基于PLC的梗預處理的電控系統(tǒng)設計方案

基于PLC的梗預處理的電控系統(tǒng)設計摘要本文主要介紹卷煙廠制絲車間梗預處理的電控系統(tǒng)設計，近幾年來，隨著電子與計算機技術的飛速發(fā)展，電子電路分析和設計方法有了很大的改進，電子設計自動化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，而現(xiàn)今PLC技術飛快發(fā)展，應用越來越廣,在工業(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時電控系統(tǒng)更是趨向智能化方向發(fā)展。本系統(tǒng)采用PLC作為控制核心,STEP7—200軟件進行下位機的軟件程序設計，基于WINNCC對系統(tǒng)進行模擬仿真,完成S7—200與WINNCC間的通訊。WinCC集生產(chǎn)自動化和過程自動化于一體，實現(xiàn)了相互之間的整合，這在大量應用和各種工業(yè)領域的應用實例中業(yè)已證明，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應和分配、貿(mào)易和服務行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機械和設備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運輸行業(yè)、水處理和污水凈化。整個系統(tǒng)控制精度高，可靠性好.

關鍵詞：關鍵詞:STEP7—200；控制核心;通訊西門子目錄HYPERLINK\l”_Toc231736529"1引言 2HYPERLINK3。1全自動洗衣機的原理和構造 5HYPERLINK3。2洗滌脫水系統(tǒng) 7HYPERLINK3.3排水和進水系統(tǒng) 7HYPERLINK4.1控制系統(tǒng)結構 9HYPERLINK\l”_Toc231736541"4.2控制系統(tǒng)原理 9HYPERLINK\l”_Toc231736542"4.3檢測電路系統(tǒng) 10HYPERLINK\l”_Toc231736543"5主要器件的選擇 11HYPERLINK\l”_Toc231736544”5。1電動機的選擇 11HYPERLINK\l”_Toc231736545"5。2傳感器的選擇 11HYPERLINK\l”_Toc231736546"5。3可編程控制器外部設計 12HYPERLINK\l”_Toc231736547"6軟件設計 14HYPERLINK\l”_Toc231736548"6.1系統(tǒng)的順序功能圖設計 14HYPERLINK6。2全自動洗衣機的控制要求 14HYPERLINK\l”_Toc231736550”6。3控制系統(tǒng)順序功能圖 15HYPERLINK\l”_Toc231736551”6。4控制系統(tǒng)的梯形圖設計 16HYPERLINK\l”_Toc231736552”6.5程序語句表 18設計體會……………18HYPERLINK\l”_Toc231736553"7結束語 18HYPERLINK→“讀取PLC”。2在指令樹→“項目”名稱→“類型”→“讀取PLC”1。73STEP7-Mirco/WIN主要編程功能與程序的上載下載(一）下載如果已經(jīng)成功地在運行STEP7—Micro/WIN32的個人計算機和PLC之間建立了通訊，就可以將編譯好的程序下載至該PLC.如果PLC中已經(jīng)有內(nèi)容將被覆蓋。下載步驟如下：（1)下載之前，PLC必須位于“停止”的工作方式。檢查PLC上的工作方式指示燈,如果PLC沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止"按鈕,將PLC至于停止方式。(2）單擊工具條中的“下載”按鈕，或用菜單命令“文件"→“下載”。出現(xiàn)“下載”對話框.（3)根據(jù)默認值，在初次發(fā)出下載命令時，“程序代碼塊”、“數(shù)據(jù)塊"和“CPU配置”（系統(tǒng)塊）復選框都被選中。如果不需要下載某個塊,可以清除該復選框。（4)單擊“確定”，開始下載程序。如果下載成功,將出現(xiàn)一個確認框會顯示以下信息:下載成功。(5）如果STEP7-Micro/WIN32中的CPU類型與實際的PLC不匹配，會顯示以下警告信息：“為項目所選的PLC類型與遠程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？"（6）此時應糾正PLC類型選項,選擇“否"，終止下載程序。（7）用菜單命令“PLC”→“類型"，調(diào)出“PLC類型"對話框。單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP7—Micro/WIN32自動讀取正確的數(shù)值。單擊“確定"，確認PLC類型。（8）單擊工具條中的“下載”按鈕，重新開始下載程序,或用菜單命令“文件"→“下載”。下載成功后，單擊工具條中的“運行”按鈕，或“PLC”→“運行”，PLC進入RUN(運行)工作方式。（二）上載用下面的方法從PLC將項目元件上載到STEP7-Micro/WIN32程序編輯器：單擊“上載”按鈕。選擇菜單命令“文件"→“上載”。按快捷鍵組合Ctrl+U。執(zhí)行的步驟與下載基本相同，選擇需的上載的塊（程序塊、數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)塊）,單擊“上載”按鈕，上載的程序將從PLC復制到當前打開的項目中，隨后即可保存上載的程序。1.74程序的調(diào)試與監(jiān)控在運行STEP7—Micro/WIN32編程設備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可運行程序，收集狀態(tài)進行監(jiān)控和調(diào)試程序。（一)選擇工作方式PLC有運行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，PLC進行調(diào)試的操作方法不同。單擊工具欄中的“運行”按鈕或“停止”按鈕可以進入相應的工作方式。（1）選擇STOP工作方式在STOP（停止）工作方式中，可以創(chuàng)建和編輯程序，PLC處于半空閑狀態(tài)：停止用戶程序執(zhí)行;執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC，將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給STEP7-Micro/WIN32，并執(zhí)行所有的“強制"或“取消強制"命令.當PLC位于STOP（停止）工作方式可以進行下列操作：1使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當前值。（因為程序未執(zhí)行，這一步驟等同于執(zhí)行“單次讀取")2可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值.3寫入或強制輸出。4執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結果.（二）選擇運行工作方式當PLC位于RUN（運行）工作方式時,不能使用“首次掃描"或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入和強制數(shù)值，或使用LAD或FBD程序編輯器強制數(shù)值，方法與在STOP（停止）工作方式中強制數(shù)值相同。還可以執(zhí)行下列操作（不能在STOP工作方式使用)：1使用圖狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新.如果希望使用單次更新,圖狀態(tài)必須關閉，才能使用“單次讀取"命令。2使用程序狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。3使用RUN工作方式中的“程序編輯"編輯程序，并將改動下載至PLC。1。8順序功能圖(SFC）順序功能圖(SFC)又叫做狀態(tài)轉移圖或功能表圖,它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形,也是設計可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。SFC提供了一種組織程序的圖形方法，在SFC中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作（Action）是SFC中的3種主要元件.步是一種邏輯塊，即對應于特定的控制任務的編程邏輯,動作是控制任務的獨立部分，轉換是從一個任務到另一個任務的原因。

對于目前大多數(shù)可編程序控制器來說,SFC還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其他編程語言（如梯形圖）將它轉換為可編程序控制器可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將SFC作為可編程序控制器的輔助編程工具,而不是一種獨立的編程語言。

1系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)簡介主要是對水洗梗處理系統(tǒng)流程圖,系統(tǒng)的組成、功能控制要求進行介紹。如下：

1。1系統(tǒng)工藝流程圖

圖1

1。2系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)有：(1）進料控制系統(tǒng)(2)出料控制系統(tǒng)(3）水位、溫度控制系統(tǒng)組成。

(1）進料系統(tǒng)包括:風機,下料機，進料輸送帶，進料行車,光電檢測器，接近開關.

(2)出料系統(tǒng)包括:底帶,提升帶，釘耙,電子皮帶秤，輸送帶,振槽,光電檢測器。

（3）水位、溫度控制系統(tǒng)組成：水洗池,水位探測器，溫度控制器進水閥門，加熱閥門。

1。3系統(tǒng)功能及控制要求

進料部分：當滿足啟動條件即水池水位達到30厘米，水溫達到60攝氏度后,按下PLC啟動按鈕10秒鐘后，系統(tǒng)開始工

作.物料從進料口被風機吸起，到下料倉后由下料機下到進料輸送帶上。光電探測器B8、B9,接近開關S1、S2、S3、S4，進料輸送帶和行車配合起來進行布料.出料部分：物料布到底帶上,由光電探測器B4對其進行控制.當B4探測到物料時，底帶停止運行，直至B4探測不到物料

為止.之后提升帶把物料運到電子秤上進行秤重,由光電探測器B5、B6對提升帶進行控制。當B5或B6探測到物料時，提升帶分別在2秒鐘、4秒鐘后停止工作。電子秤由光電探測器B7進行控制。當光電探測器B7檢測到物料同時輸送帶電機M9工作時,電子秤輸送帶電機才在2秒鐘后工作;正常工作時如果光電探測器B7檢測不到物料,則電子秤延時1分鐘后停止工作。

過后由輸送帶和振槽傳送至水槽里面進行洗梗.洗梗完畢再由網(wǎng)帶和振槽輸送至下一個環(huán)節(jié)。

2設計方案

2.1系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)硬件配置部分主要分為三大部分：將系統(tǒng)分為幾個DP站并對每個DP站的輸入、輸出點數(shù)進行統(tǒng)計;硬件組態(tài)；地址

分配。

2。1。1DP站的劃分

在現(xiàn)場控制中，不是只用了一個主站來直接控制所有的電機,而是分成了幾個從站,每個從站包括幾個電機，從站又與總站之間進行通信,這樣有利于現(xiàn)場的控制與維修，而且使線路簡介化，節(jié)省材料。

本次設計中,共分了4個DP從站,分別是DP3、DP4、DP5、DP6，由于PLC中地址0李景:碩士為編程口,1為WINCC地址,2為CPU地址,所以這里的DP從站從DP3開始。

DP3包括:電機M1、M2、M3、M4，光電管B8、B9；接近開關S1、S2、S3、S4.

DP4包括：電機M5、M6、M7、M8，光電管B1、B2、B3、B4、B5、B6。

DP5包括：電機M9、M10、M11、M12電磁閥Y1、Y2、T1、H2

DP6包括：電機M13、M14、M15，接近開關S5、S6、S7、S8電磁閥B10、B11。

2。1。2硬件組態(tài)

首先建立一個工程,在新建的工程里插入一個新的對象SIMATIC300站點，雙擊硬件，進入硬件組態(tài)畫面。根據(jù)硬件實物插入模塊。設置DP站的屬性，在PROFIBUS屬性中新建子網(wǎng)連接.在PROFIBUS總線上掛上6個DP從站,地址從3到8,均選用ET200S中的IM151—1標準型。從站DP4中插入的模塊與DP3中的大致相同,不同的地方有：DP4中的電機均為單向電機，故負載饋電器插槽中均為DS.從站DP5、DP6與前面的DP4從站中插入的模塊相似。

圖2

2.2地址分配

地址分配的目的在于給每個輸入、輸出點分配一個地址.在地址分配時按照每個模塊的地址范圍進行地址分配.以DP3為例，電機M1的輸入點有本地開關I2。0和本地按鈕I2.1，輸出有指示燈Q2.1。M1為單向電機，它的負載饋電器

DS的輸入地址范圍是I4.0～I4。3,其中I4.0表示的是正向運行的接觸器輔助，I4。2表示的是空開輔助；它的輸出地址范圍是Q3.0～Q3。3,其中Q3。0為正向運行的輸出。

2。3程序設計

2。3。1FC10報警功能塊

報警功能塊的作用是當電機出現(xiàn)過流故障或者本地故障時，自動切斷電機,并發(fā)出警報,通知相關人員來維修，顯示出故

障的類型，便于維修人員的處理。

2。3.2FC11電機啟動功能塊

電機啟動功能塊的作用有2個，（1)實現(xiàn)電機的延時啟動（2)產(chǎn)生2個脈沖波，一個周期為1秒，一個周期為2秒，前者可以實現(xiàn)電機的順序啟動,后者實現(xiàn)警笛報警。

2.3.3FC12電機控制功能塊

電機控制功能塊的作用是實現(xiàn)各電機的邏輯功能,實現(xiàn)生產(chǎn)線的正常運行。

生產(chǎn)線的啟動流程如下：

(1）進料部分:M12——網(wǎng)帶M11-—水泵M10振槽—-M9輸送帶、M8傳輸帶、M6釘耙——M7提升帶—-M5底帶

（2)出料部分：M4行車、M3進料傳輸帶——M2下料機、M1風機

(3）貯料部分：M13振槽-—M14行車、M15傳輸帶

在生產(chǎn)線啟動之前,如果想自動運行,就把進料和出料都打到自動檔.當滿足啟動條件后，按下啟動按鈕,十秒鐘后，生產(chǎn)線就會順序啟動,每臺電機間隔1秒鐘,這樣不至于所有電機一起啟動時電流很大,對系統(tǒng)的沖擊過大；如果因某種原因想停止某臺電機時,按下本地輔助按鈕即可；按停止按鈕時所有電機立即停止。如果想手動運行的話,就把進料和出料都打到手動檔，再通過每臺電機的本地開關按鈕和本地輔助對每臺電機分別啟動和停止.下面對各個電機功能實現(xiàn)進行程序設計.M1電機：該電機的功能是把物料從進料口吸到下料倉，并把一些灰塵和雜質(zhì)除去。

圖3

電機M1的自動運行要求選擇了自動運行狀態(tài),有“延時啟動”信號，M1的輔助信號(M1故障）為非（也就是說電機M1沒有本地或者過流故障),電機M2已經(jīng)運行，遇到脈沖波的高電平;電機M1的手動運行要求選擇了手動運行狀態(tài)，電機M1沒有出現(xiàn)本地或者過流的故障，按下“M1按鈕”。如果以上的要求不符合，那么電機將停止運行。當光電管B2探測到物料時,表明堆積的物料太多了,要求M1停止運行.

M2電機：M2電機就是下料機,其功能就是把從下料口吸上來的物料下到進料輸送帶上.

M2電機的啟動要求跟M1類似,不同的地方就在于M3電機是雙向電機，在M2啟動前要保證M3電機已經(jīng)啟動，正向反

向均可。

M3、M4電機：這2個電機為傳輸帶電機和布料行車電機，M3電機：滿足啟動條件后,正向布料時，如果接近開關S1或

者S2被行車壓下且光電探測器B8檢測到物料說明喂料機前半部分是滿的,不需要正向布料，則反向布料標志被置位,輸送帶1秒鐘后反向布料。反向布料時，如果接近開關S3或者S4被壓下且光電探測器B9檢測到物料,則反向布料標志被復位，輸送帶1秒后正向布料。延時1秒鐘的目的是為了避免電機在正反轉切換時電流過大,從而減小對電機的沖擊。若想手動的話，先選擇好電機手動正反轉旋鈕,再按下電機本地開關按鈕，就可進行手動操作。

2。3.4FC18溫度控制功能塊

現(xiàn)場控制中,有幾個電磁控制閥,控制加入蒸汽加入水.PIW256中存儲的是洗梗筒中的溫度數(shù)據(jù)，27648是這個存儲器中數(shù)據(jù)的上限，MD50中存儲的是設定的溫度，100是設定的溫度上限。PIW258中存儲的是洗梗柜中的水位數(shù)據(jù)，同樣，27648是這個存儲器的數(shù)據(jù)上限，MD54中存儲的是設定的水位,1是設定的水位的上限。溫度數(shù)據(jù)在PIW256中,通過傳送指令，將其傳送到臨時變量TEMP1中，再將此數(shù)據(jù)除以27648，由于此數(shù)據(jù)為實數(shù)，所以必須用浮點數(shù)函數(shù)相除,27648也要轉換成浮點數(shù),結果保留在臨時變量TEMP2中。其實TEMP2中保存的是現(xiàn)場實際溫度與現(xiàn)場上限溫度之比。而這個比也等于設定溫度與設定溫度上限之比。所以用浮點函數(shù)相乘,MD50中存儲了設定溫度信息。同理，水洗柜中的水位信息。當設定水位大于0。3的時候，如果設定的溫度小于實際溫度減去2,則打開加氣閥門進行加氣;當設定的水位小于0.2的時候或者設定溫度大