基于PLC、觸摸屏的三級傳送帶順序控制系統(tǒng).doc

分布式控制課程設(shè)計 設(shè) 計 題 目：課題十三段傳送帶的啟動和停止控制 學(xué) 校： 院 系： 設(shè) 計 人 員： 指 導(dǎo) 教 師： 基于PLC、觸摸屏的三級傳送帶順序控制系統(tǒng)1.課題背景隨著科技技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在設(shè)備都有全自動生產(chǎn)功能。工人只要按下開始按鈕就可以讓傳送帶自己運(yùn)轉(zhuǎn)，在下班時按下停止按鈕就可以停止了。為了能使傳送帶的起動和停止實(shí)現(xiàn)自動化，我們在設(shè)計中采用了順序起動的操作。電路有自己判斷故障的的能力，為我們的生產(chǎn)帶來了方便。PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動化工程的核心設(shè)備。 PLC成為具備計算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內(nèi)有關(guān)探討PLC發(fā)展的論文中，這個結(jié)論是眾口一詞的，盡管對PLC的未來發(fā)展有著許多不同的意見。 在全球經(jīng)濟(jì)不景氣的時候，PLC的市場銷售仍然堅挺；PC控制有了引人注目的進(jìn)展，但畢竟只能對高端的PLC產(chǎn)品形成競爭；小型、超小型PLC的發(fā)展勢頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計中，PLC的應(yīng)用逐年增多，取得良好效果。PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛。2.系統(tǒng)構(gòu)成三級傳送帶順序控制系統(tǒng)如圖1所示，由控制面板、觸摸屏、PLC、隔板、交流接觸器及熱繼電器、傳送帶驅(qū)動電機(jī)等構(gòu)成?？刂泼姘灏娐房倖印⑼Ｖ拱粹o；觸摸屏用來提供友好的人機(jī)界面，能夠完成控制面板功能。PLCS7-300(CPU314)是系統(tǒng)的控制核心；隔離板的作用是保護(hù)PLC，先由PLC驅(qū)動小型繼電器，再驅(qū)動交流接觸器；熱繼電器起過流保護(hù)作用。觸摸屏PLCS7-300 隔板接觸器 熱繼電器 電機(jī) 圖1三級傳送帶順序控制系統(tǒng)3.系統(tǒng)功能及任務(wù)分析圖2 傳送帶控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖控制要求： 按下啟動按鈕，電動機(jī)M1運(yùn)行，當(dāng)行程開關(guān)SQ1檢測到工件到來時，自動啟動電動機(jī)M2運(yùn)行。當(dāng)行程開關(guān)SQ2檢測到工件離開時，自動停止電動機(jī)M1運(yùn)行。當(dāng)行程開關(guān)SQ3檢測到工件到來時，自動啟動電動機(jī)M3運(yùn)行。當(dāng)行程開關(guān)SQ4檢測到工件離開時，自動停止電動機(jī)M2運(yùn)行。當(dāng)行程開關(guān)SQ5檢測到工件到來時，自動停止電動機(jī)M3運(yùn)行?？呻S時停車4.硬件配置及I/O地址分配本系統(tǒng)對PLC的I/O總要求為：6個開關(guān)量輸入點(diǎn)，3個開關(guān)量輸出點(diǎn)。綜合考慮各方面因素及進(jìn)一步發(fā)展的要求，設(shè)計選擇西門子S7300系列PLC為控制核心，CPU模塊可選用CPU314，具體配置如圖3所列。開關(guān)量輸入/輸出模塊的位置，決定了接入系統(tǒng)中模塊I/O端子的物理地址，以便于程序設(shè)計。本系統(tǒng)的I/O地址分配如表2、表4所示。圖3 系統(tǒng)硬件配置狀況5PLC編程應(yīng)用程序是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。對于一個較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，在具體設(shè)計應(yīng)用程序之前，一般先要選擇合理的程序結(jié)構(gòu)。合理的程序結(jié)構(gòu)，不但能使編程工作簡化，程序執(zhí)行效率高、可讀性強(qiáng)、可維護(hù)性好，而且還能起到事半功倍的效果。線性化程序結(jié)構(gòu)式小型、簡單控制系統(tǒng)最常使用的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是整個控制程序都放在組織塊OB1中。由前面對傳送帶系統(tǒng)控制要求進(jìn)行分析，可以列出系統(tǒng)的電氣元件表，輸入、輸出地址分配表，程序結(jié)構(gòu)示意圖，程序梯形圖如下：表1 傳送帶控制系統(tǒng)的電氣元件表控制電器符號電器元件說明SB0啟動按鈕SB1停止按鈕SQ1一級工件行程開關(guān)SQ2二級工件前行程開關(guān)SQ3二級工件后行程開關(guān)SQ4三級工件前行程開關(guān)M0.0電機(jī)M1啟動繼電器M0.1電機(jī)M1停止繼電器M0.2電機(jī)M2啟動繼電器M0.3電機(jī)M2停止繼電器M0.4電機(jī)M3啟動繼電器KM1電機(jī)M1啟動接觸器KM2電機(jī)M2啟動接觸器KM3電機(jī)M3啟動接觸器表2 輸入地址分配表PLC輸入地址對應(yīng)傳送帶控制電器電器元件代號M3.0啟動按鈕SB0M3.1停止按鈕SB1M3.2一級工件行程開關(guān)SQ1M3.3二級工件前行程開關(guān)SQ2M3.4二級工件后行程開關(guān)SQ3M3.5三級工件前行程開關(guān)SQ4表3 中間繼電器分配表元件作用M0.0電機(jī)M1啟動輔助繼電器M0.1電機(jī)M1停止輔助繼電器M0.2電機(jī)M2啟動輔助繼電器M0.3電機(jī)M2停止輔助及定期M0.4電機(jī)M3啟動輔助繼電器表4 輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)外部設(shè)備繼電器元件代號Q0.0電機(jī)M1啟動接觸器KM1Q0.1電機(jī)M2啟動接觸器KM2Q0.2電機(jī)M3啟動接觸器KM3 SB0(I0.0) 啟動按鈕 SB1(I0.1）停止按鈕 電機(jī)M1啟停狀態(tài)控制 M0.0 啟動電機(jī) M0.1 停止電機(jī) 電機(jī)M2啟停狀態(tài)控制 M 0.2 啟動電機(jī) M 0.2 停止電機(jī) 電機(jī)M3啟停狀態(tài)控制 M 0.3 啟動電機(jī) M 0.3 啟動電機(jī)結(jié)束 圖4 程序結(jié)構(gòu)示意圖 圖5 傳送帶控制系統(tǒng)的OB1梯形圖6.STEP 7仿真調(diào)試及運(yùn)行在使用“S7PLCSIM Simulating Modules”STEP7組件正式運(yùn)行之前，先定義各種運(yùn)行狀態(tài)，以便查找程序可能產(chǎn)生的錯誤。圖6 系統(tǒng)各種調(diào)試狀態(tài)圖7.SIMATIC WinCC仿真WinCC是SIMATIC PCS 7過程控制系統(tǒng)及其他西門子公司的控制系統(tǒng)中的人機(jī)界面組件。WinCC為垂直市場的解決方案提供了豐富的選件和附加件。眾多的選件將使工廠認(rèn)證更為容易，而這種認(rèn)證更是對工業(yè)領(lǐng)域的各種要求做出了非常有說服力的全面相應(yīng)。 為了集成到任何公司內(nèi)的任何自動化解決方案中，WinCC提供了所有最重要的通信通道，用于連接到SIMATIC S5/S7/505控制器的通信，以及如ProfibusDP/FMS、DDE等非專用通道；亦能以選件的形式獲得其他通信通道。由于所有的控制器制造商都為其硬件提供了相應(yīng)的OPC服務(wù)器，因而事實(shí)上可以不受限制地將各種硬件連接到WinCC。 （1）創(chuàng)建新的驅(qū)動程序 如圖所示，在WinCC中創(chuàng)建新的驅(qū)動連接，并在TCP/IP中改變與STEP7中相同的以太網(wǎng)地址，使WinCC與STEP7運(yùn)用以太網(wǎng)建立連接，新的驅(qū)動程序如圖7所示。圖7 新的驅(qū)動程序（2）建立變量表在新建立的“NewConnection”中建立如圖8所示的變量名稱，及相應(yīng)的變量類型和參數(shù)。并且該些變量必須與繪圖編輯器產(chǎn)生連接，也要與STEP7中編寫的變量一一對應(yīng)。圖8 新的wincc變量（3）創(chuàng)建運(yùn)行畫面使用WinCC軟件創(chuàng)建運(yùn)行畫面，如圖9所示，圖中紅色代表電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，反之停止。創(chuàng)建的運(yùn)行畫面既是現(xiàn)實(shí)的仿真畫面，與現(xiàn)實(shí)情況相類似。并在畫面中的按鈕分別與（2）中建立的變量建立連接，以產(chǎn)生運(yùn)行效果。最后將該畫面“保存”后設(shè)為“啟動畫面”。圖9 創(chuàng)建仿真運(yùn)行畫面（4）操作說明“啟動按鈕”， “停止按鈕”在監(jiān)控界面中；傳感器1：傳感器1檢測到工件時經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；傳感器2：傳感器2檢測到工件時經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；傳感器3：傳感器3檢測到工件時經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；傳感器4：傳感器4檢測到工件時經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。按下啟動按鈕，M1啟動，工件水平右移，依次觸發(fā)傳感器產(chǎn)生信號，電動機(jī)M2、M3依次啟動，在任意時刻按下停止按鈕，電動機(jī)都將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。8.設(shè)計總結(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計，不但加深了課堂中所學(xué)的PLC及其相關(guān)學(xué)科知識，而且掌握了更多在做實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)，為以后在工作中的工程項目設(shè)計做了一個小小的鋪墊，現(xiàn)總結(jié)如下：首先，通過畢設(shè)前期在圖書館以及網(wǎng)上搜集畢設(shè)所需資料的過程中，了解了更多PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識，拓展了視野，看到了PLC作為現(xiàn)代自動化工業(yè)三大技術(shù)支柱之一的發(fā)展前景，并且明白了要做好一個設(shè)計需要儲備豐富的專業(yè)知識。其次，在對傳送帶控制系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計及PLC編程時，熟悉并掌握了一個典型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程及詳細(xì)步驟。在編程的過程中，通過不斷的修改程序以達(dá)到設(shè)計要求，更深的體會到了設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性。再次，對于Wincc組態(tài)軟件，在此設(shè)計之前并未系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過，此次設(shè)計中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計使我對這個軟件的掌握使用程度加深了，可以更加熟練的加以運(yùn)用，設(shè)計人機(jī)控制界面。最后，由于本設(shè)計之前的課程設(shè)計未進(jìn)行過比較系統(tǒng)完整的編程以及監(jiān)控畫面的設(shè)計，再設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試中遇到了諸多困難，比如編出的程序多次無法實(shí)現(xiàn)控制要求，軟件無法安裝，Wincc與S7-200無法通訊，Wincc里工件移動動畫無法制作等等，在解決問題的過程中，加強(qiáng)了處理問題時的耐心，小小了解了做設(shè)計的艱辛，積累了少量的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，總而言之，獲益匪淺。 參考文獻(xiàn)1 王兆義，楊新志 . 小型可編程控制器