plc超声波清洗机控制系统设计.doc

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“机电传动控制”课程设计任务书

第五组

1．设计题目：

超声波清洗机控制系统设计

2．设计内容：

1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。

2）按停止按钮，完成当前循环后再停。

3）要求可以实现手动、单周期、连续控制。

4）循环5次，停止循环，声光间断报警5秒。

3.设计要求：

1）画出端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）设计说明书

4.进度安排：

1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案2天

2）PLC顺序功能图与梯形图设计5天

3）说明书撰写2天

4）答辩1天

指导教师：

主管院长：

年月日

前言

可编程序控制器（ProgrammableLogicController）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。

英文缩写为PC或PLC。

它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。

因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）之一。

初期的PLC只是用于逻辑控制的场合，代替继电器控制系统。

随着微电子技术的发展，PLC以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域。

目前，可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控制器的所有优点，又吸收和发展了其他控制装置的优点，包括计算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。

在许多场合，可编程序控制器可以构成各种综合控制系统，例如构成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工作站等等。

这次课程设计主要对超声波清洗机的原理和PLC应用作了简要的说明和概述。

目录

前言

设计任务书…………………………………………1

目录………………………………………………3

摘要………………………………………………4

超声波清洗机原理…………………………………5

题目………………………………………………6

地址分配表…………………………………………7

I/O端口分配图和PLC型号的选择………………8

程序流程图…………………………………………10

梯形图……………………………………………11

语句表………………………………………………18

总结………………………………………………22

参考文献……………………………………………23

摘要

在日益机械化的工业环境中，自动化清洗机的积极作用正日益为人们所认识，本设计的目的就是研制自动化程度高、工作可靠、稳定的超声波清洗机控制系统，使其完成超声波清洗的全自动的机械设计。

本文详细阐述了应用西门子公司的具有高性能价格比的微型可编程控制器S7-200系列PLC控制系统。

该系统充分利用了学习中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面的设计知识和方法。

这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业的应用，以及根据设计和不同的需求改变数据和状况，还可以使其应用的范围更加广泛。

超声波清洗机原理

超声波清洗机清洗原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。

这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合。

并在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子及脱离,从而达到清洗件净化的目的。

在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面清洗净化的目的。

第二超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。

另外，在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。

只有液体中的空气气泡被完全拖走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。

题目

超声波清洗机控制系统设计：

该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水阀、进液阀、排水阀、排液阀、水泵电动机和液泵电动机。

容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位。

清洗液冲洗时，液泵工作，进液泵、排液泵同时打开；

清水冲洗时，水泵工作，进水阀、排水阀同时打开。

要求：

1）画出端子分配图和顺序功能图；

2）设计并调试PLC控制梯形图。

地址分配表：

输入

输出

功能

地址

功能

地址

手动

I0.0

进水阀

Q0.0

单周期

I0.1

进液阀

Q0.1

连续

I0.2

排水、液阀

Q0.2

启动

I0.3

水泵

Q0.3

停止

I0.4

液泵

Q0.4

上限位

I0.5

超声清洗

Q0.5

下限位

I0.6

超声漂洗

Q0.6

手动进水阀

I0.7

声

Q0.7

手动进液阀

I1.0

光

Q1.0

手动排水、液阀

I1.1

超声清洗

I1.2

超声漂洗

I1.3

I/O端口分配图:

PLC的选型原则：

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。

工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。

PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。

熟悉可编程控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

一般在选择PLC时考虑以下几方面：

一、输入输出（I/O）点数的估算

二、存储器容量的估算

三、控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能和处理速度等特性的选择。

PLC型号的选择：

本题目的设计为满足设计要求共分配有21个I/O点，输入12个，输出9个。

根据ＰＬＣ功能及其参数我选择了西门子的CPU为CPU224。

CPU224基本参数如下：

100—230VAC电源；

24VDC输入；

继电器输出；

本机集成14输入/10输出；

共24个数字量I/O点；

可连接7个扩展模块；

最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；

13Ｋ字节程序和数据存储空间；

６个独立的30KHZ高数计数器；

2个独立的20KHZ高数脉冲输出；

具有PID控制器；

１个RS485通讯/编程口；

具有PPI通讯协议。

程序流程图:

梯形图:

语句表：

LDI0.3

AI0.0

OM2.7

ANI0.4

=M2.7

LDM2.7

LPS

AI0.7

ANI0.5

=M2.5

LRD

AI1.0

ANI0.5

=M2.6

LRD

AI1.1

ANI0.6

=M2.2

LRD

AI1.2

=M2.3

LPP

AI1.3

=M2.4

LDI0.3

AI0.2

OM2.0

ANI0.4

=M2.0

LDI0.1

OI0.2

EU

=M2.1

LDI0.1

OI0.2

LDSM0.1

OM2.1

ALD

LDM1.4

ANM2.0

LDM1.5

AT43

OLD

OM0.0

OLD

ANM0.1

=M0.0

LDM1.4

AM2.0

ANC0

LDM0.0

AI0.3

OLD

OM0.1

ANM0.2

=M0.1

TONT37,40

LDM0.1

AT37

OM0.2

ANM0.3

=M0.2

LDM0.2

AI0.5

OM0.3

ANM0.4

=M0.3

TONT38,30

LDM0.3

AT38

OM0.4

ANM0.5

=M0.4

TONT39,50

LDM0.4

AT39

OM0.5

ANM0.6

=M0.5

LDM0.5

AI0.6

OM0.6

ANM0.7

=M0.6

TONT40,20

LDM0.6

AT40

OM0.7

ANM1.0

=M0.7

LDM0.7

AI0.5

OM1.0

ANM1.1

=M1.0

TONT41,60

LDM1.0

AT41

OM1.1

ANM1.2

=M1.1

LDM1.1

AI0.6

OM1.2

ANM1.3

=M1.2

TONT42,20

LDM1.2

AT42

OM1.3

ANM1.4

=M1.3

LDM1.3

AI0.6

OM1.4

ANM0.0

ANM0.1

ANM1.5

=M1.4

LDM1.4

LDM0.0

CTUC0,5

LDM1.4

AM2.0

AC0

OM1.5

ANM0.0

LPS

=M1.5

ASM0.5

=Q0.7

=Q1.0

LPP

TONT43,50

LDM0.6

OM0.7

OM1.2

OM2.5

=Q0.0

LDM0.1

OM0.2

OM2.6

=Q0.1

LDM0.1

OM0.5

OM0.6

OM1.1

OM1.2

OM1.3

OM2.2

=Q0.2

LDM0.6

OM0.7

OM1.2

OM2.5

=Q0.3

LDM0.1

OM0.2

OM2.6

=Q0.4

LDM0.4

OM1.0

OM2.3

=Q0.5

LDM0.3

OM2.4

=Q0.6

总结

短短两周的课程设计就要结束了，经过整个设计过程，这次设计使我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识和不足，比如最基本的PLC的选型。

通过到图书馆及上网搜索资料，我进一步的了解了该领域的好多知识。

通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。

PLC应用技术是一门实践性很强的专业课，可PLC编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。

所以我更加珍惜这次设计。

软件的部分，依次实现了PLC流程图、梯形图的控制方式。

在做课设的同时可以对基本的Offic软件的操作有了一定的熟悉，而且使我知道超声波清洗机的原理和应用。

通过这次课设使我更加看到了自己的不足，我认识到不管做什么事都需要大胆假设，小心求证，绝不能想当然的猜测。

而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在以后的学习工作中我都会记住这次课设经验，使我受益匪浅。

参考文献

廖常初，PLC编程及应用，北京，机械工业出版社，2002

SIEMENS公司，SIMATICS7-200可编程学控制器系统手册，2002

袁任光，可编程序控制器选用手册，北京，机械工业出版社，2002.8

陈白宁，段智敏，刘文波，机电传动控制基础，沈阳，东北大学出版社，2008.9

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