电池包装送料装置总体方案及控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

电池包装送料装置总体方案及控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

在现代工业生产过程中，除必不可少的开关量和数字量外，还有许多连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、液位等都是模拟量。 而 PLC所处理的量为数字量，为了能接受模拟量输入和输出模拟量信号， PLC配置有 A/D和 D/A转换模块，现将现场的温度、压力等模拟量经过 A/D模块转换为数字量，送入微处理器进行处理，微处理器处理过的数字量，又经 D/A模块转换为模拟量后，去控制被控对象，这样就可实现 PLC对模拟量 的控制。 在工业控制中，用 PLC实现顺序控制，可以用移位寄存器和步进指令编写程序。 也可采用 IEC规定的用于顺序控制的标准化语言 —— 顺序功能图 SFC编写程序，使得 PLC在实现按照事件或输入状态的顺序，控制相应输出更加容易。 PLC具有定时控制的功能，它可以为用户提供几十甚至上百个计时器，其计时的时间可由用户根据控制时间要在编写用户程序时设定，定时时间可以从 ，时间长短可任意设定，也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行修改或重新设定，实现定时或延时的控制，通过编程既 可以实现通电延时功能，也可以实现断电延时的功能。 计数控制也是控制系统不可缺少的， PLC也同样为用户提供了几十甚至上有个计数器，实现对某些信号的计数功能。 其设定方式如同定时器一样，可实现增计数控制，也可实现减计数控制，若用户需要对频率较高的信号进行跟踪计数，可选用高速计数模块。 6．闭环过程控制 运用 PLC 不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。 现代大中型的PLC及部分小型的 PLC配备有专门的 PID控制模块，当控制过程中某一个变量出现偏差时，PLC 就按照 PID 算法计算出正确的输出 去控制被控制量，把被控制量保持在整定值上。 PLC的 PID控制已广泛地应用在洗煤、酿酒、反应堆、锅炉以及位置和速度等控制中。 毕业设计报告纸 第 11 页 共 43 页 7．数据处理 现代 PLC都具有数据处理的能力。 它不仅能进行算术运算、数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示和打印以及数据通信等 .对于大中型 PLC还可进行浮点运算、函数运算等。 8．通信和联网 PLC的控制已从早期的单机控制发展到了多机控制，实现了工业自动化。 现代的 PLC一般都具有通信功能，应用远程 I/O 模块，可实现远程控制，应用通信模块，可实现 PLC 与PLC、 PLC 与计算机 之间的通信。 也可以构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。 因此， PLC是实现工业生产自动化的理想工业控制装置。 本系统选用日本三菱公司生产的 FX2N32MT PLC，属于整体式 PLC。 整体式 PLC提供多种不同的 I/O点数的基本单元和扩展单元供用户选用，基本有 CPU模块， I/O模块和电源，扩展单元内有 I/O模块和电源。 一般配有许多专用的特殊功能单元，如模拟量 I/O单元、位置控制单元、和通信单元等使 PLC的功能得到扩展。 主要的控制功能有如下几项：主令操作控制和保护监视控制。 FX2N系列是 FX系列 PLC家族中最普通的系列，其功能最强、速度最快、成本较低。 由于 FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要－－模拟 I/O。 定位控制达到 16轴，脉冲串输出或为 J和 K型热电偶或 Pt传感器开发了温度模块。 对每一个 FX2N主单元可配置总计达 8个特殊功能模块。 网络和数据通信连接到世界上最流行的开放 式网络 CCLink， Profibus Dp 和DeviceNet 或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。 其它功能内置式 24V、 400mA 直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。 快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。 时钟功能和小时表功能在所有的 FX2NPLC中都有实时时钟标准。 时间设置和比较指令易于操作。 小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。 持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。 输入滤波器调节功能可以用输入滤波器平整输入信号（在基 本单元中 x000到 x017）。 注解记录功能元件注解可以记录在程序寄存器中。 在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。 RUN/STOP 开关面板上运行 /停止开关易于操作。 远程维护远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。 毕业设计报告纸 第 12 页 共 43 页 系统方案的确立 在此综合各种方面因素选择 PLC作为电池包装送料装置控制系统的核心 ,如 小节所分析的 ,PLC具有其他任何一种控制器所不具备的优点 ,更符合设计要求。 本章小结 本章主要介 绍了电池包装送料装置控制系统的功能要求、控制器的选择和控制方案的论证选择。 毕业设计报告纸 第 13 页 共 43 页 第三章 电池包装送料装置控制系统的硬件设计 PLC 控制系统结构组成 本设计的电池包装送料装置控制系统硬件主要由 PLC、普通电机、步进电机、传感器、数字量开关、输入扩展模块，电源模块，固态继电器等组成。 PLC 和 I/O扩展模块的选型 选择能满足本电池包装送料装置控制要求的适当型号的 PLC是应用设计中至关重要的一步，合理选择 PLC，对于提高 PLC控制系统的技术经济指标有着重要作用。 PLC的选择包括机型，容量， I/O模 块的选择等几个方面。 本系统选取的是三菱公司生产的小型整体式可编程控制器 FX2N32MT001系列，输入端子选择 16点 , 输出端子选择 16点，输出点满足控制要求，输入无法满足，因此还需要外加一个外部输入模块 FX16EX，它的性能价格比很高，在小规模控制中获得广泛应用。 三菱FX2N32MT001的 CPU单元规格是 :输入 16点 ,输出 16点 ,输入、输出为晶体管型形式 ,电源AC220V。 FX2N32MT001PLC的价格为： 2020元， FX2N16EX价格为： 400元。 PLC 控制的优点 ① 高可靠性 ； （ 1）所有的 I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC内部电路之间电气上隔离。 （ 2）各输入端均采用 RC滤波器，其滤波时间常数一般为 10~20ms. （ 3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （ 4）采用性能优良的开关电源。 （ 5）对采用的器件进行严格的筛选。 （ 6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况， CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 （ 7）大型 PLC还可以采用由双 CPU构成冗余系统或有三 CPU构成表决系统 ,使可靠性更进一步提高。 ② 丰富的 I/O接口模块 ； PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。 有相应的 I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。 毕业设计报告纸 第 14 页 共 43 页 另外为了提高操作性能，它还有多种人 机对话的接口模块。 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 ③ 采用模块化结构 ； 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC以外，绝大多数 PLC均采用模块化结构。 PLC的各个部件，包括 CPU，电源， I/O等均采用模块化 PLC，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 ④ 编程简单易学 ； PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门 知识 ，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 ⑤ 安装简单，维修方便 ； 工业环境下直接运行。 使用时只需将现场的各种设备与 PLC相应的 I/O端相连接，即可投入运行。 各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 其他元器件的选择 固态继电器的选择 固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件，因此固态继电器除具有与 电磁继电器 一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止 臭氧 污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小， 电磁兼容性 好，噪声低和工作频率高等特点。 固态继电器专用的固态继电器可以具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。 固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、调温、电炉加温控制、 电机 控制、数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。 通常 异步电动机起动电流为额定值的 5— 7倍，直流电机起动电流还要大。 不但如此，感性负载还具有较高的反电势。 这是一个不定值，随 L和 di/dt的不同而不同。 通常为电源电压的 1— 2倍，这样和电源电压叠加。 有高达三倍的电源电压。 这里采用都是直流微型电机，每个电机的功率只有几百瓦。 这里我们选用欧姆龙固态继电器： G3R202SLN，输入电压 24VDC，输出 548VDC，电流 10A ，价格 80元每个。 毕业设计报告纸 第 15 页 共 43 页 断路器的选择 断路 器是为了保证。