个脉冲，即有一个包装传送到传送带2。当有4个包装物品传送到传送带2时，电动机M1正转驱动挡板上升，阻止后面的包装。挡板上升到位时，碰到限位

开关SQ3，M1停转，挡板停止上升。电动机M2正转，驱动推动器向前，将4个包装推出传送带2。当推动器到达前部位置时，前部限位开关SQ2接通，M2反转，驱动推动器后退，当推动器返回到位时，碰到后部限位开关SQl，M2停转，推动器回到初始位置同时M1反转驱动挡板下降，下降到位碰到下部限位开关SQ4，M1停转，挡板回到初始位置。

四、系统设计

1．总体方案说明

1) 包装生产线的挡板电机和推动器电机均由交流接触器完成起、停控制，电动机要采用正、反转控制。

2) 旋转编码器的频率要保证光电检测器能够识别，并能够每四个脉冲识别为一个包装。

3) 电动阀上驱动电动机，其内部设有过载保护开关，为常闭触点，作为电动阀过载保护信号，PLC控制电路考虑该信号逻辑关系。

4)电动机均采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。

5) 挡板电机和推动器电机的正反转通过接触器辅助触电的互锁控制。

6) 主电路用熔断器，实现短路保护。

7) PLC的CPU型号根据输入输出确定。

2．原理图设计

(1) 主电路设计  包装生产线电气控制系统主电路如图1所示。

图1包装生产线电气控制系统主电路

1) 主回路中接触器主触点QA1、QA2、QA3、QA4分别控制挡板电动机M1、推动器电动机M2；QA2和QA4分别实现M1、M2的正反转。

2) 电动机M1、M2由热继电器BB1、BB2实现过载保护。

3) 低压断路器QA0为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。

4) 熔断器FA1、FA2分别完成交流控制回路的短路保护。

(2) PLC控制电路设计  包装生产线PLC控制电路如图2所示。

图2包装生产线PLC控制电路

1) 硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置。

2) 接触器QA1、QA2的辅助触点互锁实现主电路M1电动机的正反转；接触器QA3、QA4的辅助触点互锁实现主电路M1电动机的正反转。

3) 旋转编码器E6A由PLC控制开关。

4）启动开关、停止开关控制全局开关。

5）限位开关SP1、SP2、SP3、SP4均使用常开开关。

4) PLC输入回路中，信号电源24V直流电源提供。

5) PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量为AC240V，2A。

(3) 元器件选择

1) 断路器QA0选择：

断路器为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.5至1.7倍整定。可根据3kW电动机选择自动开关QA0脱扣电流Iz：

Iz＝(1.5-1.7)kIq≈2.25-4.25A

所以选择DZ5系列低压断路器，其实用于0.15A-50A的范围，符合要求。

2) 熔断器FA的选择：

对于包装生产线中挡板电动机M1和推动器M2这种长期工作的电动机，熔体额定电流:

Ire=（3.0-3.5）Ie=7.5A-12.25A。

所以选择RL1-15型号的熔断器，其额定电流为2-20A,可以满足需要。

3) 热继电器的选择：

热继电器额定电流为电动机额定电流的60%-80%,在本设计中约为1.5A-2A。

所以选择NR2-25G/Z型号的热继电器，其额定电流为0.1A-10A，可以满足需求。

3)接触器的选择：

设计了互锁电路，以防止误操作故障。选择CJI02-40/3交流接触器，起额定电压为220V,额定电流40A。

4) 电动机的选择：均采用Y系列Y80M2-2三相异步电动机。额定电压380V,额定电流2.5A。

5) CPU的选择：

本系统共需要8输入4输出，故选择8输入6输出的CPU222。

6）旋转编码器的选择：

为实现计量位移的目的，选用增量式的编码器E6A2-CW3E,读出方式为接触式。

7）光电检测器的选择：

选择高响应度高速度的M238196光电检测器，工作电压为24V。

8）启动停止开关选择：

LA38-11双触点开关。

9）限位开关的选择：

YBLX-X2 常开开关，额定电压380V,额度电流2A。

3．I／O地址分配

1）设计流程图

2）语句表

3）梯形图

六、模拟验证

在调试中引入了两个新的输出，用来监视系统状态和旋转编码器工作状态。调试的I/O口分配如下：

通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论 的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时 候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。

最后，十分感谢赵老师在设计中给予我的指导，在以后的学习中一定要多加注意已经存在的问题，查漏补缺。下载本文