基于PLC 触摸屏的三级传送带顺序控制系统.docx
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基于PLC触摸屏的三级传送带顺序控制系统
分布式控制课程设计
设 计 题 目:
课题十——三段传送带的启动和停止控制
学校:
院系:
设 计 人 员:
指 导 教 师:
基于 PLC、触摸屏的三级传送带顺序控制系统
1.课题背景
随着科技技术的发展,现在设备都有全自动生产功能。
工人只要按下开始
按钮就可以让传送带自己运转,在下班时按下停止按钮就可以停止了。
为了能
使传送带的起动和停止实现自动化,我们在设计中采用了顺序起动的操作。
电
路有自己判断故障的的能力,为我们的生产带来了方便。
PLC 集三电(电控、电仪、电传)为一体、性能价格比高、高可靠性的特
点,已成为自动化工程的核心设备。
PLC 成为具备计算机功能的一种通用工业
控制装置,其使用量高居首位。
就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言, PLC 仍然处于
一种核心地位。
在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨 PLC 发展的论文中,
这个结论是众口一词的,尽管对 PLC 的未来发展有着许多不同的意见。
在全球经济不景气的时候,PLC 的市场销售仍然坚挺;PC 控制有了引人注
目的进展,但毕竟只能对高端的 PLC 产品形成竞争;小型、超小型 PLC 的发展
势头令人刮目相看;PLC 和 PC 控制在今后可能相互融合。
在传统设备改造和新设备设计中, PLC 的应用逐年增多,取得良好效果。
PLC 在我国的应用越来越广泛。
2.系统构成
三级传送带顺序控制系统如图1 所示,由控制面板、触摸屏、 PLC、隔
板、交流接触器及热继电器、传送带驱动电机等构成。
控制面板包括电路总启
动、停止按钮;触摸屏用来提供友好的人机界面,能够完成控制面板功能。
PLCS7-300(CPU314)是系统的控制核心;隔离板的作用是保护 PLC,先由 PLC
驱动小型继电器,再驱动交流接触器;热继电器起过流保护作用。
触摸屏S7-300
隔板
接触器
热继电器
电机
图1三级传送带顺序控制系统
3.系统功能及任务分析
图 2 传送带控制系统结构示意图
控制要求:
① 按下启动按钮,电动机 M1 运行,当行程开关 SQ1 检测到工件到来时,自动
启动电动机 M2 运行。
②当行程开关 SQ2 检测到工件离开时,自动停止电动机 M1 运行。
③当行程开关 SQ3 检测到工件到来时,自动启动电动机 M3 运行。
④当行程开关 SQ4 检测到工件离开时,自动停止电动机 M2 运行。
⑤当行程开关 SQ5 检测到工件到来时,自动停止电动机 M3 运行。
⑥可随时停车
4.硬件配置及 I/O 地址分配
本系统对 PLC 的 I/O 总要求为:
6 个开关量输入点,3 个开关量输出点。
综
合考虑各方面因素及进一步发展的要求,设计选择西门子 S7—300 系列 PLC 为
控制核心,CPU 模块可选用 CPU314,具体配置如图 3 所列。
开关量输入/输出模块的位置,决定了接入系统中模块 I/O 端子的物理地
址,以便于程序设计。
本系统的 I/O 地址分配如表 2、表 4 所示。
图 3 系统硬件配置状况
5.PLC 编程
应用程序是 PLC 控制系统设计的关键环节之一。
对于一个较复杂的控制系
统,在具体设计应用程序之前,一般先要选择合理的程序结构。
合理的程序结
构,不但能使编程工作简化,程序执行效率高、可读性强、可维护性好,而且
还能起到事半功倍的效果。
线性化程序结构式小型、简单控制系统最常使用的结构,其特点是整个控
制程序都放在组织块 OB1 中。
由前面对传送带系统控制要求进行分析,可以列出系统的电气元件表,输
入、输出地址分配表,程序结构示意图,程序梯形图如下:
控制电器符号
SB0
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
KM1
KM2
KM3
表 1 传送带控制系统的电气元件表
电器元件说明
启动按钮
停止按钮
一级工件行程开关
二级工件前行程开关
二级工件后行程开关
三级工件前行程开关
电机 M1 启动继电器
电机 M1 停止继电器
电机 M2 启动继电器
电机 M2 停止继电器
电机 M3 启动继电器
电机 M1 启动接触器
电机 M2 启动接触器
电机 M3 启动接触器
表 2 输入地址分配表
PLC 输入地址
元件
对应传送带控制电器
启动按钮
停止按钮
一级工件行程开关
二级工件前行程开关
二级工件后行程开关
三级工件前行程开关
表 3 中间继电器分配表
电器元件代号
SB0
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
作用
表 4 输出地址分配表
输出地址对应外部设备
电机 M1 启动接触器
电机 M1 启动辅助继电器
电机 M1 停止辅助继电器
电机 M2 启动辅助继电器
电机 M2 停止辅助及定期
电机 M3 启动辅助继电器
继电器元件代号
KM1
电机 M2 启动接触器
电机 M3 启动接触器
SB0 启动按钮
SB1)停止按钮
KM2
KM3
电机 M1 启
停状态控制
启动电机
停止电机
电机 M2 启
停状态控制
M 启动电机
M 停止电机
电机 M3 启
停状态控制
结束
图 4 程序结构示意图
M 启动电机
M 启动电机
图 5 传送带控制系统的 OB1 梯形图
7 仿真调试及运行
在使用“S7—PLCSIM Simulating Modules”STEP7 组件正式运行之前,先
定义各种运行状态,以便查找程序可能产生的错误。
图 6 系统各种调试状态图
WinCC 仿真
WinCC 是 SIMATIC PCS 7 过程控制系统及其他西门子公司的控制系统中的
人机界面组件。
WinCC 为垂直市场的解决方案提供了丰富的选件和附加件。
众
多的选件将使工厂认证更为容易,而这种认证更是对工业领域的各种要求做出
了非常有说服力的全面相应。
为了集成到任何公司内的任何自动化解决方案中,WinCC 提供了所有最
重要的通信通道,用于连接到 SIMATIC S5/S7/505 控制器的通信,以及如
ProfibusDP/FMS、DDE 等非专用通道;亦能以选件的形式获得其他通信通道。
由于所有的控制器制造商都为其硬件提供了相应的 OPC 服务器,因而事实上可
以不受限制地将各种硬件连接到 WinCC。
(1)创建新的驱动程序
如图所示,在WinCC 中创建新的驱动连接,并在TCP/IP 中改变与
STEP7 中相同的以太网地址,使 WinCC 与 STEP7 运用以太网建立连接,新的
驱动程序如图 7 所示。
图 7 新的驱动程序
(2)建立变量表
在新建立的“NewConnection”中建立如图 8 所示的变量名称,及相应的变
量类型和参数。
并且该些变量必须与绘图编辑器产生连接,也要与 STEP7 中编
写的变量一一对应。
图 8 新的 wincc 变量
(3)创建运行画面
使用 WinCC 软件创建运行画面,如图 9 所示,图中红色代表电动机运转,
反之停止。
创建的运行画面既是现实的仿真画面,与现实情况相类似。
并在画
面中的按钮分别与
(2)中建立的变量建立连接,以产生运行效果。
最后将该画
面“保存”后设为“启动画面”。
图 9 创建仿真运行画面
(4)操作说明
“启动按钮”, “停止按钮”在监控界面中;
传感器 1:
传感器 1 检测到工件时经过转换后的数字信号;
传感器 2:
传感器 2 检测到工件时经过转换后的数字信号;
传感器 3:
传感器 3 检测到工件时经过转换后的数字信号;
传感器 4:
传感器 4 检测到工件时经过转换后的数字信号。
按下启动按钮,M1 启动,工件水平右移,依次触发传感器产生信号,电动
机 M2、M3 依次启动,在任意时刻按下停止按钮,电动机都将停止运转。
8.设计总结
通过本次毕业设计,不但加深了课堂中所学的 PLC 及其相关学科知识,而
且掌握了更多在做实际工程的经验,为以后在工作中的工程项目设计做了一个
小小的铺垫,现总结如下:
首先,通过毕设前期在图书馆以及网上搜集毕设所需资料的过程中,了解
了更多 PLC 控制系统设计的相关知识,拓展了视野,看到了 PLC 作为现代自动
化工业三大技术支柱之一的发展前景,并且明白了要做好一个设计需要储备丰
富的专业知识。
其次,在对传送带控制系统进行整体设计及 PLC 编程时,熟悉并掌握了一
个典型 PLC 控制系统设计的全过程及详细步骤。
在编程的过程中,通过不断的
修改程序以达到设计要求,更深的体会到了设计的严谨性。
再次,对于 Wincc 组态软件,在此设计之前并未系统的学习过,此次设计
中监控系统的设计使我对这个软件的掌握使用程度加深了,可以更加熟练的加
以运用,设计人机控制界面。
最后,由于本设计之前的课程设计未进行过比较系统完整的编程以及监控
画面的设计,再设计及系统调试中遇到了诸多困难,比如编出的程序多次无法
实现控制要求,软件无法安装,Wincc 与 S7-200 无法通讯,Wincc 里工件移动
动画无法制作等等,在解决问题的过程中,加强了处理问题时的耐心,小小了
解了做设计的艰辛,积累了少量的设计经验,总而言之,获益匪浅。
参考文献
1王兆义,杨新志 . 小型可编程控制器实用技术 . 北京:
机械工业出版
社,
2崔维群,孙启法 . S7—300/400 可编程控制器原理与应用 . 北京:
北
京航空航天大学出版社,
3西门子(中国)自动化与驱动集团编 . 深入浅出西门子 S7—300 PLC .
北京:
北京航空航天大学出版社,
4梁绵鑫 . WinCC 基础及应用开发指南 . 北京:
机械工业出版社,
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