基于S7-200 PLC和組態(tài)王的載人索道控制系統(tǒng)設計

基于PLC和組態(tài)王的載人索道控制系統(tǒng)設計PAGE2畢業(yè)論文（設計）課題名稱：基于PLC和組態(tài)王的載人索道控制系統(tǒng)設計學生姓名：學號：指導教師：所在學院：專業(yè)名稱：

20XX年1月

摘要本設計是基于PLC和組態(tài)王的載入索道控制系統(tǒng)的設計，采用西門子S7-200PLC為下位機，組態(tài)王組態(tài)軟件為上位機進行控制。通過實時監(jiān)控風速，載重，電機溫度等，當風速超過報警風速，載重超過報警載重，電機溫度超過報警溫度，延遲一定的時間（例如10S），進行報警提醒。當風速超過停車風速，載重超過停車載重，電機溫度超過停車溫度，延遲一定的時間（例如10S），為了安全，進行故障提示并停車，執(zhí)行電氣制動。另外具有急停保護，電機過載保護，運行過頭保護等多種保護措施，系統(tǒng)具有極高的安全性和可靠性。采用西門子MM440變頻器進行變頻控制，纜車開始低速0.5m/s速度運行，運行一定距離，中速5m/s速度運行，然后7m/s速度高速運行。通過分析控制要求，選擇了PLC等硬件，設計了電路圖，PLC梯形圖，使用組態(tài)王進行了模擬仿真演示。關鍵詞：載入索道、組態(tài)王、梯形圖全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411

AbstractThisisadesignofcablewayloadingcontrolsystembasedonPLCandKingview,usingSIEMENSS7-200PLCaslowermachine,KingviewconfigurationsoftwareforthePCcontrol.Throughthereal-timemonitoringofwindspeed,load,motortemperature,windspeedwhenthewindspeedexceedsthealarm,alarmloadoverload,themotortemperatureexceedsthealarmtemperature,delaytime(suchas10S),alarmreminder.Whenthewindspeedexceedstheparkingwindspeed,theloadexceedstheparkingload,themotortemperatureexceedstheparkingtemperature,delayacertaintime(forexample,10S),inordertosafety,faultpromptandstop,theimplementationofelectricbraking.Inaddition,thereareavarietyofprotectivemeasures,suchasemergencystopprotection,motoroverloadprotection,runningoverprotectionandsoon.Thesystemhashighsecurityandreliability.UsingSIEMENSMM440frequencyinvertercontrol,lowspeed0.5m/scablecarbegantorun,runacertaindistance,speedandmediumspeed5m/s,7m/shighspeedoperation.Throughtheanalysisofthecontrolrequirements,choosethePLChardwaredesign,circuitdiagram,PLCladderdiagram,thesimulationdemonstratestheuseofkingview.Keywords:LoadCable,Kingview,LadderDiagram.

目錄目錄 41緒論 52設計要求 63硬件設計 73.1PLC型號的選擇和確定 73.2主電和控制電路設計 73.3PLC輸入和輸出地址分配表 83.4PLC接線圖 94程序設計 114.1PLC內部使用地址分配 114.2PLC梯形圖 114.3PLC語句表程序 245組態(tài)畫面的設計 335.1通信建立 335.2組態(tài)王變量連接 365.3建立畫面 405.4運行 50結束語 56參考文獻 57致謝 58

1緒論當下，中國的旅游業(yè)市場十分繁榮，著名的旅游景點的載人索道越來越多，載人索道潛在的發(fā)展空間和前景不可估量，但是，載人索道作為載人的交通運輸工具，人們對其運行時安全性要求極高。采用ＰＬＣ代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器來控制載人索道運行，并且采用組態(tài)來監(jiān)控載人索道運行，將大大的提高載人索道的安全性和可靠性中國擁有十分豐富的旅游資源，擁有一百零八處國家重點風景名勝區(qū)，名山大川和江河湖海以及近幾年流行的滑雪運動，都可以建造安裝載人索道，隨著國內的經濟發(fā)展和人們生活生平的提高，旅游成為了人們生活不可缺少的一部分，所以載人索道的發(fā)展勢頭十分興盛。

2設計要求索道正常情況下的啟動、停止，緊急情況下的停止，速度調節(jié)，對風速，超載，電機溫度過高等情況進行控制。檢測風速，超載，電機溫度過高進行報警和極高進行停車處理。電機過載，急停等緊急停車處理。運行過限位緊急停車處理。使用組態(tài)王實時監(jiān)控各運行狀態(tài)，和環(huán)境變量。

3硬件設計3.1PLC型號的選擇和確定 分析系統(tǒng)，分析和確定系統(tǒng)使用的輸入和輸出設備，確定輸入和輸出的種類和總的點數(shù)。經過分析和統(tǒng)計，系統(tǒng)共使用了16路數(shù)字量輸入和10路數(shù)字量輸出，3路模擬量輸入，沒有使用模擬量輸出。 經過綜合分析，可以選擇西門子的S7-200PLC中的S7-226，CPU226含有24路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出，外加模擬量輸入模塊，1塊EM231，含4路模擬量輸入，滿足使用要求，若日后需擴展功能，可以隨時增加擴展模塊。3.2主電和控制電路設計外部3相380V50Hz交流電源經L1，L2，L3，N供設備使用。QF1是整臺設備總的斷路器。QF2是變頻器回路斷路器，變頻器回路電源。VFD1是西門子的MM440變頻器，驅動電機運行。KA1是變頻器啟動中間繼電器，PLC通過控制KA1線圈得電，常開觸點閉合，將變頻器的端子9和端子5短接，變頻器啟動。其他的類似，KA2是變頻器反轉啟動中間繼電器，閉合后短接變頻器的端子9和端子6，啟動變頻器反轉運行。KA3是速度1選擇中間繼電器，閉合后短接變頻器的端子9和端子7，變頻器選擇低速運行，0.5m/s速度運行。KA4是速度2選擇中間繼電器，閉合后短接變頻器的端子9和端子8，變頻器選擇中速運行，5m/s速度運行。KA5是速度3選擇中間繼電器，閉合后短接變頻器的端子9和端子16，變頻器選擇高速運行，7m/s速度運行。FR1是電機熱過載保護繼電器，起到過載保護電機避免長時間過載運行，燒毀電機。M1是驅動電機。QF3是循環(huán)泵2主回路斷路器，可以通斷循環(huán)泵2電機回路電源。圖3-1主電路和控制電路圖H1是控制電路電源指示燈。QF3是控制電路斷路器。YV1是電機制動器，PLC通過控制KA6中間繼電器線圈得電，KA6常開觸點閉合，電機制動器YV1線圈得電，執(zhí)行電氣抱閘制動。A1是直流開關電源，將220V50Hz交流電轉成24V直流電，經QF4供應PLC的輸入和輸出電路使用。3.3PLC輸入和輸出地址分配表 PLC的輸入和輸出變量分配表如表3-1,3-2,3-3所示

表3-1PLC數(shù)字量輸入分配表名稱PLC內部地址外部編號發(fā)車按鈕I0.0SB1停車按鈕I0.1SB2急停I0.2SB3自動手動運行選擇開關I0.3SA1正向反向選擇I0.4SA2正向過卷開關I0.5SQ1反向過卷開關I0.6SQ2電機過載I0.7FR1手動正轉I1.0SA3手動反轉I1.1SA4加速點1I1.2SQ3加速點2I1.3SQ4減速點1I1.4SQ5減速點2I1.5SQ6正向停止點I1.6SQ7反向停止點I1.7SQ8表3-2PLC數(shù)字量輸出分配表名稱PLC內部地址外部編號發(fā)車繼電器Q0.0KA1反向運行繼電器Q0.1KA27M/S繼電器Q0.2KA35M/S繼電器Q0.3KA40.5M/S繼電器Q0.4KA5電氣制動繼電器Q0.5KA6自動運行指示Q0.6HL1手動運行指示Q0.7HL2故障指示Q1.0HL3報警指示Q1.1HL4表3-3PLC模擬量輸入分配表名稱PLC內部地址外部編號風速AIW0VT1載重AIW2GT1電機溫度AIW4TT13.4PLC接線圖 輸入輸出接線圖如圖3-2所示。圖3-3PLC數(shù)字量輸入和輸出接線圖

4程序設計4.1PLC內部使用地址分配定義部分PLC內部使用的地址，內部使用地址如表4-1所示。表4-1PLC內部使用地址描述PLC內部地址備注風速報警定時T101預設10S風速停車T102預設10S載重報警定時T103預設10S載重停車定時T104預設10S電機溫度報警定時T105預設10S電機溫度停車定時T106預設10S風速讀取VD0載重讀取VD4電機溫度讀取VD8風速測量范圍設定VD20預設25m/s載重測量范圍設定VD24預設2000kg電機溫度測量范圍設定VD28預設200度風速報警速度設定VD100預設12m/s風速停車速度設定VD104預設15m/s載重報警設定VD108預設1000kg載重停車設定VD112預設1500kg電機溫度報警設定VD116預設120度電機溫度停車設定VD120預設140度4.2PLC梯形圖開機初始化設定風速測量范圍，預設25m/s設定載重測量范圍，預設2000kg設定電機溫度測量范圍，預設200度開機初始化風速報警速度設定:VD100，預設12m/s風速停車速度設定:VD104.，預設15m/s開機初始化載重報警設定:VD108,預設1000kg載重停車設定:VD112，預設1500kg開機初始化電機溫度報警設定:VD116,預設120度電機溫度停車設定:VD120，預設140度風速讀取:VD0將讀取的0到32000的數(shù)字轉成0到25的風速保存在VD0中載重讀取:VD4將讀取的0到32000的載重數(shù)字轉成0到2000的載重保存在VD4中電機溫度讀取:VD8將讀取的0到32000的電機溫度數(shù)字轉成0到200的電機溫度保存在VD8中風速報警定時風速高于報警速度，延時10秒啟動風速高報警風速停車:T102風速高于停車速度，延時10秒停車載重報警定時載重停車定時電機溫度報警定時電機溫度停車定時故障指示報警指示:Q1.1自動運行指示:Q0.6手動運行指示:Q0.7發(fā)車繼電器:Q0.0反向運行繼電器:Q0.1低速運行開機低速運行到終點低速運行中速運行開機前行到加速點1到終點減速點1高速運行開機前行到加速點2停止到終點停止電氣制動繼電器:Q0.54.3PLC語句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//開機初始化設定風速測量范圍，預設25m/s//設定載重測量范圍，預設2000kg//設定電機溫度測量范圍，預設200度LDSM0.1LPSAR=VD20,0.0MOVR25.0,VD20LRDAR=VD20,0.0MOVR2000.0,VD24LPPAR=VD28,0.0MOVR200.0,VD28Network2//開機初始化風速報警速度設定:VD100，預設12m/s//風速停車速度設定:VD104.，預設15m/sLDSM0.1LPSAR=VD100,0.0MOVR25.0,VD100LPPAR=VD104,0.0MOVR2000.0,VD104Network3//開機初始化載重報警設定:VD108,預設1000kg//載重停車設定:VD112，預設1500kgLDSM0.1LPSAR=VD108,0.0MOVR25.0,VD108LPPAR=VD112,0.0MOVR2000.0,VD112Network4//開機初始化電機溫度報警設定:VD116,預設120度//電機溫度停車設定:VD120，預設140度LDSM0.1LPSAR=VD116,0.0MOVR25.0,VD116LPPAR=VD120,0.0MOVR2000.0,VD120Network5//風速讀取:VD0//將讀取的0到32000的數(shù)字轉成0到25的風速保存在VD0中LDSM0.0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD0*RVD20,VD0Network6//載重讀取:VD4//將讀取的0到32000的載重數(shù)字轉成0到2000的載重保存在VD4中LDSM0.0ITDAIW2,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD4*RVD24,VD4Network7//電機溫度讀取:VD8//將讀取的0到32000的電機溫度數(shù)字轉成0到200的電機溫度保存在VD8中LDSM0.0ITDAIW4,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD8*RVD28,VD8Network8//風速報警定時//風速高于報警速度，延時10秒啟動風速高報警LDR>=VD0,VD100AR<VD0,VD104TONT101,100Network9//風速停車:T102//風速高于停車速度，延時10秒停車LDR>=VD0,VD104TONT102,100Network10//載重報警定時LDR>=VD4,VD108AR<VD4,VD112TONT103,10Network11//載重停車定時LDR>=VD4,VD112TONT104,10Network12//電機溫度報警定時LDR>=VD8,VD116AR<VD8,VD120TONT105,10Network13//電機溫度停車定時LDR>=VD8,VD120TONT106,10Network14//故障指示LDT102OT104OT106OI0.2OI0.7OQ1.0ANI0.1=Q1.0Network15//報警指示:Q1.1LDT101OT103OT105OQ1.1ANI0.1=Q1.1Network16//自動運行指示:Q0.6LDI0.0OQ0.6LDNI0.4ANI0.5LDI0.4ANI0.6OLDALDANI0.3ANI0.1ANQ1.0=Q0.6Network17//手動運行指示:Q0.7LDI0.3=Q0.7Network18//發(fā)車繼電器:Q0.0LDQ0.6LDI1.0OI1.1AQ0.7OLDANQ1.0=Q0.0Network19//反向運行繼電器:Q0.1LDI0.4AQ0.6LDI1.1AQ0.7OLDANQ1.0=Q0.1Network20//低速運行//開機低速運行//到終點低速運行LDQ0.0EULDI1.5EUAQ0.0ANI0.4OLDLDI1.2EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.4,1RQ0.2,1RQ0.3,1Network21//中速運行//開機前行到加速點1//到終點減速點1LDI1.2EUAQ0.0ANI0.4LDI1.5EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.3,1RQ0.2,1RQ0.4,1Network22//高速運行//開機前行到加速點2LDI1.3EUAQ0.0ANI0.4LDI1.4EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.2,1RQ0.3,1RQ0.4,1Network23//停止//到終點停止//LDI1.6EUANI0.4AQ0.0LDI1.7EUAI0.4AQ0.0OLDRQ0.0,1Network24//電氣制動繼電器:Q0.5LDNQ0.0=Q0.5END_ORGANIZATION_BLOCK

5組態(tài)畫面的設計5.1通信建立在組態(tài)王組態(tài)里面面，到設備管理里面找到COM2，雙擊COM2，進行通訊參數(shù)設定，波特率等使用預設的，需要跟S7-200PLC設定相一致。圖5-1組態(tài)王的通信口通信參數(shù)設定新建設備連接，從設備中選擇PLC，找到西門子，找到S8-200系統(tǒng)，選擇PPI圖5-2組態(tài)王PLC選擇設定設備名稱，這里使用預設的“新IO設備“圖5-3設定設備名稱選擇通信端口，這里選擇COM2，需要跟電腦實際使用端口一致。圖5-4選擇COM口設定PLC的地址，這里設定為2，需要跟實際PLC的地址相一致。圖5-5設定PLC地址設定當設備出現(xiàn)通信故障時，設定恢復策略，嘗試恢復間隔和最長恢復時間設定，使用預設圖5-6設定恢復策略另外為了產生自動變化的數(shù)據(jù)，風速，載重，電機溫度等使用組態(tài)的仿真PLC。故需要定義組態(tài)的仿真PLC，到設備配置向導，選擇PLC，亞控，仿真PLC，串行。其他的設定跟S7-200PLC設定類似，這選擇跟S7-200PLC不同的端口，選擇COM1。圖5-7亞控仿真PLC5.2組態(tài)王變量連接為了建立組態(tài)王與PLC的通信和組態(tài)王動畫，這里建立變量。例如風速，為了數(shù)據(jù)能夠自動變化，選擇設備為仿真PLC，假設風速最大為25，最小0，使用組態(tài)王的RADOM寄存器，定義變量為RADOM25，意思是從0到25自動隨機變化，選擇變量類型為short。圖5-8風速變量定義載重變量定義類似，為了數(shù)據(jù)能夠自動變化，選擇設備為仿真PLC，假設載重最大為2000kg，最小0kg，使用組態(tài)王的RADOM寄存器，定義變量為RADOM1000，意思是從0到1000自動隨機變化，選擇變量類型為short。因為組態(tài)王的RADOM最大只能到1000，不能滿足我們需要0到2000的變化，故需要另外定義一個內部變量，例如載重2倍，載重2倍=2*載重，實現(xiàn)了載重0-2000的變化。圖5-9載重變量定義電機溫度變量定義類似，選擇設備為仿真PLC，假設電機溫度最高為200度最小為0度，使用組態(tài)王的RADOM寄存器，定義變量為RADOM200，意思是從0到200自動隨機變化，選擇變量類型為short圖5-10電機溫度變量定義定義完成后的變量如下圖圖5-11變量匯總5.3建立畫面根據(jù)工藝和控制要求建立主畫面，建立索道模型，風速顯示儀表，定義風速顯示儀表的量程和正常區(qū)域，報警區(qū)域，停機區(qū)域。風速正常范圍為0到12，報警為12到15，停機區(qū)域為15到25。同樣的建立載重顯示儀表，正常區(qū)域為0到1000kg，報警區(qū)域為1000到1500kg，停機為1500到2000kg。同樣的建立電機溫度顯示儀表，正常區(qū)域為0到120度，報警區(qū)域為120度到140度，停機為140度到200度。建立風速，載重，電機溫度數(shù)值顯示，啟動按鈕，停止按鈕，急停開關，手動自動方式選擇開關，正方向選擇開關，運行指示燈，故障指示燈，報警指示燈。發(fā)車繼電器指示燈，反向運行繼電器指示燈，電器制動繼電器指示燈0.5m/s速度指示燈，5m/s速度指示燈，7m/s速度指示燈。畫面切換按鈕等；連接變量，組態(tài)動畫屬性，做出的主畫面如圖5-12圖5-12主畫面主畫面空白處，點鼠標右鍵，屬性，組態(tài)畫面語言，存在時，編寫命令語言，詳細命令語言見附錄。更改刷新時間，更改為100毫米。圖5-10主畫面命令語言詳細的命令見下：\\本站點\載重2倍=\\本站點\載重*2;if((\\本站點\發(fā)車按鈕==1)&&(\\本站點\停車按鈕==0)&&(\\本站點\急停==0)&&(\\本站點\電機過載==0)&&(\\本站點\自動手動運行選擇開關==0)){\\本站點\發(fā)車繼電器=1;}if(\\本站點\發(fā)車繼電器==1){if(\\本站點\正向反向選擇==0){\\本站點\反向運行繼電器=0;}if(\\本站點\正向反向選擇==1){\\本站點\反向運行繼電器=1;}if((\\本站點\正向反向選擇==0)&&(\\本站點\水平移動<=\\本站點\最右限位)){\\本站點\移動相對位置=\\本站點\移動相對位置+1;if(\\本站點\移動相對位置<=10){\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=1;\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動+0.5;}if((\\本站點\移動相對位置<=30)&&(\\本站點\移動相對位置>10)){\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動+5;\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=1;\\本站點\繼電器0_5MS=0;}if(\\本站點\移動相對位置>30){\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動+7;\\本站點\繼電器7MS=1;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=0;}}if((\\本站點\正向反向選擇==1)&&(\\本站點\水平移動>\\本站點\最左限位)){\\本站點\移動相對位置=\\本站點\移動相對位置+1;if(\\本站點\移動相對位置<=10){\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動-0.5;\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=1;}if((\\本站點\移動相對位置<=30)&&(\\本站點\移動相對位置>10)){\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動-5;\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=1;\\本站點\繼電器0_5MS=0;}if(\\本站點\移動相對位置>30){\\本站點\水平移動=\\本站點\水平移動-7;\\本站點\繼電器7MS=1;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=0;}}if(\\本站點\水平移動>=\\本站點\最右限位){\\本站點\水平移動=\\本站點\最右限位;if(\\本站點\正向反向選擇==0){\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=0;\\本站點\發(fā)車繼電器=0;\\本站點\發(fā)車按鈕=0;\\本站點\停車按鈕=1;}}if(\\本站點\水平移動<=\\本站點\最左限位){\\本站點\水平移動=\\本站點\最左限位;if(\\本站點\正向反向選擇==1){\\本站點\發(fā)車繼電器=0;\\本站點\發(fā)車按鈕=0;\\本站點\停車按鈕=1;\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=0;}}\\本站點\電氣制動繼電器=0;}else{\\本站點\反向運行繼電器=0;\\本站點\移動相對位置=0;\\本站點\電氣制動繼電器=1;}if((\\本站點\急停==1)||(\\本站點\電機過載==1)||(\\本站點\風速高停機==1)||(\\本站點\溫度高停機==1)||(\\本站點\載重停機==1)){\\本站點\故障指示=1;\\本站點\發(fā)車繼電器=0;\\本站點\反向運行繼電器=0;\\本站點\繼電器7MS=0;\\本站點\繼電器5MS=0;\\本站點\繼電器0_5MS=0;\\本站點\發(fā)車按鈕=0;\\本站點\停車按鈕=1;}if((\\本站點\風速高報警==1)||(\\本站點\溫度高報警==1)||(\\本站點\載重報警==1)){\\本站點\報警指示=1;}else{\\本站點\報警指示=0;}if((\\本站點\風速>=\\本站點\風速報警速度設定)&&(\\本站點\風速<\\本站點\風速停車速度設定)){\\本站點\定時1=\\本站點\定時1+1;if(\\本站點\定時1>=10)\\本站點\風速高報警=1;}else{\\本站點\定時1=0;\\本站點\風速高報警=0;}if(\\本站點\風速>=\\本站點\風速停車速度設定){\\本站點\定時2=\\本站點\定時2+1;if(\\本站點\定時2>=10)\\本站點\風速高停機=1;}else{\\本站點\定時2=0;}if((\\本站點\載重>=\\本站點\載重報警設定)&&(\\本站點\載重<\\本站點\載重停車設定)){\\本站點\定時3=\\本站點\定時3+1;if(\\本站點\定時3>=10)\\本站點\載重報警=1;}else{\\本站點\定時3=0;\\本站點\載重報警=0;}if(\\本站點\載重>=\\本站點\載重停車設定){\\本站點\定時4=\\本站點\定時4+1;if(\\本站點\定時4>=10)\\本站點\載重停機=1;}else{\\本站點\定時4=0;}if((\\本站點\電機溫度>=\\本站點\電機溫度報警設定)&&(\\本站點\電機溫度<\\本站點\電機溫度停車設定)){\\本站點\定時5=\\本站點\定時5+1;if(\\本站點\定時5>=10)\\本站點\溫度高報警=1;}else{\\本站點\定時5=0;\\本站點\溫度高報警=0;}if(\\本站點\電機溫度>=\\本站點\電機溫度停車設定){\\本站點\定時6=\\本站點\定時6+1;if(\\本站點\定時6>=10)\\本站點\溫度高停機=1;}else{\\本站點\定時6=0;}建立參數(shù)設定畫面，用于各參數(shù)設定，是系統(tǒng)更具靈活性。圖5-13參數(shù)設定建立實時曲線畫面圖5-14實時曲線畫面建立歷史曲線畫面圖5-15歷史曲線畫面建立報警畫面，顯示實時和歷史報警圖5-16報警畫面建立報表畫面，顯示實時和歷史報表，點報表查詢按鈕可以查詢歷史報表圖5-17報表畫面5.4運行到組態(tài)