工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)的PLC控制

1、課程設(shè)計報告書題 目： 工業(yè)混合攪拌控制與上位計算機監(jiān)控設(shè)計系 名：信息工程系專業(yè)班級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：喬志剛2016 年_月 14 日課程設(shè)計任務(wù)書初始條件學(xué)生姓名：黃澤兵專業(yè)班級：自動化1131指導(dǎo)教師：喬志剛工作單位：信息工程系題 目：工業(yè)混合攪拌控制與上位計算機監(jiān)控設(shè)計1. 給定工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)的工藝過程和工作模式；2. 給出用于系統(tǒng)調(diào)試用的 S7-300PLC、計算機及混合攪拌器模型;3. 給出PLC系統(tǒng)的編程軟件。4. 給出上位機監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王V6.53。要求完成的主要任務(wù)任務(wù)一：工業(yè)混合攪拌的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計t自動停止AB料t定時攪拌3S將剩余混合1. 控制要求

2、： 按下啟動按鈕，自動進 A料tA料料位達到（由中液位傳感器S2（常開觸點）檢測料，同時自動進 B料t總料位達到（由高液位傳感器 S3（常開觸點）檢測停止進 5St排料t排料到攪拌容器最低液位時（由低液位傳感器S1（常閉觸點）檢測），延時液料排空t停止排料T自動進 A料，完成一個周期的工作，混合過程如此自動循環(huán)下去。 按下停止按鈕，混合工序自動停止。2. 程序設(shè)計要求： 用線性化編程的方法來實現(xiàn)上述控制要求。 用結(jié)構(gòu)化編程方法，用最簡約、高效的程序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上述控制要求。 上述兩種程序設(shè)計方法都要求使用符號地址。任務(wù)二：工業(yè)混合攪拌的上位計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計在計算機監(jiān)控界面上設(shè)計如下的動態(tài)界面，要

3、求達到：設(shè)計起動和停止按鈕或熱鍵，并能實際操作使用； 設(shè)計液體儲罐的液位動態(tài)變化的監(jiān)控界面； 設(shè)計管道液體流動的動態(tài)界面；設(shè)計攪拌器攪拌動畫界面；對液體儲罐的液位能以實時數(shù)據(jù)的形式顯示在計算機屏幕上。目錄引言 3一、課程設(shè)計項目名稱 4二、課程設(shè)計技術(shù)術(shù)要求42.1項目設(shè)計要求 4三、項目設(shè)計方案論證（電路設(shè)計、PLC硬件組態(tài)、PLC編程元件的地 址分配、編寫控制程序、上位計算機機監(jiān)控設(shè)計等）43.1 硬件設(shè)計 53.1.1 電路設(shè)計53.1.2 PLC 硬件組態(tài) 53.2軟件設(shè)計（編寫控制程序）63.2.1 PLC 編程元件的地址分配 63.2.2 線性化程序 83.2.3 結(jié)構(gòu)化編程 10

4、3 .3上位計算機監(jiān)控設(shè)計一一組態(tài)王 143.3.1 新建工程文件 143.3.2 對工業(yè)攪拌系統(tǒng)進行畫面設(shè)計153.3.3 定義數(shù)據(jù)詞典 163.3.4 創(chuàng)建動畫連接 163.3.5 組態(tài)王與外部硬件通訊連接 173.3.6 組態(tài)王上位監(jiān)控 1818四、項目設(shè)計結(jié)果分析及體會4.1程序調(diào)試說明184.2總結(jié)體會19五、參考文摘 1910引言可編程控制器是電氣控制技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。 可編程控制器 為“自動化和電氣工程及其自動化” 專業(yè)的一門重要專業(yè)課。 通過本課程的學(xué)習(xí)， 使學(xué)生掌握工廠電氣控制設(shè)備技術(shù)和可編程控制器的使用、 分析和設(shè)計自動生產(chǎn)過程中的控制電路，掌握其使用方法。 課程設(shè)計以培養(yǎng)

5、工程應(yīng)用能力為主，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要進行諸方面能力的培養(yǎng)和提高， 為畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。這些能力包括：獨立工作能力； 綜合運用所學(xué)過的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，提高解決工程應(yīng)用問題的能力； 運用各種現(xiàn)代化手段，獲取相關(guān)資料的能力；調(diào)試程序的能力；工程繪圖的能力； 編寫技術(shù)資料的能力； 創(chuàng)新能力。PLC 課程設(shè)計的主要目的，是通過對某個簡單的自動化生產(chǎn)設(shè)備、某條簡單的自動化生產(chǎn)線、某些 簡單的工藝過程的調(diào)查研究，使學(xué)生明確生產(chǎn)工藝對電氣控制提出的各項要求。根據(jù)這些要求，進行PLC控制系統(tǒng)的原理設(shè)計、硬件配置及軟件編程設(shè)計。通過不斷地調(diào)試和完善程序來滿足生產(chǎn)工藝的要 求。本課程設(shè)計提供了

6、設(shè)計的備選課題。通過課程設(shè)計，使學(xué)生進一步熟悉 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，掌握系統(tǒng)設(shè)計的思路及方法。此次設(shè)計的工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)用兩種方法實現(xiàn)，一種線性化方法，另一種是結(jié)構(gòu)化的方法，設(shè)計的主要過程及內(nèi)容如下：按下啟動按鈕，自動進A料tA料料位達到t自動停止 A料，同時自動進 B料t總料位達到t停止進 B料t定時攪拌5St排料t排料到攪拌容器最低液位時，延時3S將剩余混合液料排空T停止排料T自動進 A料，完成一個周期的工作，混合過程如此自動循環(huán)下去。若按下停止按鈕， 混合工序自動停止。 并且對以上設(shè)計還有擴展， 即希望能達到可以隨時停止工序， 再按下啟動按鈕會接 著停止前

7、未完成的任務(wù)繼續(xù)進行下去。-、課程設(shè)計項目名稱工業(yè)混合攪拌控制與上位計算機監(jiān)控設(shè)計二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求2.1項目設(shè)計要求控制要求： 按下啟動按鈕，自動進 A料t A料料位達到（由中液位傳感器 S2（常開觸點）檢測）t自動停止A料,同時自動進B料t總料位達到（由高液位傳感器 S3（常開觸點）檢測）t停止進B料t定時攪拌5St排 料t排料到攪拌容器最低液位時（由低液位傳感器S1（常閉觸點）檢測），延時 3S將剩余混合液料排空T停止排料T自動進 A料，完成一個周期的工作，混合過程如此自動循環(huán)下去。 按下停止按鈕，混合工序自動停止。程序設(shè)計要求： 用線性化編程的方法來實現(xiàn)上述控制要求。 用結(jié)構(gòu)化

8、編程方法，用最簡約、高效的程序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上述控制要求。 上述兩種程序設(shè)計方法都要求使用符號地址。三、項目設(shè)計方案論證（電路設(shè)計、PLC硬件組態(tài)、PLC編程 兀件的地址分配、編寫控制程序、程序調(diào)試說明等）項目設(shè)計為工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)，要將兩種流質(zhì)物料（簡稱A、B）按一定比例混合，攪拌均勻后送出，混合的比例及攪拌時間完全由操作者控制（即：手動控制），系統(tǒng)的示意圖如下圖所示。申液位S2低0停止圖1.1工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)示意圖由系統(tǒng)的示意圖可看出系統(tǒng)的控制由四部分組成：成分A的進料控制、成分B的進料控制、混合料的攪拌控制及對攪拌后混合料的排料控制。項目設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計主要包括PLC外

9、部接線、PLC硬件組態(tài)，硬件組態(tài)是將實驗臺上的 PLC各模塊安裝順序?qū)⑵湓?STEP7軟件中在機架上安裝達到在軟件中實現(xiàn)PLC的硬件組態(tài)。3.1硬件設(shè)計3.1.1電路設(shè)計此處的電路設(shè)計主要是關(guān)于 PLC的輸入/輸出接線圖。根據(jù)設(shè)計要求接線圖如下:t肌| Li1冷1 u112 IF10.04L Jio 1QL 210.2PLCQL 31D.3ID. 1QL tKX 3.1.2 PLC硬件組態(tài)兩種編程方法的硬件組態(tài)是相同的，因而如下圖所示為PLC的硬件組態(tài)圖:FS 307 5A&ES7 307-1EADO-OAAO1 CPU 315-2DFGIST 315-2AG1Q-0AB0V2 . 0212腫

10、204734Ddl6xDC24VBES7 321-LBW-0M00. , . 15D016sBC2WC.5A6ES7 322-1BHD1-CMD4 5&78預(yù)設(shè)地址分配表:I/O 量編號地址說明功能數(shù)字輸入量1I0.0按鈕啟動2I0.1按鈕停止310.2低液位傳感器液位檢測4I0.3中液位傳感器液位檢測5I0.4高液位傳感器液位檢測數(shù)字輸出量6Q4.1電磁閥進A料7Q4.2電磁閥進B料8Q4.3攪拌機混合料攪拌9Q4.4電磁閥卸料3.2軟件設(shè)計（編寫控制程序）軟件設(shè)計是用運用兩種方法設(shè)計的，一種是線性化程序設(shè)計，另一種是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。線性化程序設(shè)計主要是根據(jù)程序設(shè)計要求一步步完成，一次循環(huán)結(jié)

11、束接著自動開始下一次循環(huán)，當按下停止按鈕工序停止，再一次按下啟動按鈕的時候工序接著停止前未完成的部分繼續(xù)進行。而結(jié)構(gòu)化編程主要是將程序分塊，并且在主程序0B1中調(diào)用這些模塊完成程序設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)化程序主要包括以下部分：主程序0B1 FC1為配料A和配料B的控制程序、FC2為攪拌控制程序、FC3為出料控制程序。3.2.1 PLC編程元件的地址分配在進行編程之前需要對輸入 /輸出點進行地址分配，然后對其他編程元件也進行地址分配，如位存儲器M,定時器T,計數(shù)器C等。編程中要使用符號地址，所以在 0B1中要編輯符號表（包括輸入繼 電器、輸出繼電器、定時器及位存儲器（或叫輔助繼電器），在FC1中要編輯變

12、量聲明表。在結(jié)構(gòu)化編程中還需下面表3.13是對線性化程序和結(jié)構(gòu)化程序進行的地址分配及符號表的編輯, 要在FC1、FC2 FC3中編輯變量聲明表如下圖所示：表 3.13狀態(tài)地址數(shù)據(jù)類型1I0.2BOOL2I0,3BOOL3高液礦I0.4BOOL4攪拌Q4.3BOOL5起始標志位M0,0BOOL6結(jié)東標志位M0. 1BOOL7啟動I0.0BOOL8停止I0.1BOOL9進淵Q4,1BOOL10講E料Q4.2BOOL11Q山4BOOL表3.13-3 FC1 變量聲明表內(nèi)容 環(huán)境接口 iTir-41名稱藝IE糞型注提Eq IIET1Bool旦INIBoolB IN2ta m3Baal0工陽to nrO

13、UT口t EM-OUTIH7 / Eoa11- TEMP+RETURNV I322線性化程序線性化編程實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的程序以及其注釋如下所示：0B1程序段*? 1:啟動標志位通過“啟動示，詹停止彤按鈕來控制M10. 0啟動程序段72 :標題*注釋;MIO, 1起始標志位*尺一I實現(xiàn)通過啟動”停止”按鈕來控制項目的運行。程序段艷:進弗注釋;疔起始標志位mi.o進搭rI I（S）|程序段劉：標題；*停止ML 51/1W通過位寄存器 M,存儲啟動開關(guān)上跳沿脈沖狀態(tài)，來置位A料閥門，下跳沿脈沖，關(guān)閉 A料閥門。程序段N :關(guān)閉進俐，進E料起始標志位*，進搭r亠中液位m.i進銅總I I1 I1 IF（R）

14、|，進冊_|當A料進去罐內(nèi)中液位時，停止 A料進入，并開始進 B料。程序段5 :達到高液位，停止進呂料，進行攪拌起始標志位TffiB料* 孑高複位ML 2TttB料*I I1 I1 I（P）_ R _I”攪樣”當達到高液位傳感器檢測到高液位，停止進B料同時攪拌。程序段?6 :攪版延時起始標志苗WT1I1 I弭 IS5W5S程序段？T : 5箱束，開始卸料起皓標志 位亠116程序段?8:開殆卸料，起皓標志位*1低碩位T 1囁束標志Ml, 4礦花4起始標志T2I卜理序段？辺：的到，和料結(jié)朿進行下一咬循壞”卸科* (尺)_| 結(jié)束標志位hU)_I進時7)|對進A料置1,卸料復(fù)位，以便開始下一個循環(huán)。

15、3.2.3結(jié)構(gòu)化編程結(jié)構(gòu)化編程實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的程序以及其注釋如下所示：結(jié)構(gòu)化總程序0B1,在0B1里面調(diào)用FC1, FC2, FC3程序段2丄：起始標志位程序段兀:標題上EN起始標志位-IN1IN2中液位-IN3才高隈位/ -IN4結(jié)束標志血-IN5底陋位-INS中阪位”-IN7離液位*-IW80UT1*1FC1ENO起始標志結(jié)束標志位”孑低液位廿*中液位*寸高掖位*位*謎課rI IVI1 IVI1/1()_I程序段*?過:標題起始標志結(jié)束標志-位”位嚴低液位卒-*中液位於-.高液位占-T1-S5T#5S-T2-S5T#5S-程序謹漏：攪拌誦* * h f寸起始標志比結(jié)束標志位*位*攪拌*I I

16、1 ICRI解料*0I程序段殆:標題:注釋:FC3ENEWINIOUT1IN2OUT2IW3OUT3IN4IN5INGIN7:一愆冊孝E料*宀高頑位-TSS5TS3ST3FC1程序瀚翻：標題.結(jié)束標志 一位聲，低液位& J汪釋;#IN2#IN3VI-#IN4H/1-SIN5H/1-JOUTlJ)IFC2程序#IN6H/l-4H7VI-#INS%FC3程序18注釋:#1141#1112#1113#1114#IH514他|#114629程序段？2 :標題:3.3上位計算機監(jiān)控設(shè)計組態(tài)王3.3.1新建工程3.3.2對工業(yè)攪拌系統(tǒng)進行畫面設(shè)計疋義數(shù)據(jù)詞典諛說矗ffifflffl打曲 J-rFfl |

17、1T 也玄ZT金二衛(wèi)JLLSWW-tiWrt-智HfflWKiJS伍也Uh4!由存妄血I裔汨州內(nèi)存打出T円再阿Bi0H騎曲餾IKJO由再冑贏11曲亞云怫書記象古再*防IE內(nèi)存固新3A7TSPUffiTTS*15Pi 存 HR1$SR*E古射anTSfllBFlCT33DrU：xn a裔序止叫yZ7rrajcrLEED Li?3STM&PLCM L剛；.!OSBETOWLCM 2帝：i/vrtK:ESETMWWM 4伽飾fhjcM 1由存空atST疥囪嵐仙*ArraicrLi:ED 2毋STMbFLCEU JJXOXB30ETKBFU1E 1inm31FTMW1XIM卷imtiPl止T.O&B3

18、EFTWQF1X10ftwaai333.3.4 創(chuàng)建動畫連接在創(chuàng)建動畫連接的時候，需要寫些簡單的函數(shù)。熱鍵定義工程E也 査看也 工真I】帑肋【也田生IlT大u 小國Bii!UTEfl-_ Sff3目面 -奇令語言_應(yīng)同程庠命3語舌 U煎1&毀袁陸禽語百 爭件酣扌語言 12也建命于函言 耳足義甌數(shù)命常語百 鬥配方 0豐躱性事-申勲捋庫 囪鉆皈丑 G歌毎詞* 杳報警爼盼hu溢屈選越款Bfi肆響恪它執(zhí)健Mu T C高級查找MPI (CP5611)3.3.5組態(tài)王與外部PLC硬件通訊連接組態(tài)王的寄存器地址與 PLC硬件地址需對應(yīng) A-Q寄存器，E-I寄存器，M-M寄存器。 設(shè)奮配置向一 廠家，設(shè)備茗稱

19、、通訊方式I設(shè)向?qū)⑤o助您完成設(shè)備的安裝S- S7-2OOJJS- 7-200系列 6F) 岡ST-200系列他時S7-300 QHFI)IMP! 0JSB)MFI (COM)； S7-300 CS7)S S7-300 ffCP)E ST-300/400 WI) j E- ST-300/400atP) ffl 57300369101F) 您所選的設(shè)備生產(chǎn)廠冢：西門子設(shè)番名稱：S7-300(HPI匾信描述：MFICCF5611上一步 I下一涉00 取消設(shè)昔配倉向設(shè)苗地就設(shè)宣指南上一歩|卞一步曲刃_ 取消 |3.3.6組態(tài)王上位監(jiān)控，動態(tài)反應(yīng)硬件變化在硬件線路連接好后，講組態(tài)王切換到view模式，

20、實現(xiàn)動態(tài)變化。四、項目設(shè)計結(jié)果分析及體會4.1程序調(diào)試說明1、程序應(yīng)實現(xiàn)的功能：啟動后，進 A料A處指示燈亮，直至 A料進至中液位處，中液位傳感器處指示燈亮，A指示燈滅，進B料B處指示燈亮，直至 B料進至高液位處，高液位傳感器處指示燈亮，停止進B料。定時攪拌5S再排料排料到攪拌容器最低液位時，延時3S將剩余混合液料排空，再停止排料然后自動進A料，完成一個周期的工作，混合過程如此自動循環(huán)下去。2、出現(xiàn)的問題與解決方法：問題一：進入 A料，當?shù)拖尬恢甘緹粝绾?，便停止了進料解決辦法：檢查了程序邏輯，沒有任何問題，也更換過了工業(yè)攪拌實驗?zāi)K，也解決不了問題。檢查了PLC外部連線，發(fā)現(xiàn)，PLC模塊和工

21、業(yè)攪拌實驗?zāi)K沒有共地，在共地之后解決了此問題。A料可以正常進入。問題二：在攪拌5秒進入排料過程時，剛排至高限位指示燈熄滅，便會跳轉(zhuǎn)至進B料程序段。解決辦法：在攪拌 5秒定時處并聯(lián)一 5秒后對M0.0置位程序后，攪拌 5秒后可正常跳轉(zhuǎn)至排液過程。 問題三：在排液過程中按下停止按鈕，程序不會暫停運作。解決辦法：程序段5排液程序中，設(shè)計為排液閥置1從而達到排液目的，所以會出現(xiàn)該狀況，將其改為 正常開關(guān)狀態(tài)即可解決該問題。問題四：在進行上位機監(jiān)控設(shè)計一一組態(tài)王，出現(xiàn)很多問題，攪拌葉片不能動。解決辦法：與同學(xué)們在實驗室探討，在網(wǎng)上查資料詢問網(wǎng)友，詢問老師，最后編寫葉片旋轉(zhuǎn)函數(shù)，實現(xiàn) 了旋轉(zhuǎn)。4.2總結(jié)

22、體會結(jié)束語從剛確定設(shè)計課題以來，我首先是查找一些相關(guān)的書籍及資料，然后分析設(shè)計，并根據(jù)實際情況擬定設(shè)計方案，從而達到優(yōu)化方案。最難的是調(diào)試了，在老師和同學(xué)的幫助下，完成的設(shè)計達到了預(yù)定的 要求。同時，通過這次設(shè)計，我們在各個方面都有了很大的提高，特別是在理論和實踐結(jié)合方面使我們受益匪淺，使大學(xué)里學(xué)習(xí)的理論知識在根本上得到一次最完整的實踐和提高。在設(shè)計的過程中培養(yǎng)了我們的分析能力，動手能力，使得我們學(xué)會了有不懂的地方積極主動的去動手查找資料解決難題，我們學(xué)會了認真，專心更有恒心去做一件事情， 因而在我們以后的生活和工作中才能經(jīng)得起時間和實踐的考驗。 同時也非常感謝老師和同學(xué)在我們設(shè)計過程中的幫助

23、，因為你們我們才得以解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問 題，使我受益良多，也為我即將面臨的工作奠定了很好的基礎(chǔ)。五、參考文摘1 柳春生 編著、電器控制與PLC（西門子S7-300機型）、一一北京：機械工業(yè)出版社、2010.22 李曉寧編著、例說西門子PLC S7-200、一一北京：人民郵電出版社、2008.63 孫承志、徐智、張家海、吉順平 編著 西門子S7-200/300/400PLC基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)、一一北京: 機械工業(yè)出版社、2009.14 魏志清 編著可編程控制器應(yīng)用技術(shù)、一一北京：電子工業(yè)出版社、2001.7 萬太富、蔡春偉、孫明健、S7-200PLC原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、一一北京機械出版社、200

24、7.6邊春元宋崇輝任雙艷S7-300400PLC梯形圖與語句表編程北京機械工業(yè)出版社 2009.47李紅萍 王銀鎖工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用：組態(tài)王 西安西安電子科技大學(xué)出版社第1版2011.8課程設(shè)計評分表評分項目評分成績1.選題合理、目的明確（10分）2 .設(shè)計方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性（30分）3 .項目工藝水平及測試性能達到技術(shù)要求（25分）4 .參考文摘不少于5篇（10分）5 .答辯（25分）總 分（100分）答辯記錄:指導(dǎo)教師綜合評語:指導(dǎo)教師（簽名）日期：年 月 日辦公室衛(wèi)生管理制度一、主要內(nèi)容與適用范圍1 本制度規(guī)定了辦公室衛(wèi)生管理的工作內(nèi)容和要求及檢查與考核。2 .此管理制度適用于本公司所有辦公室衛(wèi)生的管理二、定義1 .公共區(qū)域：包括辦公室走道、會議室、衛(wèi)生間，每天由行政文員進行清掃；2 .個人區(qū)域：包括個人辦公桌及辦公區(qū)域由各部門工作人員每天自行清掃。1.公共區(qū)域環(huán)境